С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Наиболее подробно исследованы структура и функция рибосом у бактерий, особенно у Е. соЕ!'. В состав каждой рнбосомы с коэффициентом седиментации 708, состоящей из двух субчастиц 508 и 30$, входят две молекулы рРНК, ассоциированные с белками.
Субчасгица 505 включает молекулу рРНК с коэффициентом седиментации 238 (1,1 ° 1О Д) н 34 различных белка. Субчастица 30$ содержит молекулу рРНК ьз ы зб ориын 3чзк цен кои с коэффициентом седиментации 16Б (0,55 ° 10е Д) и 21 белок. Набор белков в субчастицах ЗОБ и 50Б не перекрывается. С субчастицей 50Б у Е. сод связана низкомолекулярная 5Б РНК (4 ° 10' Д), а у эукариот еще и 5,3Б РНК. Изучение рибосом физико-химическими методами осложняется тем, что на разных стадиях трансляции, кроме постоянных структурных компонентов, присутствующих в каждой из двух ее субъединиц, рибосома содержит ряд белковых факторогз тронслят(ии, которые необходимы для инициации, элонтации и терминации полипептидов. Таблнйа 75.2.
Структура рнбосом различных объектвв (С. Г. Инге-вечтомпв, йй. Д. Тер-Ананесип, 1988) Малая субчастица Большая субчастниа РНК! «ф. фицн сит седимеитации) РНК !котф. фнпиеит седкментацнн) белки (число) Объект козффицнеит се- лнмента- цмн козффи. висит се. лимеита- аии белки (число) Прокариоты (Е. сой) 235 55 305 2! 34 Эукариоты (цнтоплазма) Г85 505 45- 50 285 5,85 55 235 55 45 — 75» !25--2!5 55»ч» 405 20 — 25 305 Хлороплвсты 505 ЗΠ— 35 24 — 30 125 - - 155 305 — п55 митохондрии»* 405 †6 32 — 52 П ри меч а н ие. --болыиая субъедииица рибосом хлорояластоя, помячо 235 и 65 РРНК, содержит лополнительиую рРНК.
размер которой варьирует у разных видов, »" — структура рибосом митохондрий у розных организмов характеризуется сильной изменчивостью; ** — 55 РРНК входит н состав большой субъединивы мнтохондриальиых рибечом только у высших растений. 13» 387 Рпс. 15.!2. Схема пространственной структуры фенилаланнновой тРНК дрожжей (внд слева н справа) (О. 5. 0цй))еу е!. а1„1975). Цифры — номера нуклеотидоа, составляюшдх первичную структуру.
поперечные линии а спиральных участках — замкнутые водородные связи между основаниями Рнс. 15ЛЗ. Модель рнбосомы Е. сой, построеннал на оснонаннн данных электрон. ной мнкроскопнн (по А.С. Спнрнну, !984). А, 2 — 5 — трн раэлпчные проекцнн 303 субчастнцы; Б, 1 — 4 — четыре проекцнн 503 субчастнцы; Л,! — 2 — дае проекцнн 703 рнбосомы, состоящей нэ 303 н 503 субчастнц Структура рибосом разных организмов представляет собой пример вариаций на заданную тему (табл. 15.2).
Судя по данным электронной микроскопии, форма рнбосом и рибосомных субчастиц из разных источников очень сходна. Модель рибосомы, построенная в Институте белка АН СССР на основе исследований под руководством Л. С, Спирина, представлена на рис. 15.13. Трансляция на рибосомах, как и все матричные процессы, состоит иэ трех этапов: инициации, элонгацин и терминации. Все эти этапы осуществляются в соответствии с сигналами, закодированными в иРНК в виде последовательностей нуклеотидов— кодонов, составляющих словарь генетического кода, 388 !5.7.
