Operons i le Fa'atonutonuina o le Gene Bacteria
O le fa'atonutonuina o kene o le gafatia lea o sela e "ki" pe "tape" ai le fa'aalia o kene pe a mana'omia. I siama, e taua tele lenei fa'atonutonuina aua latou te nonofo i ni siosiomaga e vave ona suia—e mafai ona fa'afuase'i ona fa'ateleina pe fa'aitiitia le maua o mea'ai, e mafai ona tula'i fa'afuase'i mai tulaga faigata, ma e tatau i siama ona tali atu ma le lelei ina ia ola ai. O se tasi o manatu autu e fa'amatalaina ai le auala e fa'amaopoopo ai e siama le fa'aalia o kene o le operon. E mafai ai e operons ona pulea le tele o kene ma galuega fa'atatau e avea o se iunite e tasi, e mafai ai e siama ona fa'asaoina le malosi ma fa'avavevave tali fetu'una'i.
Malamalama i Operans
O le operon o se iunite fa'atino o le DNA i siama e aofia ai se vaega o kenera fa'atulagaina o lo'o i totonu o se fa'asologa e tasi ma fa'aalia fa'atasi i lalo o le pule a se elemene fa'atonutonu masani. E masani lava, o kenera i totonu o se operon e gaosia ai se mRNA polycistronic e tasi—o lona uiga o se molekiu mRNA e tasi e tauaveina fa'amatalaga mo le fa'aliliuina o le tele o porotini i le taimi e tasi. E ese lenei mea mai le tele o meaola eukaryotic, lea e masani ona gaosia ai le mRNA monocistronic (tasi le mRNA mo se porotini e tasi).
O le manatu o operons na faʻalauiloaina muamua e François Jacob ma Jacques Monod e ala i suʻesuʻega i le Escherichia coli (E. coli), aemaise lava le lac operon, lea e pulea ai le faʻaaogaina o le lactose. O a latou suʻesuʻega na faʻaalia ai e mafai e siama ona faʻatonutonuina le faʻaalia o kene e faʻavae i luga o le maua o substrate, ma o lenei faiga e aofia ai le fegalegaleaiga o porotini faʻatonutonu ma le DNA i nofoaga patino.
Vaega Autū o le Operon
E masani ona i ai ni vaega taua se tele o se operon:
1. Fa'alauiloa
O le promoter o se faasologa o le DNA lea e fusifusia ai le RNA polymerase e amata ai le transcription. O le malosi o le promoter (le faigofie ona fusifusia le RNA polymerase) e aʻafia ai le saoasaoa o le transcription.
2. Tagata Fa'agaoioia
O se fa'agaioiga o se vaega o le DNA e galue o se "suiga" auā o le nofoaga lea e fa'apipi'i ai porotini fa'atonutonu, e pei o mea e taofia ai le gaoioi. A pipi'i se mea e taofia ai le gaoioi i se mea e taofia ai le gaoioi, e masani ona taofia le fa'aliliuga.
3. Genes fausaga
O nei o genes e fa'ailoa ai polotini galue, mo se fa'ata'ita'iga o enzymes mo le metabolism o se mea, polotini felauaiga o le membrane, po'o vaega o le biosynthesis.
4. Genes fa'atonutonu (e masani ona i fafo atu o le operon)
E fa'ailoa e genes fa'atonutonu ia porotini fa'atonutonu e pei o repressors po'o activators. E mafai e oloa o gene fa'atonutonu ona fusifusia i operators po'o isi vaega i luga o le DNA e pulea ai le transcription.
I le fa'aopoopoga i vaega autū o lo'o i luga, o nisi o operons e iai fo'i nofoaga e fusifusia ai le activator, transcription terminators, ma isi elemene e fa'aleleia atili ai le puleaina o le fa'aalia.
Aiseā e aogā ai operons i siama?
E tele ni fa'amanuiaga fetu'una'i e maua mai i le Operans:
– Fa'amaopoopoina o le fa'aalia: O kene o lo'o a'afia i le tasi auala o le metabolism e mafai ona fa'aalia fa'atasi, ina ia leai se porotini e gaosia "leai se aoga" e aunoa ma lana pa'aga.
