И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 64
Текст из файла (страница 64)
В последнем случае белок, кодируемый геном ГМп-1, естественно, не функционирует, и нормальный уровень умственного развития не достигается. Не менее чем в 50 генах в геноме человека содержится по пять или более повторенных триплетов. И по крайней мере 12 болезней у человека обусловлены экспансией. т. е. увеличением числа копий, тринуклеотидных повторов (см. рис, 8.3). Можно вывести некоторые характеристики этого типа мутирования. Литература к разделу 8.1.3 Моге1! Н.
Тйе рпгх1е оГ зйе гпр!е гереагз Л Ес(енсе. 1993. Но1. 260. Р. 1422-!423. Мап!(е! Л.-Е. Вгеак|пй сйе гп(е оГ1йгее д )Ча1пге. 1997. Но1. 386. Р. 767-769. 8.1.4. Обратные и супрессорные мутации Мутации гена дикого типа, приводящие к изменению признака, т. е. к мутантному фенотипу, называют прямыми. Многие прямые мутации способны ревертировать. Это означает, что какая-то другая мутация восстанавливает дикий фенотип мутанта„изменяемый в резуль- 212 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Нормальный гон Мутантный гси Мутация 3' -'',': —:,:." .':-,:.'',::,:,:„'.;;,:,:,ЯТРСцт "-' 5 Транскрипция Т 5 АОУ 3 „.;:-'Д$С' Измененный ссопнав колон (тепе!!в поносив! 5 Ивмснснный вн ~ и каяттн 1У" в ьтугвнтной тРНК Су~ Чм тРН К Трансляция мРНК с пот!се!те-кодоттом Т Нет остановки трансляции Т Образование полного белка с жмсоой пдппй аминокислоты Образование полного белка Схема действия внсгенной поносно-супрессортюй мутации, связанной с мутацией в гене тРНК (Казас(1, 19ВЗ.
Р, б23). Ген тнрознноаой тРНК мутировал таким образом, что антнкодон тРНК изменился с Зт-ЕИЗС-5' на 3'-А(3С-5', который может прочитать нонсенс-кодов 13АО, встраивая комплементарно тнрозин в полипецтидную цепь Транскрипция 5 Асей 3 Трансляция Кокон тРНК Расзуший лолнпсптид Продолжение транскрипции тате первой мутации.
Такие мутации называют обратными или реверсиями. Возможность получения ревертантов является важной характеристикой, которая отличает точковые мутации и инсерции от делеций, поскольку: 1) точковая мутация может ревертировать с восстановлением исходной последовательности нуклеотидов или с образованием компенсаторной мутации в какой-то другой части гена; 2) инсерция дополнительного материала может ревертировать в результате делеции инсертированного материала: 3) делеция части гена не может ревертировать. Возврат к дикому фенотипу может произойти за счет истинной обратной мутации в том же сайте гена, что и прямая мутация. Это приводит к восстановлению исходной нуклеотидной последовательности. Другая возможность образования реверсий состоит в том, что вторая мутация локализуется в другом месте генома и каким-то образом компенсирует дефект, обусловленный первой мутацией.
Мутации такого типа называют супрессорными, поскольку они супрессируют (подавляют) действие исходных мутаций. Для того чтобы отличить истинные обратные мутации от супрессорных, используют метод анализирующих скрещиваний„при которых ревертантов скрещивают с особями, имеющими исходный дикий фенотип. Если образование ревертанта связано с истинной обратной мутацией, все потомство от такого скретцивания должно иметь дикий фенотип. Вели же анализируемый организм несет две мутации -- прямую и супрессорную, то в результате рекомбинации возникает потомство дикого либо мутантного фенотипа. Частота возникновения последнего зависит от того, насколько сцеплены прямая и супрессорная мутации. В случае тесного сцепления вероятность образования рекомбинантного потомства с мутантным фенотипом снижается.
Вместе с тем потомство, несущее только супрессорную мутацию, может иметь дикий фенотип по признаку, контролируемому исходной мутацией, но мутантный по другому признаку, контролируемому самой супрессорной мутацией. Гама 8. МОЛЕКУЛЯРПЫГ МЕХАПИЗМЫ МУТАГН!ЕЗА, РЕПАРАЦИИ ДПК, КРОССИР1ГОВЕРА... 213 Частота истинных обратных мутаций существенно ниже частоты прямых мутаций, поскольку последние могут возникнуть в различных сайтах данного гена.
Большинство обратных мутаций (реверсий) — супрессорные. Супрессия может быть двух сортов: внутри- генная и внегенная. Внутригенная супрессия мутаций с заменой основания бьша продемонстрирована в 1967 г. Ч. Яновским, показавшим, что активность мутантного фермента триптофапсинтетазы у Е.сод восстанавливается, если в том же измененном триплете возникает вторая мутация, в результате которой в полипептид, кодируемый мутантным геном, включается более подходящая аминокислота. Так, замена в положении 210 глицина (СбА) на аргинин (АбА) в результате миссенс-мутации инактивирует фермент. Вторая мутация, вызываюгцая замену кодона АбА на АСгП (или АОС), приведет к включению в белок серина вместо аргинина, что, хотя и не будет истинной реверсией, приведет к восстановлению каталитической функции мутантного фермента.