Генетический код Колинеарность гена н кодируемой им полипептидной цепи Представление о том, что в гене закодирована информация о первичной структуре белка, было конкретизировано Ф. Криком в его гипотезе последовательности, согласно которой последовательность элементов гена определяет последовательность аминокислотных остатков в полипептндной цепи.
Это положение было экспериментально доказано уже после расшифровки генетического кода, тем не менее логично рассмотреть полученное доказательство именно сейчас. Справедливость гипотезы последовательности доказывает колинеарносгь структур гена и кодируемого нм полипептида. Это было показано в 1964 г. с использованием гена (гр А Е. сой и кодируемой им а-субъединицы фермента грипгофансингетазы, а в дальнейшем ряда других моделей. Ч. Яновский с сотрудниками определили последовательность 75 амннокислотных остатков из 267 составляющих а-субъединицу триптофансинтетазы Е. сой'. На этом участке вследствие мутаций в гене ггр А были зарегистрированы замены семи аминокислотных остатков. Семь амннокислотных остатков заменялись на девять новых вследствие мутирования в девяти точках (рис.
15.14). Все девять мутаций были картнрованы на основе количественного критерия в попарных скрещиваниях с использованием трансдукцин при помощи фага Р!, а также путем качественного теста с применением метода перекрывающихся делеций. Расположение мутаций на карте гена и соответствующих им аминокислотных заМен в полипептиде оказалось одинаковым, т.
е. колинеарным (рис. 15.14). Генетический анализ кода Теоретические работы, в которых рассматривачнсь возможные варианты структуры генетического кода, начались вскоре после опубликования в 1953 г. статьи Дж. Уотсона и Ф. Крика, посвященной описанию структуры ДНК. Наиболее существенным достижением этого периода было'соображение о том, что код скорее всего триплетен. Четыре пары оснований ДНК: А — Т, Т вЂ” А, б — С, С вЂ” 6 — могут закодировать лишь четыре аминокислоты, если каждая пара соответствует одной аминокислоте.
Как известно, в белки входят 20 основных аминокислот. Если предположить, что каждой аминокислоте соответствуют две пары оснований, то можно закодировать 16 аминокислот (4Х4). Этого опять недостаточно. Если же код триплетен, то из четырех пар оснований можно составить 64 кодона (4Х 4Х 4), чего с избытком хватает для кодирования двадцати аминокислот. Экспериментальные доказательства того, что код триплетен 389 СгЗ ОИ Л ОО Лоб -" "'2 71 ОС 7 Л 273 лэй О,з ООО О,о ОМ ' О,О2 <ОО~ — ' — н, с— О.ОЬ оо.
,ЛОО, с 1 .РР - Цняо22- ' е е С' с.' "2-ТИР '27 ос Фн 7 рис. 15.14. колинеарность располоскения мутаций н гене угр А е. сор и аминокислотных замен н о-субъединице триптофансин- тетазы 1по СЬ. УапоЫсу ег. а1., 1967). В верхней части рисунка — генетическая карта, в нивской — участок полноспткдной цсон, в котором показаны мутацноннм» замснн амннокнслотнмх остатков ,лес -2„ Ъ х СО г + > й ч й и и 'л~ 'с Е 7 .г с-Фон-' П ч Р О22 или по крайней мере кодовое число кратно трем, были опубликованы в 19б1 г.
в статье Ф. Крика, Л. Барнетта, С. Бреннера и Р. Уаттс-Тобина «Общая природа генетического кода для белков». В своих экспериментах эти авторы использовали разработанную С. Бензером систему гП фага Т4. Вся работа была построена на использовании в качестве мутагена одного из производных акридина — лрофлпвина (рис. 15.15, А). В то время уже существовали данные о том, что акридиновые красители, взаимодействуя с ДНК, по-видимому, приводят к вставке или выпадению пар оснований. Основной довод в пользу такого механизма акридинового мутагенеза авторы видели в том, что мутации бактериофага, инлуцированные этим агентом, обычно не ревертируют под действием аналогов оснований (см.
