Vom Gen zum Genprodukt: Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese am Beispiel der NAD+-Synthese
Die Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese wird anhand der Stoffwechselkette von Tryptophan zu NAD+ Nicotinamidadenindinukleotid veranschaulicht. Diese Hypothese erklärt, wie einzelne Gene für spezifische Enzyme kodieren, die für bestimmte Schritte im Stoffwechsel verantwortlich sind. Im Fall der NAD+-Synthese aus Tryptophan sind drei Gene und ihre entsprechenden Enzyme beteiligt.
Definition: Die Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese besagt, dass jedes Gen für die Produktion eines spezifischen Enzyms verantwortlich ist.
Der Prozess der NAD+-Synthese aus Tryptophan umfasst folgende Schritte:
- Tryptophan wird durch Enzym 1 zu Kynurenin umgewandelt.
- Kynurenin wird durch Enzym 2 zu Hydroxykynurenin umgewandelt.
- Hydroxykynurenin wird durch Enzym 3 zu NAD+ umgewandelt.
Highlight: Die Untersuchung verschiedener Mutanten zeigt die Bedeutung jedes einzelnen Gens und Enzyms in der NAD+-Biosynthese.
Es werden verschiedene Mutantentypen beschrieben:
- Typ-I-Mutante: Kann kein Kynurenin aus Tryptophan herstellen, da das entsprechende Enzym fehlt.
- Typ-II-Mutante: Fehlen die Enzyme zur Kynurenin-, Hydroxykynurenin- und NAD+-Synthese. Wächst nur bei Zugabe von NAD+.
- Typ-III-Mutante: Besitzt Enzyme zur Synthese von Hydroxykynurenin und NAD+.
- Wildtyp-Mutante: Mit allen Enzymen ausgestattet, kann die NAD+-Synthese vollständig durchführen.
Example: Die Wildtyp-Mutante kann unter Zugabe von Tryptophan die Synthese von NAD+ komplett eigenständig ausführen, da sie alle notwendigen Enzyme besitzt.
Vocabulary: NAD+ Nicotinamidadenindinukleotid ist ein wichtiges Coenzym, das in vielen Stoffwechselprozessen eine Rolle spielt, insbesondere bei Redoxreaktionen.
Diese Untersuchungen unterstützen die Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese, indem sie zeigen, wie spezifische genetische Mutationen zu Defiziten in bestimmten enzymatischen Schritten führen und damit die NAD+-Synthese beeinflussen. Dies verdeutlicht die direkte Verbindung zwischen Genen und den von ihnen kodierten Enzymen in biochemischen Prozessen.