已有知识背景
1927年 H J Muller 用X-光进行诱变
1941年 George Beadle, E L Tatum 提出one gene-one enzyme 假说
1944年 Oswald Avery等 证明基因是DNA
1940年,Jacques Monod开始研究E.coli 进行乳糖代谢的一些特征研究,观察到乳糖和其他半乳糖苷可以诱导β-半乳糖苷酶的产生。他和MelvinCohn用抗β-半乳糖苷酶抗体检测酶蛋白,发现诱导后酶量增加。
进一步研究发现事情更复杂。一些神秘的突变株“cryptic mutants”能产生β-半乳糖苷酶,但是却不能在以乳糖为碳源的培养基中生长。这是什么原因呢?
为了回答这个问题,他们用放射性标记的半乳糖苷进行研究。发现野生型菌在乳糖诱导后会摄取半乳糖苷,而这种突变型菌不能。
-Lactose +Lactose
Wild strain - +
Cryptic mutant - -
这个实验结果有什么提示呢?
1)在野生型菌中,有一种物质与β-半乳糖苷酶一起被诱导,它负责输送半乳糖苷进入细胞。
2)突变株中,这种物质的基因被破坏。
Monod将这种物质命名为半乳糖苷透过酶。但为此他遭到了同事们的批评,因为他在这个蛋白未分离到之前就进行命名。Monod对当时的情形作了如下描述:
This attitude reminded me of that of two traditional English gentlemen who, even if they know each other well by name and by reputation, will not speak to each other before having been formally introduced.
Monod和同事努力分离纯化得到了半乳糖苷透过酶。在这个过程中,他们还分离到了另一个蛋白:半乳糖苷转乙酰酶,该酶与β-半乳糖苷酶和半乳糖苷透过酶一起被诱导。
这样,到了50年代末,Monod已经知道有三种酶共同被半乳糖苷诱导。他们也发现了一些组成型突变株,不需要诱导就可以产生这三种酶。Monod认识到用遗传学分析可以加快实验进展,所以与同在Pasteur Institute工作的Francois Jacob开展了合作研究。
在Arthur Pardee的协作下,Jacob和Monod构建了局部二倍体(merodiploid),携带着野生型和组成型的等位基因。野生型等位基因证明是显性的。野生型细胞可以产生某种物质使lac基因关闭。这种物质也可以使组成型基因表达关闭,从而局部二倍体也是诱导型的。这种物质他们命名为repressor。组成型菌株的repressor基因有缺陷性突变,即lacI-。
Jacob和Monod推测,repressor和某特定DNA序列结合。(称之为operator)。这种结合是特异的,基因突变会影响这种结合。Operator的某些突变可以破坏它和repressor之间的相互作用。这样也会导致组成型表达。那么,如何区别这两种组成型突变呢?
1927年 H J Muller 用X-光进行诱变
1941年 George Beadle, E L Tatum 提出one gene-one enzyme 假说
1944年 Oswald Avery等 证明基因是DNA
1940年,Jacques Monod开始研究E.coli 进行乳糖代谢的一些特征研究,观察到乳糖和其他半乳糖苷可以诱导β-半乳糖苷酶的产生。他和MelvinCohn用抗β-半乳糖苷酶抗体检测酶蛋白,发现诱导后酶量增加。
进一步研究发现事情更复杂。一些神秘的突变株“cryptic mutants”能产生β-半乳糖苷酶,但是却不能在以乳糖为碳源的培养基中生长。这是什么原因呢?
为了回答这个问题,他们用放射性标记的半乳糖苷进行研究。发现野生型菌在乳糖诱导后会摄取半乳糖苷,而这种突变型菌不能。
-Lactose +Lactose
Wild strain - +
Cryptic mutant - -
这个实验结果有什么提示呢?
1)在野生型菌中,有一种物质与β-半乳糖苷酶一起被诱导,它负责输送半乳糖苷进入细胞。
2)突变株中,这种物质的基因被破坏。
Monod将这种物质命名为半乳糖苷透过酶。但为此他遭到了同事们的批评,因为他在这个蛋白未分离到之前就进行命名。Monod对当时的情形作了如下描述:
This attitude reminded me of that of two traditional English gentlemen who, even if they know each other well by name and by reputation, will not speak to each other before having been formally introduced.
Monod和同事努力分离纯化得到了半乳糖苷透过酶。在这个过程中,他们还分离到了另一个蛋白:半乳糖苷转乙酰酶,该酶与β-半乳糖苷酶和半乳糖苷透过酶一起被诱导。
这样,到了50年代末,Monod已经知道有三种酶共同被半乳糖苷诱导。他们也发现了一些组成型突变株,不需要诱导就可以产生这三种酶。Monod认识到用遗传学分析可以加快实验进展,所以与同在Pasteur Institute工作的Francois Jacob开展了合作研究。
在Arthur Pardee的协作下,Jacob和Monod构建了局部二倍体(merodiploid),携带着野生型和组成型的等位基因。野生型等位基因证明是显性的。野生型细胞可以产生某种物质使lac基因关闭。这种物质也可以使组成型基因表达关闭,从而局部二倍体也是诱导型的。这种物质他们命名为repressor。组成型菌株的repressor基因有缺陷性突变,即lacI-。
Jacob和Monod推测,repressor和某特定DNA序列结合。(称之为operator)。这种结合是特异的,基因突变会影响这种结合。Operator的某些突变可以破坏它和repressor之间的相互作用。这样也会导致组成型表达。那么,如何区别这两种组成型突变呢?