С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 73
Текст из файла (страница 73)
сс! - н: ткя,и ли!анею (; в кодои для глиципа и блп! ссс.сря "с::с в <гуана«лика<с Фл г (рамку) считывания кола. Все эти изменения генов, кодирующих тРНК, не приводят к полной дезорганизации аппарата трансляции благодаря тому, что большинство их для тРНК дублированы: так, у бактерий — 40— 80 генов для тРНК, у 5ассй. сегеясзсае — 320 — 400, у с)г. те1алссяаз(ег — 750, в клетках Не1.а (человек) — 1300. Наличие нескольких генов для изоакцепторных (заряжаемых одной аминокислотой) тРНК, при этом имеющих одинаковый антикодон, создает потенциальные возможности для «отвлечения» одной из них для супрессии.
Оставшиеся немутантными тРНК того же семейства продолжают обслуживать «свой» кодон. Супрессия на уров! е трансляции мс кс ! як!игл слить така. вследствие мутаций я генах, ю ъср)кнц сс кс . ссчсыс' счг. ки ппос сом. В результате;мих мутации рябо<< .сп "!сноб;п п.я», напричг! В считывании нопгс:сс<' коси!ноя л:с'чс и' 'ссс с:с "'. ся гяс'! с«'ксс торых обычных, нсчутасггных ср)(К. <й»гпсп и. «!с; с!с!с!!с! «пяс. зп парат трансляции, описаны и *, сп кикс!; с; „сй: .
», с;ксс)с<с<с!и ческих микроорганизмов —. <рис«ся: 5«ст с.,с!, ! 'с,с. я хс )ссс, л «л Ьс, А, <с'ах«а, Рск!!враги ащ гссссс Наряду с гено!с!и!сясь кссй с !с!с!с сс ис й. лс яств< кюс<п с,с;рссяю трансляции, возмо сссю и фс с<с!с сссссс сг: „ос гс нр-г:ин и "п с г.
)!елей: при /!Ониясс я!и! сом!с<с! ссс )сс«, ! смс ' с.! о!. ! <ы пя ск ск ! с с и тирусмыс источники у!.зс.)кос!с. и !!к:..;сри,ссо, сюсп ссп к к;« аминоглинозис)ни < соски илс. ссл с, ° ю: сь япюсппхс ': с си!с«с.х! г«««, например ггрс'лсоми !исси !лля Р, хц и сюрозкх«п цисга .гас< Ь, гсгс ! с'.!с<!с- с. Таким образом, модель трансляционной (или информационной) сулре<сии очень удобна для генетическою подхода к изуче- Иию действия !сна.
В этих исследованиях родилась интригующая проблема оптимального уровня точности трансляции, определяемая взаимодействиями иРНК, ТРНК, рибосом и других компонентов аппарата трансляции. 35ЛО. Молекулярная биология гена Исследования тонкой структуры генов аналогичные тем, которые осуществил С. Бензер для фага Т4, были проведены у вирусов, бактерий, грибов, водорослей, дрозофилы и высших растений, Несмотря на различную детализацию внутригенных карт, выявилась общая закономерность: рекомбинационная делимость гена у всех объектов, огромное число возможных еегероалледьных мутаций, т.
е. мутаций, по-разному локализованных в одном и том же м~* бг и» Н! Нмгйи Вй! Н Хьо! Ваш рис. 15.19, Физическая и генетическая карта локуса $.У$2 дрожжей 5пссд сеген'- юпе (Д. А. Гарденин и др., 1989!. Светлая полосе, продолжеииая ливией, —. геи АУ52 и прилегающая к исму иекодирующая область. Есоа!, Вйа1, ХЬо1, Ваши! и!копн — свйтм рестрикции, между котормми укьзаим расстояиия в тмсячах пар иуклеотидов. Цифры снизу — точкоаме мутацяи, картироваяимс с помощью метода перекрмвающихся лелеций. Треугольшзк слева — мутация 32 — результат ииссрции траиспозоиа ТУ1. Красные полосы инте карты гека — деле.
ции, полчеииме Ы тпго в гене СУ52, «лоиироваииом в составе векторной плазмидм. Делеции Оу и Оя получеим в результате вмрезаиия фрагмеита ДНК соответствующими рсстряктазами и после!павшего лигироваиия концов, Остальимс дслсции !О! — Обу получеим в результате разрезания шиа АУ52 по уиикальиому сайту ХЬо1, переваривания образовавшихся копцов иуалеазой Ва131 в течение рашичиого времени и последующего лигироваиии. В зтих случаях точиое поло1ксиис «оицов дедсций исизасстио. СтРелки— направление траискрипции и траисляции, показаим ооломеии» ходока ииициатора АТО и терминаторе ТАА траисляции 403 Современная теория гена опирается на ряд крупных достижений: на установление сложной структуры гена, на соотнесение генетических и физических единиц измерения, на расшифровку генетического кода, выяснение способа его реализации через этапы транскрипции и трансляции и, наконец, на генную инженерию.
На основе этих достижений сформировалась область исследований, которую Дж. Уотсон назвал «молекулярной биологией гена». Выделение и клонирование генов позволяют строить физические карты генов при использовании различных рестриктаз. Рестрикционную карту (физическую) можно соотнести с генетической (рекомбинацнонной) картой гена.
