ناقش Jacob و Monad عام 1961 موديليهما المعروف بالأوبرون operon في بحث تقليدي اعتمدت فرضيتهما على مدى بعيد على ملاحظات تنظيم أيض اللاكتوز lactose metabolism بواسطة بكتريا القولون إن الآليات الجزيئية المسؤولة عن تنظيم الجينات في أيض اللاكتوز هي الآن من أكثر الآليات فهما في أي كائن حي. يحلل إنزيم galactosidase اللاكتوز مائياً إلى مكونيه الـ galactose و glucose فلكي تقوم بكتريا القولون باستغلال اللاكتوز كمصدر للطاقة، فإنها تقوم بتحطيم اللاكتوز في البداية إلى كلوكوز وكالاكتوز، في تفاعل محفز من قبل إنزيم الـ β-galactosidase. هذا الإنزيم يمكن أن يحول اللاكتوز lactose إلى اللألولاكتوز allolactose، وهو مركب يلعب دوراً مهماً في تنظيم أيض اللاكتوز، فعندما يتولد مركب الـ allolactose والناتج من تفاعل جانبي يقوم به انزيم β-galactosidase وارتباطه بالكابح فانه يعمل على اختزال ألفة الكابح للارتباط بموقع المشغل لألف مرة تقريباً. وفي النتيجة، ينفك الكابح من المشغل ويبدأ الاستنساخ (شكل 1 ).

يرتبط الجين التركيبي لإنزيم β-galactosidase المعروف بـ ( lac Z gene ) مع الجين التركيبي لبروتينβ galactoside permease المسؤول عن تخلل أو نفاذ اللاكتوز في الخلية (lac Y gene) ومع الجين التركيبي لإنزيم thiogalactoside transacetylase (lac A gene) والذي تتلخص وظيفته بإزالة المركبات المشابهة للاكتوز lactose like compounds والتي لا يمكن لبروتين β galactosidase من أن يحطمها. ترتبط الجينات التركيبية لهذه الإنزيمات الثلاثة فيزيائياً لتشكل أوبرون اللاكتوز lac operon كما هو مبين في الشكل (1) . يسمح هذا التركيب الوراثي للجينات التركيبية وجيناتها التنظيمية بالتعبير المنسق coordinate expression للإنزيمات الثلاثة الداخلة بأيض اللاكتوز، بحيث تستنسخ كل من هذه الجينات المرتبطة إلى جزيئة mRNA كبيرة واحدة والتي تحتوي على عدة مناطق لبداية الترجمة (AUG) وكودونات الإيقاف (UAA) لكل سسترون cistron يدعى هذا النوع من جزيئة الـ mRNA بالـ polycistronic mRNA والتي توجد بشكل دائم في الكائنات بدائية النواة.

شكل (1): كيفية تحطيم اللاكتوز من قبل إنزيمات بكتريا القولون وذلك للاستفادة منه كمصدر للطاقة وفي ذلك عدة خطوات (1) ينقل بروتين الـ permease اللاكتوز الخارج خلوي (2) عندما يدخل اللاكتوز يقوم انزيم β galactosidase بتحطيمه الى كلوكوز وكالاكتوز، (3) كذلك يحول انزيم β galactosidase الى مركب ذو علاقة باللاكتوز يدعى بالـ allolactose (4) يتحول مركب الـ allolactose بواسطة انزيم β galactosidase الى لاكتوز وكلوكوز (تصميم المؤلف).

لقد قادت بحوث Jacob و Monod إلى ما يعرف الآن بفرضية الأوبرون operon hypothesis. الأوبرون هو مجموعة من الجينات والتي تقع تحت سيطرة موقع مشغل operator site واحد في نفس شريط الـ DNA ( in cis  )    .

مواضيع ذات صلة

الإضعاف :التوقف المبكر للاستنساخ (Attenuation: the premature termination of transcription)

كابح التربتوفان tryptophan repressor

Gel Electrophoresis Assay of Eukaryotic Replication Origins

Constancy of the E. coli DNA Elongation Rate

Bidirectional Replication from E. coli Origins

أوبرون اللاكتوز lac operon

مثبطات تخليق البروتين .... وسيلة للعلاج

تحوير سلاسل الأحماض الأمينية الجانبية للبروتين (Amino acids side chains modifications)

تحوير التركيب البروتيني ثلاثي الأبعاد (Three dimensional structure modifications)

Error and Damage Correction

فروقات بدء الترجمة بين بدائية وحقيقية النواة

فك رموز الشفرة الوراثية cracking the genetic code