И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Гершензон С. М. Основы современной генетики. Киев: Наук. лучка, 1983. С. 510-512. Дубинин Н. П. Горизонты генетики. Мл Просвещение, 1970, С, 402 — 409. Канаев И. И. Близнецы и генетика. Лл Наука, 1968. С. 66-101. МакКьюсик В. Генетика человека.
Мл Мир, 1967. 200 с. Фогель Ф., Матульсквй А. Генетика человека: В 3 т. Мл Мир, 1989 — 1990. Т. 1. 308 с. Т. 2. 378 с. Т. 3. 366 с. 81ппп1 Е. Ж, Рппп 1.. С., РпЬяйапяку Т. Рппс)р1ея ау Оепе1ык 5а ед. Неъ Ъог)с; Тогоп1о; Гопаков: МсОгап-Н111, 1958. Р. 133 — 142. ВгЬ А. М., Озтеп В. Р., Епйаг К.
$. Оепега1 депебся. 2"" ед. Бап Ргапс)ясо; 1 опйоп: Ргсешап апй Со., 1965. Р. 516-.524. Глава б ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ: КАРТИРОВАНИЕ ГЕНОВ 5.1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 5.2. ПОЛУЧЕНИЕ МУТАЦИЙ Определяя понятие генетического анализа, А. С. Серебровский писал: «Генетическим анализом мы называем систему опытов, наблюдений н вычислений, имеющих целью разложение свойств (признаков) организма на отдельные наследственные элементы, „отдельные признаки", и изучение свойств соответствующих им генов» [Серебровский, 1970. С. 51.
По мнению М. Е. Лобашева, с помощью генетического анализа исследуется качественный и количественный состав генотипа, проводится анализ его структуры и функционирования. Методы генетического анализа разнообразны, но главным образом это система всевозможных скрещиваний, причем любая работа проходит следующие этапы: 1. Выясняется, наследуется ли признак, имеет ли он контрастные формы. 2. Выясняется число генов, контролирующих развитие данного признака.
3. Выясняется, есть ли взаимодействие между этими генами. 4. Определяются группы сцепления (хромосомы) и картнруются гены в хромосоме. 5. Определяются характеристики генов. В настоящее время в понятие генетического анализа входит клонирование гена, определение последовательности нуклеотидов ДНК, выяснение интрон-экзонной структуры гена и времени его экспрессии в онтогенезе. Спонтанно возникшие мутации выявляют, главным образом, в результате обследования диких популяций изучаемого организма. Индуцированные мутации получают с помощью различных схем скрещиваний, в которых используют мутагены.
У дрозофилы используют такие схемы скрещиваний, как С)В для Х- хромосомы или С) ИРт для второй хромосомы (см. разд. 4.2.1). Известны и другие схемы. Если предварительно известны делеции в определенном районе хромосомы, существу- Картирование генов сначала с точностью до группы сцепления, а затем уже в определенном участке хромосомы является важнейшей частью генетического анализа. У дрозофилы анализ проходит следующие этапы; 1. Получение мутаций, спонтанных или индуцированных. 2. Тестирование мутаций на аллелизм. 3. Картирование гена в группе сцепления.
4. Построение кроссоверных карт генов. 5. Картирование генов с помощью хромосомных перестроек. 6. Картирование генов с помощью гибридизации ги хйи. Не обязательно проводить все эти этапы. Если в руках исследователя есть ДНК данного гена, то для его хромосомной локализации легче сразу провести гибридизацию ги хйи. Однако чаще всего именно для получения ДНК гена необходимо провести все этапы генетического анализа. Для изучения наследования признаков у человека гибридологический анализ не применим. Его успешно заменяет генеалогический метод. Генеалогическое древо, или родословная, строится, начиная от персоны, обладающей определенным признаком. У организмов, генетика которых развита недостаточно хорошо„картирование генов проводят с помощью методов клеточной биологии.