гл. 12), и почти всегда проявляются четко, приводя к полной утрате функции гена, в то время как среди мутаций, индуцированных аналогами оснований, примерно половина имеет нечеткое проявление. В дальнейшем упомянутый мутагенный эффект акридинов был доказан более строго. Выяснилось, что акридин внедряется между основаниями ДНК (рис. 15.15, Б), увеличивая расстояние между соседними основаниями в 2 раза: с 0,34 до 0,7 нм.
Согласно одной из гипотез далее такая искусственно удлиненная молекула ДНК вступает в неравный кроссинговер с интактной молекулой, в результате чего образуются молекулы с лишней парой оснований или с делецией пары оснований. Ноиступая к своим экспериментам. Ф. Крик с сотрудниками исходили из предположения, что код гриплеген (или кодовое числа~ «ратно гаем), что .чехову коронами нег «запягогх», т. е. ))аэделяюсйил знаков, что счит(рвание ко()а в пределах гена происходит е фиксированлиш гочки в одном направлении. В качестве исходного материала в экспериментах Ф.
Крика с сотрудниками был использован мутант )сСО, индуцированный профлавином и несущий изменение в левой части гена гП В фага Т4. В результате спонтанного ревертирования му- танта ЕСО были полу- чены ревертанты, способные образовывать пти ~н ин, негативные колонии на А штамме Е. еой К12. Большинство этих ревертантов имели промежуточный фенотип между диким (г") и мутантным (г). Генетиче- 6 Рис. ! 5А5. Профлл»ии (А) и слои» интсрклллции что ревертанты возник- алрчляоо»ых красителей л днк (Б) (оо Г.
Стояли за счет виутригенных ту, 1974) 391 супрессорных мутаций, т. е. повторных мутаций того же гена (т П В). При скрещивании с фагом дикого типа каждый псевдо- дикий ревертант выщеплял два класса рекомбинантов типа тП. Один нес исходную мутацию с'СО, другой — мутации, которые супрессировали мутацию Е'СО, но сами по себе тоже приводили к появлению фенотипа тП. Далее у зтих рекомбинантов, несущих только супрессорные мутации, вновь получили ревертанты псевдодикого типа, которые также оказались супрессорными.
Новые внутригенные супрессоры второго порядка путем рекомбинации отделили от супрессоров первого порядка, убедились в том, что они тоже приводит к возникновению мутантното фенотипа, и с двумя из них повторили всю процедуру еще раз. В результате возникло 80 независимых мутаций г П, которые являлись супрессорами мутации г"СО, или супрессорамн супрессоров атой мутации, или супрессорами супрессоров мутации с'СО. Авторы не знали, была ли исходная мутация результатом вставки или выпадения пары оснований. Условно ей приписали знак «+», супрессорам первого порядка — знак « †», супрессорам второго порядка — «+» и супрессорам третьего порядка— « †».
Теперь путем рекомбинации стали объединять их в одном гене. Оказалось, что при объединении трех мутаций одинакового знака были получены фаги, имеющие псевдодикий фенотип. Полученные результаты подтвердили исходные предположения. Так, если представить, что последовательность пар оснований АВС АВС АВС АВС АВС АВС АВС считываемая слева направо, является участком гена т П, то вставка лишней пары оснований исказит записанную информацию вследствие сдвига рамки гипотетического читающего устройства: А .. АВС ААВ САВ САВ САВ САВ САВ С.. Если выпадет пара оснований вблизи вставки (слева или справа), то за пределами участка, ограниченного вставкой и выпадением (прямой мутацией и супрессором) нуклеотидных пар, исходная информация будет восстановлена благодаря сдвигу рамки (сдвигу считывании) в обратном направлении: А В ...АВС ААВ САВ САС АВС АВС АВС... Очевидно, такое восстановление прежней записи невозможно при двух последовательных вставках или двух последовательных 392 выпадениях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