– Fa'aaogāina lelei o le malosi: E mana'omia le tele o puna'oa i le gaosiga o porotini. Faatasi ai ma operons, e 'alofia ai e siama le fa'aumatia o le malosi pe a le lagolagoina e tulaga o le siosiomaga le fa'aogaina o lena auala.
– Tali vave: Talu ai ona fa'atonutonuina kenera o se iunite e tasi, o suiga laiti i tulafono faatonutonu (e.g., taofiofia o le fusifusia) e mafai ona suia ai le fa'aalia o le tele o kenera i le taimi e tasi.
Faiga Fa'atonutonu: Faiga Fa'aosofia ma Fa'alavelave
I tulaga masani, e mafai ona vaevaeina le faʻatonutonuina o le operon i ni vaega tetele se lua e faʻavae i luga o lona faʻavae pulea: operons e mafai ona faʻaosofia ma operons e mafai ona taofia.
1. Operons e mafai ona fa'aosofia: Fa'ata'ita'iga o le lac Operon
O le lac operon i le E. coli e fa'atonutonuina le fa'aleagaina o le lactose. O ona genes fa'atulagaina autu o le lacZ, lacY, ma le lacA:
– e fa'ailoa e le lacZ le β-galactosidase lea e fa'aleagaina ai le lactose,
– e fa'ailoa mai e le lacY se permease e fesoasoani e fa'aofi le lactose i totonu o le sela,
– lacA e fa'ailoa le transacetylase (galuega fa'aopoopo).
A leai se lactose, e fusifusia le porotini repressor (o le oloa o le lacI gene) i le operator, ma poloka ai le RNA polymerase ma mafua ai le leai o se transcription pe maualalo tele. A maua le lactose, e liua nisi o le lactose i le allolactose (o se inducer), lea e fusifusia ai le repressor. O lenei fusifusia e suia ai le foliga o le repressor, ma mafai ai ona vavae ese mai le operator. O le iʻuga, e mafai e le RNA polymerase ona kopiina lac genes, ma amata ai ona gaosia e siama ni enzymes e vaeluaina ai le lactose.
O le lac operon e faʻaalia ai foʻi le faʻatonutonuina sili atu ona lavelave e ala i le taofiofia o le catabolite. A maua le glucose (le puna o le malosi e sili ona manaʻomia), e faʻaitiitia le maualuga o le cAMP, ma taofia ai le fausiaina lelei o le CAP-cAMP complex. A aunoa ma lenei activator, e tusa lava pe iai le lactose, e le lelei le faʻaalia o le lac operon. O le mea lea, e faʻamuamua e siama le glucose nai lo le faʻaaogaina o le lactose.
2. Operons e mafai ona taofia: Faʻataʻitaʻiga o le trp Operon
O le trp operon e fa'atonutonuina le biosynthesis o le amino acid tryptophan. E le pei o le lac operon, o le trp operon e masani ona galue pe a maualalo le tryptophan, aua e mana'omia e le sela ona faia ia lava. A maualuga le maualuga o le tryptophan, e galue le tryptophan o se corepressor: e fusifusia i le trp repressor, e fa'agaoioia ai le mafai o le repressor e fusifusia i le operator, ma taofia ai le transcription.
E faigofie lava le manatu: afai e tele le tryptophan, e le manaʻomia le malosi e faʻapipiʻi ai; e tape le operon.
Tulafono Fa'aopoopo: Fa'aitiitia
I nisi operons, e aofia ai le trp operon, o loʻo iai se isi faiga e taʻua o le attenuation. O lenei faiga e faʻalagolago i le fesoʻotaʻiga vavalalata i le va o le transcription ma le translation i bacteria (e mafai ona tutupu uma i le taimi e tasi). I le trp operon, o se "leader" sequence e mafai ona fausia ai se hairpin structure i luga o le mRNA. O lenei fausaga e mafai ona galue o se terminator vave o le transcription.