ют специальные схемы скрещиваний, позволяющие буквально «насытить» мутациями этот район. Такой метод был разработан в 1938 г. С. И. Алиханяном в СССР, а затем был успешно применен американскими учеными Б. Джаддом и его сотрудниками в 1972 г. (рис. 5.1). Самок, гомозиготных по балансерной линии Вакс, несущей доминантную мутацию Ва~ (В), скрещивают с обработанными мутагеном самцами. В потомстве отбирают самок, несущих хромосому Вакс н мутагенизированную хромо- 84 ОБ11(АЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Ыугягсн Ваап В х Вазе, В я Васс, В 211' — х 1 5.3.
ТЕСТИРОВАНИЕ МУТАЦИЙ НА АЛЛЕЛИЗМ !з Мутантный фсногнп (р + + й Нормвдьцый фонотнн 5.4. МЕЖАЛЛЕЛЬНАЯ КОМПЛЕМЕНТАЦИЯ сому, и скрещивают их индивидуально с самцами, имеющими делецию в Х-хромосоме и дупликацию Х-хромосомного материала в У- хромосоме. Наличие дупликации в У-хромосоме, иперекрываюшей» нехватку генов в Х-хромосоме, позволяет этим самцам выжить. В Р'з в каждой индивидуальной пробирке анализируют расщепление среди самок.
Если в мутагенизированной Х-хромосоме возникла летальная мутация в участке, удаляемом делецией, то самки Ваг' гибнут. В то же время самцы Ваг являются носителями этой летали. В последние годы мутации у дрозофилы индуцируют с помощью мобильного элемента генома (Р-элемента). Наличие мутаций, индуцированных таким образом, позволяет быстро выделить и клонировать ДНК данного гена.
В результате мутагенизации, как правило, получают большое число мутаций. Для того чтобы определить, сколько и каких генов оии затрагивают, проверяют все мутации в гетерозиготе во всех парных сочетаниях с целью установить, нарушают мутации одну и ту же функцию или разные. Согласно этому функциональному критерию, если не поврежденные мутациями участки генов взаимодействуют комплементарно и образуется гибрид дикого типа, то мутации затрагивают разные гены.
Если же у гибрида получается мутантный фенотип, это означает, что обе мутации затрагивают один и тот же ген (рис. 5.2). При межаллельной комплементации два мутантных аллеля совместно способны обеспечить образование нормально функционирующего продукта, а по отдельности ни один из них это сделать не в состоянии. Как находят факты межаллельной комплементации? В генетических экспериментах очень часто выделяют ряд мутаций, имеющих, по крайней мере на первый взгляд, сходное фенотипическое выражение, локализующихся в одном и том же небольшом генетическом сегменте и не дающих комплементации при проверке на аллелизм. Такие мутации приписывают одному и тому же гену. Затем индуцируют все новые и новые мутации такого же типа и, когда их число становится достаточно большим„ выясняется, что, хотя почти все онн по-прежнему некомплементарны, в некоторых комби- Васс, В::,, 1 ...~ Визе, В я ~ ° Е, аааа ааа ава;„'~аюа юаааааоая юаааааяаР " От тэр Лр Схема скрещиваний ддя получения мутаций в определенных районах Х-хромосомы дрозофияы (1ць(ь( ег а!., 1972) Функционвльыый тест ня вдделизм.
Вверху — гстсроядяедьняя комбинация, или ком- паунд, внизу — классическая днгстсрознготя нациях можно обнаружить комплементарность. Явление это широко распространено. Часто бывает так, что наряду с классамн мутаций, комплементарных между собой в любых парных сочетаниях, существуют и другие мутации, не комплементарные мутациям двух или более комплементарных классов (перекрывающиеся с ними на комплементационных картах), а также мутации (они обычно составляют абсолютное большинство), перекрывающиеся со всеми остальными. Комплементационные взаимоотношения всей совокупности мутантов можно представить в виде схемы, или комплементационной карты, которая очень часто, хотя и не всегда, бывает линейной.
