¿Por qué no se entiende claramente la función de lacA (que codifica la tiogalactosido transacetilasa)?

Nota: Este NO es mi campo. Sin embargo, dada la pregunta de @biogirl, parece que, en primer lugar, no hay mucha gente en este campo. Por lo que puedo deducir, estas son las razones por las que creo que ha sido difícil estudiar.

I. El operón lac tiene una fuerte polaridad. Con esto quiero decir que cuando se induce el operón lac, lacZ (el primer gen del operón) se traduce mucho más que lacA (el último gen del operón). Las mediciones han registrado la relación molar de$\beta$-galactosidasa: tiogalactosido transacetilasa (los productos proteicos de lacZ y lacA ) tras la inducción del operón en 3:1 a 5:1; es decir, cuando el operón lac es inducido de 3 a 5 moléculas de$\beta$-gal se producen por cada una de las transacetilasas. Si tiene en cuenta la longitud relativa de cada una de estas proteínas ($\beta$-gal es 1024 aas, transacetilasa es 203), resulta que lacZ se traduce al menos 10 veces más rápido que lacA cuando se induce el operón lac. El laboratorio de Sidney Altman ha atribuido esto al hecho de que existe un sitio de división entre lacY y lacA donde las ARNasas pueden dividir la transcripción de ARNm naciente, eliminando lacA del operón y reduciendo la tasa de producción de transacetilasa. Así que parece que la célula necesita bastante menos lacA que lacZ ---si es que realmente la necesitan, vea el punto 2---lo que hace que sea más difícil de estudiar.

Fuentes: Brown JL, Brown DM, Zabin I. (1967). J Biol Chem. 242(18):4254-8.

Li Y, Altman S. (2004). J Mol Biol. 339(1):31-9.

II. lacA parece proporcionar solo una pequeña ventaja de aptitud en condiciones algo artificiales. En Un artículo de los años 70, los investigadores presentaron experimentos de competencia entre$lacA^{+}$y$lacA^{-}$cepas en medios con$\beta$-Galactósidos como única fuente de carbono. Durante 50 generaciones no hubo ventaja competitiva de una cepa sobre la otra (proporción de$lacA^{+}$:$lacA^{-}$se quedó en 1). Cuando después de 50 generaciones los investigadores agregaron mucho IPTG, un compuesto no hidrolizable$\beta$-galactósido,$lacA^{+}$superado$lacA^{-}$; la aptitud absoluta de wild-type:mutant podría calcularse como$\approx 1.05$. Esto significa que el tipo salvaje produjo 105 células por cada 100 producidas por el mutante. No soy genetista de poblaciones, así que no sé si es un gran valor o no. A modo de comparación, solía trabajar en ritmos circadianos de cianobacterias, y la ventaja absoluta de aptitud física de tener un reloj circadiano con el mismo período que el ciclo de luz-oscuridad en el medio ambiente resulta ser$>1.11$, que es dos veces más ventajosa que la reportada para$lacA^{+}$encima$lacA^-$. En cualquier caso, la situación experimental en la que$lacA^+$tiene una ventaja competitiva parece bastante artificial: crecer con$\beta$-galactósidos como única fuente de carbono con una cantidad significativa de análogos no hidrolizables alrededor que engoman el$\beta$-maquinaria metabólica de galactósidos.

Fuente: Andrews KJ, Lin EC. (1976). J Bacteriol. 128(1):510-3.

Mi lectura de estas observaciones es que el papel fisiológico de lacA es difícil de desentrañar para un biólogo debido al pequeño tamaño de su efecto en la fisiología bacteriana. Las ventajas de fitness del 5 % ciertamente pueden ser útiles en escalas de tiempo evolutivas, pero sugieren que el beneficio proporcionado por la enzima será muy difícil de discriminar del ruido u otros factores de confusión en el sistema. El hecho de que la producción de lacA sea mucho menor que lacZ en tiempos de inducción del operón lac también dificultaría su medición.

Un posdoctorado con el que solía trabajar me aconsejó, "no vayas a buscar cambios dobles en biología", con lo que quería decir que no dediques demasiado tiempo a preguntas en las que el tamaño del efecto que estás viendo es menor. y muy difícil de distinguir del ruido, el sesgo, el error de medición u otras variables de confusión. Obviamente hay limitaciones a este consejo; Se puede aprender mucho de la combinación de varios efectos aparentemente menores que tienen grandes consecuencias acumulativas para un organismo. Pero como regla general, es tan difícil obtener resultados sólidos cuando el tamaño de su efecto es tan pequeño que buscar efectos pequeños solo se justifica si tiene una buena razón para creer que hay una biología profunda y fundamental detrás de ellos.lacA en el operón lac y, más ampliamente, en la fisiología bacteriana implicaría demasiado trabajo para muy poco resultado.