A maualuga le tryptophan, e vave ona gaoioi le ribosome i tua atu o le vaega taʻitaʻi, ma faʻataga ai le hairpin terminator e fausia, ma taofi le transcription aʻo leʻi atoatoa ona faʻaliliuina le structural gene. A maualalo le tryptophan, e taofia le ribosome i le tryptophan codon, ma taofia ai le hairpin terminator mai le fausiaina ma faʻataga ai le faʻaauauina o le transcription. I lenei auala, e maua ai e le sela le pulea lelei o le maualuga o le maua o le tryptophan.
Operons ma le Broader Gene Regulatory Network
E ui o le manatu o se operon e foliga faigofie, o le faʻatonutonuina o kene o siama o se fesoʻotaʻiga lavelave. O le tele o operons e le faʻatonutonuina e se tasi repressor, ae e le tele o regulators, e aofia ai activators, sensors environmental, ma faiga e lua-vaega e aofia ai protein kinases ma response regulators. O nei faiga e mafai ai e siama ona fetuʻunaʻi i le pH, vevela, osmotic pressure, nitrogen available, mea oona, ma faʻailoilo mai isi microbes.
E le gata i lea, e mafai e siama ona suia le avanoa e maua ai le DNA e ala i porotini e fusifusia ai nucleoid ma faʻaaoga RNA laiti e faʻalavelave ai (sRNA) e taofia ai pe faʻaleleia atili ai le faʻaliliuga o mRNA faʻatatau. E ui i lea, o operons o loʻo avea pea ma faʻavae taua mo le faʻatulagaina o genes galue i totonu o se iunite faʻatonutonu e tasi.
Talafeagai o Operons i le Biotechnology ma le Soifua Maloloina
E taua tele le malamalama i operons i le biotechnology. O le tele o faiga fa'aalia o kene i totonu o fale su'esu'e e fa'aogaina ai fa'alauiloa ma fa'agaoioia ua fetu'una'i mai operons o siama, e pei o le faiga fa'avae i luga o le lac e fa'aosofia ai le gaosia o porotini toe fa'afouina. I vaila'au fa'afoma'i, o le fa'atonutonuina o operon e taua fo'i i le fa'ama'i o siama—o nisi o kene e tete'e atu i siama ma vaila'au fa'ama'i e fa'atonutonuina ina ia vave fa'agaoioia pe a i totonu o se tagata e talimalo i siama pe fa'aalia i se vaila'au.
E le gata i lea, o le suʻesuʻeina o operons e fesoasoani i tagata suʻesuʻe e malamalama i le auala e atiina ae ai siama e ala i le faʻaputuina o genes e galulue faʻatasi. O vaega o genes ua faʻatulagaina i operons e masani ona feoaʻi i le fesiitaiga faʻalava o genes, ma mafai ai ona vave tulaʻi mai ni gafatia fou o le metabolism i totonu o vaega o siama.
I'uga
O Operons o se fuafuaga tulaga ese ma lelei mo le puleaina o kene i siama, e mafai ai ona faʻaalia faʻatasi le tele o kene i lalo o le pulea e tasi. E ala i vaega e pei o faʻalauiloa, faʻagaoioia, kene faʻatulagaina, ma porotini faʻatonutonu, e mafai e siama ona tali vave ma lelei i suiga o le siosiomaga. O operons lac ma trp e faʻaalia ai ni manatu faʻatonutonu autu se lua—faʻaosofia ma taofiofia—lea e faʻaleleia atili e ala i ni auala faʻaopoopo e pei o le taofiofia o le catabolite ma le faʻaitiitia. O le malamalama i operons e le gata ina maua ai se malamalamaga autu i le biology molecular bacteria ae maua ai foi se faavae taua mo faʻaoga biotechnology, suʻesuʻega faʻasolopito, ma fuafuaga mo le togafitia o faʻamaʻi pipisi.
Afai e te manaʻo ai, e mafai ona ou faʻaopoopoina se faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻi o vaega o le operon, se laulau faʻatusatusaga lac vs trp, poʻo se lisi o tusi ma mekasini e faʻamalosia ai lenei tusiga.
