Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (Айала, Кайгер - Современная генетика - 1988), страница 5

Однако при соответствующих химических условиях может иметь место также спонтанная реналуурацил с восстановлением исходной пространственной конфигурации (рис. 10.20). Функциональные особенности белков, например устройство активного центра фермента, задаются пространственной структурой молекулы, которая в свою очередь определяется первичной структурой полипептидной цепи. Одни генетические мутации могут блокировать синтез все- Рис. !0.19. А. Амипо- кислотная последова- тельность лизоцима-- фермента, содержащегося в кури- ном яичном белке.

Пветсм выделены ами- нокислотиые остатки, входящие в состав ак- тивисте центра. Обра- тите внимание на рас- положение дисульфидиых связей. Б. Диаграмма, отра- жающая простран- ственное строение ли- зоцима. Показаны только п-атомы поли- пептидиого остова фермента.

!Пс Бмуег !' ! 975. В!00)Репа!5ггу, Ргеегсап у!а. Н., Бвп Егапс!5со.) ~~с о о- Ан са, Су тр Аю 5, ун л Лаа ПО Л,в су тха лаа ао Ло ль л ль ТМ !.уа ль с!у сь з„л,„, лю Раэвернутый леиатурироваиный белок Неактивным нелравильно свернутый белок Активный белок Раэвертыва тураиня) в бы мочеви навливаыы ыеркалтоэт го полипептида или некоторой его части. Воздействие других мутаций на организм связано с аминокислотными заменами в полипептидной цепи, кодируемой данным мутантным геном (рис. 10.12). Аминокислотные замены могут, в частности, затрагивать и функционально важные аминокислотные остатки, а также вызывать заметные искажения пространственной структуры.

В зависимости от того, насколько сильно эти искажения сказываются на структуре функционально важных участков, может наблюдаться снижение и даже полное исчезновение ферментативной или какой-либо иной функциональной активности белка. Мутации, чувствительные к температуре, могут быть связаны с аминокислотными заменами на участке, существенном для стабилизации вторичной и третнчной структуры данного белка. Нормальная конфигурация, присущая прн пермиссивной температуре мутантным полипептидам этого типа„при переходе в область рестрнктнвных температур может подвергнуться существенным искажениям.

Функциональные белки далеко не всегда синтезируются в активной форме. Так, многие гидролитические (пищеварительные) ферменты синтезируются в форме неактивных предшественников, которые называют зимогенами. Активация зимогенов происходит посредством сайт-специфического ограниченного протеолиза, сопровождающегося отщеплением определенного фрагмента аминокислотной последовательности. В качестве одного из примеров можно назвать также полипептидный Рис. !0.20.

Некоторые денатурированные бел- ки способны лри вос- становлении соответ- ствующего химического окружения спонтанно принимать исходную нативную конформацию. (По И'амон 2. 2). 197б. Мо!есн1вт Вю!обу о( сйе стене, Зтс! ес!., %'. А. Вен)ант!н, Мен!о Райс, Са(!() Экспрессия генентического мантериала 50 1О. Генетические функции Рис. !0.21. А. Аминокислотная последова- тельность свиного проинсулина. Активный инсулин состоит из двух полипептидных це- пей, соединенных днсульфидными связями. В структуре проинсулина обе цепи объеди- нены в одну через связующий дополни- тельный полипептидный участок, выще- пляемый при действии протеиназ.

(По Сйалсе В. ег а1. 196В. Бс)енсе, 161, 165.) Б. Простран- ственная структура инсулина. Показаны только положения и-углеродных атомов по- липептидного остова. Атомы А-цепи выде- лены темным цветом, атомы В-епни— светлым. (По 51гуег П 1975. Вюсйеппя1гу, тт'. Н. Ргеепзап, Вап агапе(зсо.) гормон инсулин, который синтезируется в виде неактивного предше- ственника (проннсулина) и затем подвергается активации с помощью ограниченного протеолиза (рис. (б.21). Внутригенная комплементация Многие белки представляют собой олигомеры, т.

е. состоят из двух илн нескольких идентичных полипептидных цепей, взаимодействующих между собой с образованием функционально активной четвертичной белковой структуры. В простейшем случае зто-днмер (аэ), состоящий из двух одинаковых субъединиц (и). Это обстоятельство может осложнять комплементационный анализ мутантных структурных генов, кодирующих такие белки, Ранее при обсуждении опытов по комплементации мы исходили из того, что комплементация невозможна при наличии в диплоиде двух гетероаллельных мутаций, вызывающих различные аминокислотные замены, каждая из которых независимо инактивирует соответствующий полипептид (см.

