Izadi Jakintza»Izadi jakintza

Genea

LABURPENA: XX. mendearen hasieran geneaz ematen zen definizioaren arabera, meiosian banako gisa banantzen zen genomaren zatiak ematen zuen ezaugarri fenotipikoa.
60. urteetan genetika molekularraz egindako azterketen ondoren, RNAra transkribatzen zen DNAren zatia zen genea, katea polipeptidiko bakarra kodetzen zuena; gene bat — katea polipetidiko bat printzipioa orduan formulatu zen.Mendelen genetikaren arabera, gene bat belaunaldi batetik hurrengora transmititzen den herentziazko banakoa da, eta ezaugarri fenotipiko bakarra bideratzen du, ilarren hazien kolorea edo itxura adibidez.
1902an, Sutton-ek, zelula sexualen sorrera aztertzerakoan, geneak kromosomoetan zeudela susmatu zuen. Kromosomen eta geneen jokabidearen artean dagoen paralelismoa zen intuizio haren oinarria.
* Lehen buruan, izaki bizien zelula diploideetan mota bakoitzeko bi kromosoma daude, kromosoma homologoak deituak, bata aitarengandik eta bestea amarengandik datozenak.
* Bigarrenik, kromosoma homologoak meiosian bereizten dira eta gameto banatara doa bakoitza. Halaber, Mendelen hirugarren legearen arabera, gene alelomorfoak edo aleloak gametoetatik bereizi eta banandu egiten dira.
Geneak kromosometan kokatzen jakiteak ez zituen geneen izaera kimikoaren ez eta haien espresioaren arazoak argitzen. Genetika molekularra garatzean arazo horiei heldu zitzaien.

Geneen izaera kimikoa

Herentziazko materialaren lehen analisi kimikoek erakutsi zutenez, kromosoma eukariotikoak DNAz eta proteinez osaturik zeuden. Hala beraz, geneak edo proteinez edo azido desoxirribonukleikoz osatuak izan zitezkeen. Hasieran, DNAk ez zuen aldeko asko izan, zaila egiten baitzen 4 nukleotido desberdin baizik ez zituen makromolekula batek (Delbrück-ek “molekula inozoa” deitu zuen) organismo biziek behar zuten informazio eskerga guztia eraman zezakeela bururatzea. Proteinak, askoz ere konplexuagoak eta 20 aminoazido desberdinez osatuak izanik, geneen osagaiak izateko egokiagotzat hartzen zituen ikertzaile askok. DNAren aldeko ebidentziek, alabaina, geneen proteina izaerari buruzkolehen hipotesi haren lekua hartu zuten, ondoren azaltzen dugun esperimentu sailaren ondorioz:

Griffith-en esperimentua

1928an, Frederick Griffith neumoniaren tratamendurako serum inmune bat sortzen saiatu zen. Neumokoko mota batzuen artean, Griffith-ek bi forma lortu zituen: bata birulentoa zen, saguen heriotza eragiten zuena, eta bestea kalterik eragiten ez zuena.
Bakterio birulentoek (S itxurakoek) bildukin bat zuten eta in vitro hazten ziren kolonia lauetan; kaltegarriak ez ziren bakterioek (R itxurakoek) ez zuten bildukinik eta kolonia zimurtsuetan bizi ziren.
Griffith-ek honako esperimentu hau egin zuen: R motako zelula ez birulentoak txertatu zizkien saguei, S motako zelula hilekin batera. Saguak infektatu eta hil egiten ziren eta, odoletik abiatuz, S motako zelula birulentoak bakartu zitezkeen.Horrenbestez, S zelula hilen materialean egon behar zuen sustantziaren batek R motako zelulak aldarazten zituen (eraldatzearen printzipioa). Esperimentu horiek, hasieran ongi hartu ez baziren ere —harik eta beste laboratorio batzuek errepikatu eta egiaztatu zituzten arte—, eraldatze hura eragiten zuen gaiaren izaera kimikoaren arazoa planteatu zuten.
1933an Dawson eta Sia-k eraldatze hura in vitro burutzean, eraldatzearen printzipioa nukleoproteina bat zela frogatu ahal izan zuten. Baina arazoa hor zegoen beti ere: azido nukleiko bat ala proteina bat?

Avery , Mac Leod eta McCarty-ren esperimentua

Avery, Mac Leod eta McCarty-k osaturiko biokimikari taldeak “eraldatzearen printzipioa” urratsez urrats arazteari ekin zioten, hurrenez hurren proteinen, RNAren eta DNAren hidrolisiarako entzima espezifikoak erabiliz. Proteinak hidrolizatzen dituzten tripsina eta kimotripsina entzimek ez zuten “printzipioa” inaktibo bihurtzen, ez eta erribonukleasak ere (RNA hidrolizatzen duena); hala beraz, ez proteina eta ez RNA ezin izan zitezkeenez, DNAk izan behar zuen.
“Eraldatzearen printzipioaren” arazketa kimikoak ere bertara seinalatzen zuen eta, 1944 alderako gauza segurua zen sustantzia hura DNA zela.