В основу построения комплементационной карты положен следующий принцип: все взаимно комплементарные мутации изображаются в виде неперекрыва- Глина 5. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ: КАРТИРОВАНИЕ ГЕНОВ юз ю! ю! юз ю5 ьл6 25 'С 1и 'с Карта комплементации мутаций гена ас)-4 у Хензюьрога сгазза ьФиичем, 1968. С. 54]. Цифры указывают число вуксотрофных мутаций в кажной группе комнлсментвцни ющихся линий, а все некомплементарные —— в виде перекрывающихся (рис. 5.3). Группа мутаций, обнаруживающих одинаковые комплементационные отношения со всеми другими мутациями, называется группой комплементации.
Предпосылками межаллельной комплементации являются независимое действие аллелей и наличие гибридного белка — -- продукта данного гена. Согласно гипотезе Кзтчсайда и Овертона !Финчем, 19681, среди продуктов гена существует два типа полипептидных цепей. Предполагается, что одной из стадий в образовании фермента является агрегация не менее чем двух цепей. В некоторых случаях объединяются гетерологичные продукты. Затем, по-видимому, происходит специфическое свертывание полипептидных цепей. У каждого мутанта имеется какой-то дефект, обусловливающий не совсем правильное свертывание и, как следствие, образование белка, достаточно сильно отличающегося от нормального фермента и потому лишенного специфической активности. Одна из причин, по которым разные мутантные полипептидиые цепи могут оказаться комплементарными, ---- это способность к кооперативному свертыванию в гетерологичных агрегатах (рис.
5.4). Одной из важных характеристик межаллельной комплементации является изменение карты комплементации при варьировании температуры !рис, 5.5). Схема комплементвции двух полипептидных цепей молекулы белка. состоящей из двух одинаковых цепей )Гершензон„1983. С. 399): ! -- нормвльнал конфигурвцив цени; ', 3 —. обе цепи имеют но-резному исквжснную конфш урацию вследствие двух мутаций; 4 — при сборке молекулы белке цепи взаимна нснрввлвют свою конфигурвцию и молекула оказывается функционально норьзюзьнсзй.
Стрелки указывают положение аминокислот, измененных мутацией Существование межаллельной комплементации требует более тщательного анализа аллелизма мутаций. Скрещивания необходимо проводить при разных температурах: у дрозофилы зто 18 'С, 25 'С и 29 'С. Карты комплементвции одних и тех же мутаций при разных температурах 8б ОБ11[АЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА 5.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУППЫ СЦЕПЛЕНИЯ е ет Ьм е' еу ли АЙО еу Ьм е еу Ьм е ее Ьм е еэ е еу Ьм е Ьи е еу Ьм е Ьи ет е еу Ьм Мие хлн Ьм е ет Ьи* е е1' Схема скрещиваний для картироваиия гена в группе сцепления с помощью рецессивиых маркеров у дрозофилы Если признак передается только от отца к сыну„ то весьма очевидно, что данный ген картирован в у-хромосоме.
Например, у человека встречается такой признак, как волосатые уши. Он бывает только у мужчин и передается по мужской линии. Ген картирован в у-хромосоме. Многочисленные «сцепленные с полом» гены локализованы в Х-хромосоме. Характер их наследования отличается от всех других. Реципрокные скрещивания дакэт разные результаты: в одном направлении скрещивания потомки Р', единообразны, в другом наблк>дается расщепление, причем дочери похожи на отца, а сыновья на мать (наследование крест- накрест, или крисс-кросс).
К числу таких признаков относятся среди прочих гемофилия и дальтонизм у человека. Для локализации гена в аутосоме используют тесторные линии. 5.5.т. Определение группы сцепления с помощью рецессивных маркеров В качестве линии-тестора можно взять линию, в которой маркированы все хромосомы дрозофилы, кроме половой: мутация Ьгоил (би, коричневые глаза) — — во второй хромосоме, мутация еЬту (е, черное тело) — в третьей и еуе)ехх (еу, отсутствие глаз) --- в четвертой хромосоме. Самок тесторной линии скрещивают с носителем картируемой мутации. В данном случае это доминантная мутация Миб локализованная в третьей хромосоме (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