главу б). Для примера рассмотрим случай, когда оба мутантных аллеля, лтт и лгэ, в условиях гомозиготности приводят к некоторому мутантному фенотипу (например, к отсутствию определенной ферментативной активности). На основании сформулированных ранее представлений следовало бы полагать, что поскольку обе мутации затрагивают один и тот же ген, то и двойные гетерозиготы типа лгг + /+ лгэ также будут иметь мутантный фенотип. В большинстве случаев, в том числе и для генов, кодирующих олигомерные белки, зто действительно так. В то же время известно и доста- Белок дикого типа Мутация, эатрапюаююая амннокнслотный остаток 37 Мутация, ппрагнаающая амгнокнслотный остаток йб СЪ~ьЭ Актнаный центр Внутрнгенная комплементацня Рнс.

10.22, Схема, иллюстрирующая процесс нпутрнгенной комплементацин на примере двух мутантных поли- пептидов, нзанмодейстнующнх н цптоплазме двойной гетерознготы с образованием олнгомерного белка с восстановленной функцией. (По бооделоидй У. 1978. Сепег)са, 2пд ед., Ной, К1пейап нпд ту!па1оп, Ыею т'огй.) Экспрессия генетического маглернала 10. Генетические функции точно примеров отклонения от этого правила. Оказалось, что в некоторых случаях две «дефектные» полипептидные цепи, кодируемые содержащимися в двойной гетерозиготе генами с различными мутациями, могут объединиться с образованием олигомерного белка, обеспечивающего более или менее нормальный фенотип.

Это явление называют внутригенной комллементацией. На рис. 10.22 схематически показано, как взаимодействие двух мутантных полипептидных цепей может привести к восстановлению активного центра фермента и таким образом обеспечить внутригенную комплементацию. Некоторые гетероаллели данного гена могут проявлять способность к комплементации такого рода, а некоторые-нет. Это зависит в том числе и от локализации конкретных мутаций, которые в одном случае могут затрагивать участки полипептидной цепи, ответственные за взаимодействие между субъединицами, а в другом— области, не участвующие непосредственно в процессе олигомеризации, но существенные для проявления функциональной активности данного белка.

При тщательном изучении обычно удается отличить внутригенную комплементацию от межгенной комплементации. В первом случае наблюдаемый уровень искомой ферментативной активности, как правило, намного ниже, чем в норме. Более того, белки, образующиеся в результате внутригенной комплементации, как правило, отличаются от нормальных белков и по некоторым другим параметрам, например по зависимости активности от рН или температуры. Веад(е О. И'., Ерьгияя! В.

(1937). Оече!оршепс о1 еуе со!огв сп Оговор)Н!а: ййсваЫе виЬвсапсев апд сЬе!г шсспе1айопв, Оспе!!св, 22, 76 — 86. Веад!е 6. И'., Тасит Е.Г (194!). Сяепес!с сап!го! оГ ЫосЬепнса) геассюпв ш Не«го«рога, Ргос. Ь(агс. Асад. Есй С)БА, 27, 499 — 506. Веес Е.А. (1949). ТЬе яепейсв оГ сйе всс1с!е-се!1 сгап ш а Вап1и спЬе, Апп.

Еияеп., 14, 279 — 284. Ветегес М., Наг!тол Е., 1956. Тгур1орЬап писсапш си 5«!толейа сур)дтипигл, Сагаев!е 1пвгйийоп оГ ууаяыикгои РиЫ., Ь)о. 612, Сца«Ь!ля!оп, О.С., рр. 5-33. 0(сдегяол К.Е., бей 1., 1969. ТЬе Еггисгиге апд Ас1юп о( Ргосе!пв, %'. А. Веп)аппп, Мел!о Райс, Са1сТ Аминокислота Внутригенная комплементация «Врожденные ошибки метаболизма» Вторичная структура ус»сват Е Я.

Я., ! 966. Сгепейс Сошр!ешеп1айоп, СЦ. А. Веп)ашишь Ыечч УогЕ Нагги Н., !975. ТЬс Рппсср!ев оГ Ншпап ВюсЬешюа! Сгепсс1ск, 2пд ед., Е!веч!ег, Ь)есч Ъ'ойс. Агее! 1. И (1949). ТЬе )пЬеп1апсе оГ в!с1ссе-се11 апеппа, Ес(енсе, 110, 64-66. Раи!тд 1., 1сало Н.А., 51»дег Я.Х., И'еде 1.С. (!949), Гйс(де-се11 апеппа, а шо!есисаг йвеаве, Яс(сисе, 110, 543-548. Есгмег С.Я., С1ол С.Г (!980), РЬепу!хе!опия!а апд осЬег РЬепу1а1ашпе Ьудгохусабоп папан!в !и шап, Аппи. Кеч. делец 14, 179 — 202. Генетический анализ путей биохимических превращений Гетерокарион Гипотеза «один ген †од фермент» Имплннтлт Рецнпнент са сл с са 250 410 < 0,01 < 0,001 200 < 0,001 лат 1У ткл С лнл 2 ° и 5Н5 и лцл У < 0,001 < 0,001 350 5бО < 0,01 310 н а н и и Зимоген Олигомерные белки Пептидная связь Первичная структура Полипептсщ Преформация 10.1.