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.