Манипулирование с рекомбинантными ДНК, полученными !и ч!!то, позволило распространить методы быстрого картирования мутаций, основанные на использовании перекрывающихся делеций, на многие объекты. Дело в том, что внутригенные делеции сравнительно часто возникают у фатов и бактерий, но очень редки у эукариот. Такие делеции стали получать ш т(тго и применять для картирования, соотнося рекомбинационные расстояния и расстояния, выражаемые в числе нуклеотидов. Стало возможным определять молекулярную природу мутаций прямыми методами секвенирования.
Как пример на рис. 15.19 представлена физическая и генетическая карта гена ЬЪ'В2 Яассй. сегеиз(ае. Перекрывающиеся гены вирусов Последовательное применение генетического анализа и расщ!вфровка первичной структуры генов вскрыли неожиданный факт перекрывания генов у некоторых вирусов. Так, у ряда РНК- содержащих бактериофагов Е. со11 (К!7„12, МЬ2, Яр) были известны всего три гена: репликазы, белка оболочки и созревания вирусной частицы.
Мутации каждого гена, например у фага МЯ2, некомплементарны между собой, но комплементарны мутациям остальных двух генов. После расшифровки полной нуклеотидной последовательности РНК этих фатов на ней были локализованы все три гена. Однако обнаружена и четвертая группа мутаций, блокирующих лизис зараженной клетки. Эти мутации образовали самостоятельную группу комплементации, т.
е. на основе функционального критерия аллелизма они были отнесены к самостоятельному гену, для которого уже не оставалось места на РНК бактериофага. Тем не менее путем исследования белкового синтеза !и чпго с использованием РНК фага в качестве иРНК было выявлено реальное существование белка 1. размером в 75 аминокислотных остатков, кодируемого этим новым геном. Локализовать его удалось благодаря тому, что один из мутантов по гену лизиса нес нонсенс ООА, идентифицированный по взаимодействию с соответствующими супрессорными тРНК.
У этого мутанта была расшифрована первичная структура РНК. Оказалось, что ()ОА возник в результате замены С на () в кодоне СОА (Арг). Таким образом была установлена фаза считывания триплетов в гене ли- зиса: слева нашли кодон-инициатор (А()С), а справа — терминатор (()АА). Между А()О и ()АА как раз располагаются 75 триплетов. Оказалось, что идентифицированный таким образом ген локализован частью в гене белка оболочки (47 оснований), частью в межгенном интервале (36 оснований) и частью в гене РНК-репликазы (142 основания). Аналогичная ситуация обнаружена для некоторых генов одноцепочечпых ДНК-содержащих фатов Е. сой ФХ174, О4 и др,.
о чем уже упоминалось в гл. 9 (см. рис. 9.11), а также для вируса млекопитающих 5У40. Перекрывание генов — нередкое явление у вирусов и транспозонов, но оно вовсе не означает, что код может быть перекрывающимся. В каждом из перекрывающихся генов триплеты все так же считываются с фиксированной точки и каждый нуклеотид принадлежит одному кодону. Мозаичные гены эукариот Благодаря успехам молекулярной генетики, казалось бы, устанавливались «правила игры» в молекулярной биологии гена. Колинеарность гена и кодируемого им полипептида определяет соответствие первичной структуры белка тому, что записано в виде чередования нуклеотидов в гене. Однако в конце 70-х годов выяснилось, что у эукариот нередко встречаются гены, содержащие «лишнюю» ДНК, — целые участки, не представленные в молекуле нРНК и, таким образом, не считываемые на рибосоме.
Благодаря клонированию выделенного нз хромосомы гена, его можно получить в препаративных количествах. Прн помощи обратной транскриптазы можно синтезировать кДНК„комплементарную иРНК, направляющей синтез данного белка на рибосомах. иРНК выделяют из полисом, осаждаемых антителами к исследуемому белку. Далее такую кДНК (нли непосредственно иРНК) можно ш кйго гибридизовать (предварительно расплавив водородные связи нагреванием) с ДНК гена. Когда такая работа была проделана, например, с геном, кодирующим куриный овальбумин, оказалось, что гетеродуплекс образует лишь часть хромосомной ДНК. Вместе с тем гибридная молекула содержала несколько одноцепочечных петель, образуемых участками хромосомной ДНК, не представленными в молекуле иРНК (см. рнс.
15.20). Эти последовательности получили название вставок или патронов. Последовательности гена, представленные в молекуле иРНК, назвали экзонами (от англ. ехргеэз(оп). Такая ингрон-экзонная, или аюзиичная, структура гена часто встречается у млекопитающих, реже — у высших растений и дрожжей.
Интроиы обнаружены в генах митохондрий. У эубактерий интроны вообще отсутствуют илн чрезвычайно редки. Блан»даря использованию в качестве зонда радиоактивной кДНК куриного овальбумина и некоторых других мозаичных генов удалось гюказать, что в ядрах существуют молекулы РНК— 405 тай ! Зя! н(о! мьо и рз(! мьо (! нае ))! Еео й! Есз й! Есо й! Есо й! Еео й! А Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