Помимо мутаций с заменой оснований, внутригенная супрессия касается также мутаций со сдвигом рамки. Внегенная супрессия также присуща как миссенс-мутациям, так и нонсенс-мутациям со сдвигом рамки. Внегенная супрессия миссенс-мутаций -- результат изменений в структуре тРНК, затрагивающих специфичность взаимодействий между кодоном и антикодоном и между тРНК и аминокислотой.
В любом случае мутантная тРНК может включить в синтезирующуюся полипептидную цепь другую аминокислоту вместо той, которая кодируется триплетом с миссенс-мутацией. Один из ггаиболее изученных примеров такой супрессии-- изменение нуклеотидов в антикодоне тирозиновой тРНК у Е.сод с 3'-!3ПС-5' на 3'-А!)С-5' (рис. 8.4). Подобная супрессия удается лишь в том случае, если подставленная напротив нонсенс-кодона аминокислота не нарушит нормального функционирования белка.
Следует подчеркнуть, что для нонсенс-супрессоров характерна кодон-специфичность, но не ген-специфичность. Это означает, что суцрессорная мутация способна восстановить активность различных генов независимо от того, где локализованы мутации. Питература к разделу 8.1.4 Алихаияи С. И., Акифьев А. П., Червия Л. С. Общая генегика. Мс Высш. шк., !985. С.
157— 1 60. Вакхе!1 Р. 2. Оепег(сх. 5ь ес1. Меп!о Райс, Са1йоппа: Ас!о(зоп %ех!еу Еопхшап !пс., 1998. Р. 622 — 624. 8.1.8. Причины мутирования Мутации бывают спонтанными, т, е, возникасощнми в природе без видимых причин, и индуцированными различными мутагенами. Все типы мутаций могут происходить спонтанно.
Долгое время генетики полагали, что спонтанные мутации индуцируются муга- генами окружающей среды, такими как естественный фон радиации и загрязнение среды химическими соединениями-мутагенами. Однако, как выяснилось, хотя частота спонтанных мутаций и очень низка. она слишком высока для действия одних только внешних мутагенов. Поскольку большинство повреждений ДНК исправляется клеточными репарирующими системами, в виде мутаций фиксируется лишь их незначительная часть. Поэтому существенной составляющей спонтанного мутагенеза являются нарушения в системе репарации. Спонтанные мутации возникают в результате ошибок в репликации ДНК илн изменений в химических составляющих молекулы ДНК. Третьей причиной спонтанных мутаций являются перемещения мобильных элементов генома.
В результате перемещений атомов водорода из одних положений в пурине или пиримидине в другие более стабильные кетоформы тимина и гуанина, а также аминоформы аденина и цитозина подвергаются таутомеризации, превращаясь в менее стабильные энольную и иминоформы соответственно. Следствием таких переходов может быть образование А--С и б-Т-пар, ведущее к появлению спонтанных транзиций и трансверсий. Огромный вклад механизмов репликации ДНК в возникновение спонтанных мутаций связан с ошибками в работе ДНК-полимераз и химической модификацией цитозина. Подсчитано, что ошибки в ходе полимеризации ДНК возникают с частотой примерно 10'.
Корректорная 3'- 5'-экзонуклеазная активность ДНК-полимераз снижает эту частоту до 10 '" в расчете на включающийся нуклеотид. Репаративные процессы еще более уменыпают возможность подобных ошибок. Тем не менее число нх все же достаточно для возникновения генетически наследуемых изменений в данном гене, регистрируемых как спонтанные мутации. У Е.соД большое число спонтанных мутаций возникает путем химической модификации одного из четырех оснований, присутствующих в ДНК.
Наиболее часто встречается модифицированное основание 5-метилцитозин. Фермент метилаза добавляет группу -СН, к некоторой части цитозиновых остатков в молеку- ОБЩАЯ Н МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА О О СН, СНэ С ' эс 4 5С Сб О О н с 115 5с Н Хз с О Н Н 5 5 3 Н УФ О сн, н,с. С Н Н б б 1 1 Ст бС 1 О с О бС (б ! 14 Х Н Н с (э( Тимниавый лимер Тимин Тимин Формирование тнмнновых днмеров под влиянием ультрафиолетового излучения (ЯпяяеП, 1998. Р. 6301. Два компонента днмсра ковалбнтно связаны таким образом, что двойная спираль ДНК нарушается в этом положении ле ДНК (в специфических ее участках). В резузьгате происходят транзиции от О-С к А.-Т. В этих участках образуются «горячие» точки спонтанных мутаций (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