Esperimentuak bakteriofagoekin

1940an, Max Delbrück eta Salvador Luria bakterio zelulei eraso egiten zieten birustalde bat aztertzen hasi ziren; birus bakteriofago edo fago deitu zituzten. Delbrück eta Luria-k eta lan haietarako elkartu zitzaizkien ikerlari taldeak arreta guztia birus jakin batzuen gainean jartzea erabaki zuten, gizaki sanoen hesteetan aurkitzen den Escherichia coli izeneko bakteriari erasotzen dioten zazpi birusen gainean hain zuzen. Bakteriofagoen analisiak erakutsi zuenez, DNA eta proteina ziren haien osagaiak, hain zuzen ere material genetikoaren eramaile eginkizuna egozten zitzaien makromolekula biak.
1951-1952an, Alfred Hershey eta Martha Chase-k fagoak erradioaktibitatez markatu zituzten, batzuk 35 S-rekin, beraien proteinaren zisteinan edo metioninan, eta beste batzuk 32 P-rekin, beraien azido nukleikoan.
Bakterio ez erradiaktiboek fago horiek bereganatu ondoren, Hershey eta Chase-k kapsidak bakterioen fagoetatik bereizi zituzten, homogeneizatzaile batean leunkiro nahasiz.
Egiaztatu ahal izan zutenez, erradioaktibitatezmarkaturiko proteinaren %90 bakteriotik kanpo geratzen zen, baina markaturiko DNAren %85 haren barnean sartzen zen.
Egia esan, emaitza horiek eta Avery-k lortutakoak ez ziren oso desberdinak baina arreta askoz ere handiagoa erakarri zuten eta, eskuarki, material genetikoa DNA delako froga eztabaidaezintzat hartu zuten

Geneen espresioa

1930.eko hamarraldian, Morgan-en laboratorioan, Drosophilaren begi kolorearen inguruko mutanteekin lanean ari zen George Beadle genetistak hipotesi bat formulatu zuen: mutanteetan azterturiko begien kolore bakoitza entzima baten aldaketaren emaitza zen.
Geneek entzimak kontrolatzen dituztelako hipotesi hura egiaztatzearren, 1941ean, Edward L. Tatum biokimikariarekin hasi zen lanean, ogiaren lizun gorria (Neurospora crassa) aztergai zutela.
Beadle eta Tatum-ek X izpiez irradiatu zituzten Neurosporaren esporak, mutazio tasa gehitzearren; aminoazido guztiekin hornituriko ingurune batean hozitu eta hazten utzi zituzten eta gero familia haiek familia normalekin gurutzatu zituzten. Gurutzatze horien ondorioz lorturiko esporak proba esperimentaletan erabili ziren.
Teketatik, disekzio bidez, lorturiko espora bakoitza hazteko behar zuen guztiaz, aminoazido osagarriak barne, aberasturik zegoen ingurune batera aldatzen zuten. Lizun zati batek gutxien hornituriko ingurune batean (aminoazidorik batere gabeko ingurunean) hazteko ahalmena probatzen zen. Gutxieneko inguru horretan hazkunderik ez bazen antzematen, lizunak 20 aminoazidoetarik batez soilki hornituriko ingurunean hazteko ahalmena probatzen zen. 4. irudiaren adibidean, prolina aminoazidoa sintetizatzeko ahalmena galdu duen lizuna ez da aminoazido horretaz gabeturiko ingurunean bizitzeko gai.Esperimentu horien bidez, mutazio desberdinek aminoazido desberdinak sintetizatzeko ahalmenaren galera zekartela frogatu ahal izan zuten Beadle eta Tatum-ek. Gainera, berek egindako analisi genetikoen arabera, zenbait kasutan mutazio desberdin batzuen ondorioz aminoazido bat eta bera sintetizatzeko ahalmena gal zitekeela erakutsi zuten. Horrek ezagutzera ematen zuen ezen, halako aminoazido baten sintesian, mutazio desberdinek eragina zutela erreakzio bidearen urrats desberdinak katalizatzen zituzten entzimetan.
Beadle eta Tatum-ek, beren lan horietan oin harturik, gene bat — entzima bat printzipioa formulatu zuten. Gerora, printzipio hori zuzendu egin zen, zeren eta, entzimak proteinak badira ere, proteina guztiak ez baitira entzima, eta gene bat — entzima bat haren ordez gene bat — proteina bat ezarri zen. Proteina asko katea polipetidiko batek baino gehiagok osaturik zeudela aurkitzean, printzipioa berriz aldatu zen eta gene bat — katea polipeptidiko bat eran geratu zen. Lan horien eta 60.etan egin zirenen ondoren, genea, RNAra transkribatzen den DNAren zati bat zen, katea polipeptidiko bakarra kodetzen zuena.
Alabaina, geneak etenak direla eta hautsita eta zatiki txikitan DNAren molekuletan zehar barreiaturik daudela aurkitu zuten 1970eko hamarraldiaren amaieran. Soilik RNAren baitan egiten diren mozketa eta lotura prozesuen bidez elkartzen dira segmentu horiek proteina sintetizatu aurretik.
Horrek ahalbideratzen du DsNAren sekuentzia batzuek, RNAren heltze aldakorra dela medio, gutxienez RNAm-ren bi molekularen produkzioan eta, ondorioz, bi proteina desberdinen sorreran eskuhar dezaten. Hala beraz, hurbileko etorkizunean, agian, berriro aldatu beharko da genearen definizioa.