GAL geenide regulatsiooni uurimise ajalugu
GAL1, GAL10 ja GAL7 geenide ekspressiooni regulatsiooni uurimine sai alguse juba 1960-ndatel aastatel. Samal ajal (1962. a.) pakkusid Jacob ja Monod välja bakteriaalse laktoosi (lac) operoni regulatsiooni mudeli. Leiti, et ka GAL geenide ekspressiooni regulatsioon omas sarnasusi lac operoniga:
- nende geenide transkriptsioon allus tugevale kontrollile: represseeritud glükoosi poolt ja indutseeritud galaktoosi poolt;
- GAL1, GAL7 ja GAL10 pärandusid koos. Pakuti välja, et sünteesitakse polütsistroone mRNA. Alles hiljem (1970-ndate lõpus) leiti, et need GAL geenid on iseseisvad transkribeeritavad ühikud.
Esimene GAL geenide ekspressiooni regulatsiooni mudel pakuti välja 1960-ndate keskel. Isoleeriti mitmed mutandid:
- konstitutiivne gal80 mutant -retsessiivne mutatsioon, mis ei ole aheldunud GAL geenidega;
- mitteindutseeritav gal4 mutant - GAL1, GAL10 ja GAL7 ei ekspresseerunud. Retsessiivne gal4 mutatsioon ei olnud aheldunud GAL geenidega;
- dominantne konstitutiive GAL4 mutant. Ka see mutatsioon ei olnud aheldunud GAL geenidega.
Mutantide fenotüüpide analüüsil selgus, et gal4 omas samasugust fenotüüpi kui gal1. Pakuti välja, et Gal4 peab olema positiivne regulaator (Joonis 9). Seda mudelit aktsepteeriti kuni 1970-ndate lõpuni.
Joonis 9. "Gal operoni" mudel. Gal80 reguleerib negatiivselt GAL4 ekspressiooni. Galaktoos on GAL4 ekpressiooni positiivne regulaator. Gal4 omakorda aktiveerib GAL1, GAL10 ja GAL7 ekspressiooni. O, operaator; P, promootor.
1978. a. Matsumoto et al näitasid, et "Gal opeoni" mudel ei ole õige. Nad isoleerisid GAL4 ja GAL80 temperatuuritundlikud mutandid. Mutandid jagunesid kahte rühma:
- termolabiilsed mutandid - juba sünteesitud mutantsed valgud olid kõrgemal temperatuuril inaktiivsed;
- temperatuuritundlikud valgusünteesi mutandid - kõrgemal temperatuuril oli valgu süntees häiritud.
Matsumoto et al kasutasid temperatuurilabiilset gal4-4 mutanti, et vastata küsimusele: kas galaktoos indutseerib GAL4 de novo sünteesi või on Gal4 rakkudes juba olemas. Nad mõõtsid aega, mis kulus GAL geenide induktsiooniks toatemperatuuril (25 oC) ja kõrgemal temperatuuril (35 oC) metsiktüüpi rakkudes ja gal4-4 mutatsiooni omavates rakkudes. Juhul kui galaktoos indutseerib GAL4 de novo sünteesi on GAL geenide induktsioon sama nii metsiktüüpi rakkudes kui ka mutandis 35 oC juures. Katsete tulemused näitasid, et metsiktüüpi rakkudes indutseeriti GAL geenid 35 oC juures palju kiiremini, st. galaktoos aktiveerib juba rakkudes olemasoleva Gal4 valgu. Samasugune induktsioon toimub gal4-4 rakkudes kui kasvatada neid 25 oC juures (sellel temperatuuril termolabiilne mutatsioon ei avaldu). Nad pakkusid välja uue GAL regulatsiooni mudeli, mis kehtib ka tänapäeval (Joonis 10). Matsumoto et al tulemusi kinnitas ka Perlman ja Hopper (1979) poolt läbi viidud katsed. Nad küsisid küsimust: kas galaktoosi induktsioonil on vaja uuesti sünteesida ka Gal4. Perlman ja Hopper näitasid, et GAL mRNAd indutseeritakse galaktoosi poolt isegi siis, kui lisada valgu sünteesi inhibiitorit tsükloheksamiidi. Seega de novo Gal4 valgu süntees ei ole vajalik Gal4-sõltuvaks aktivatsiooniks.
