В.И. Иванов - Генетика (1117686), страница 10
Текст из файла (страница 10)
3.2.). Дальнейшие исследования показали, каким образом относительно просто устроенная молекула справляется со своей гене- 44 Часть!. Общая ее»сашка тической ролью. Оказалось, чзо Д Н К переласт цаслслс гвс~ ~ную информацию в магри шых процессах репли кации и транскрипции. Наличие же всего четырех азотистых оснований, которые в различных сочетаниях организованы в триплетные кол и рующие единицы — кодоны, не ограничивает возможности выполнения этой молекулой своих генетических функций, поскольку различная последовательность оснований и их соотношение (А+Т)ДС+С) обеспечивают генетическое разнообразие видов и индивидуумов. 3.1.5.
ОДИН ГЕН вЂ” ОДНА ПОЛИПЕПТИДНАЯ ЦЕПЬ В ! 957 г. Дж. Ингрем показал, что тяжелая анемия у человека, при которой эритроциты приобретают форму серпа (так называемая «серповиднокдеточная анемия»), обусловлена изменением аминокислотного состава гемоглобина. Но поскольку гемоглобин состоит из двух а- и двух б-субъединиц, то естественно было предположить, что каждая из субъединиц имеет собственную генетическую детерминанту. В связи с тем, что белки могут состоять из различных полипептидных цепей, кодирусмых разными генами, гипотеза «один ген — один фермент« получила более точную формулировку: «один ген — одна полипептидная цепь», те.
один ген контролирует си~ ~тез одной полилептидной цепи 3.1.6. ГЕН вЂ” ЦИСТРОН В середине ХХ века чрезвычайно популярным объектом генетических исследований стал бактериофаг Т4. Быстрота размножения этого бактериального вируса и огромная численность дочерних популяций позволяла анализировать редкие генетические события, например рекомбинацию мутантных аллелей в пределах одного гена 1»»утаиге»»а» рекомбиначи»). Анализируя большую коллекцию мутантов по обиасти г11 фага Т4, американский генетик Сеймур Бензер использовав в своей работе методы, позволявшие ему отличить мутации одною гена от мутаций различных генов и локализовать их на генетической карте.
Аллельность мутаций определялась с помои 1ью лис-т»а»с-теста (метода, предложенного Эдвардом Льюисом лля исследования мутаций у дрозофилы; с помощью именно этого метода Льюису удалось показать, чю две мутации 5~аг и атегаЫ, обусловливающие грубые, маленькие глаза у дрозофилы, являются мутациями различных генов). Цис-транс-тест основан на сравнении фенотипов гетерозигот с аис- и транс-положениямии аллелей. Дис-гетерозиготы 1аллели локализованы в одной из гомологичных хромосом) как по алледьным, так и неаллельным мутациям имеют нормальный фюютил. У таанс-гетерозигт по аллельным мутациям (алле»и расположены в разных гомологах) фенотип мугантный, а по неаллельным мутациям — нормальный (рис. 3.4 и 3.5). В отличие от диплоидных организмов, для которых был предложен час-трпнстсст, бактериофаг гаплоиден.
Однако когда молекулы ДИК раз» ичнык фаговык частиц проникают в бактериальную клетку, часть генов оказывается в диплоидном со- глана .й Структура и Яуккцаи геката «о» «а »злак рааса 45 Рис. 3.4. Г(нс- и гпраксчсзсрозиготы по пллслнм одного гена. Цт -гстсрозигота имеет нормальный фснотип, а транс-гстсрознтота— мутантный !г34 + !г3 !г 34 Рм» ~:лявйтз + !г3 + + + Цис- гетерозигога: нормальный фенотип Транс- гегеоозигота: мутантный фенотип гЬ Рис. 3.5. Цас- и враксгстсрозиготы по аллелям различных генов. Нормальный фенотип имеют нис- и транс-гетсрозиготы.
гранс-гетеоозиготз: нормапьныи фоиотип Цис- готерозигота: нормальный фенотип стоянии. Между этими генами, а также внутри них (с низкой частотой можетпроисходить рекомби нация). Расстояние между мугантными сайтами в пределах одного юна можно определить по частоте рекомбинантов дикого типа. С помощью кнс-транс-теста, С. Вентер разбил область гН на два функциональных участка А и В, позднее названных цнстроназ!н (рис. 3.6). Размер цистрона может быль определен в единицах рекомбинации на генетической карте и/или в нуклеотидных парах, поскольку цнстрон занимает определенный участок молекулы ДНК. Длина цистрона гНА составляет примерно в 2400 п.н,, а гН В вЂ” ! 200 п.н.
В настоящее время термин «цистрон» употребляется крайне редко, ~ ю сути дела этот термин является синонимом термина «ген». По мере изучения молекулярной структуры гена, а также механизмов транскрипции и трансляции стало очевидным, что представление о гене как о единице фу| ~кции подлежит уточнению; более того, изменилось и наше представление о том, что есть функция гена. В домолекулярный период развития генетики под функцией гена понимали признаки, им определяемые (например, желтая и зелетзая окраска семи ~ ~ гороха, ярко-красные (»ест!!ган) и белые глаза (ийгге) у дрозофилы, атаксия (ссх) у мьгщси ядр.). Если за функцию принимать синтез определенного белка, то в результате особенностей транскрипции эукариотических генов, или вследствие различных мутаций, такие гены, как нам теперь известно, могутдетерминировать синтез белков с разными функциями.
В медицинской генетике существует понятие «аллелыия сория» — группа нозологически самостоятельных заболеваний, вызванных рвали и |ыми мутациями одного гена, Так различные мутации в гене РМР22 17-й хромосомы нвляются причиной: 1) моторно-сенсорной нейропатии 1А, 2) наследственной нсйропатии с предрасположенностью к параличам от сдавленна и 3) болезни Дежсрина — Сотга (см. гл. 21). Межгенная и межаллельная комплемеитацня. Под межгеннай комалемектакией понии мают способность неаллельных генов в транс-положении у гетерозигот детермипировать продукты, которые обусловливают проявление нормального фенотипа. Ес- 10 единиц карты трои — э .4г тгов ног.>оз.гоз гоо .ы ыог 1 единица карты гзв гвг гвг гвт ззг Рис.
3. 6. Генетическая карта района гП фага Т4. (Из: Айала и Кайгер, 1988) Цифры указывают расстояние в процентах рекомбинантов дикого типа, возникающих при скрещивании мутантных фагов. 47 Глава 3. сгврукмуди и Функции ггнгяичггкогв миялгвгввв ли мутации принадлежат разным генам, активность фермента в гядалс- и лис-положении должна быть одинакова, поскольку и обоих случаях возникает дигетерозигота по данным генам.
Если мугации затрагивают один и тот же ген, ожидается разница ферментативной активности у лис- и глраяс-гегерозипзт. Так при цис-положении мутаций гетерозигота несет в одной из гомологичных хромосом аллель дикого типа, а при глралс-положении возникает комиаунд двух мутантных аллелей, который если и обеспечивает ферментативную активность, то меньшую, чем лис-гетерозигота. Проявление нормального феногипа у вгдаис-гетерозигот по аллелям одного гена называется межаллельной Гвяугвригенной) комвлеиентаяией.
При межаллельной комплементации хотя и образуется активный фермент, но мутационные изменения сохраняются, они только скрыты и выявляются при экстремальных условиях. Предполагается, что причиной исправления белка при межаллельной комплементации является взаимодействие между по-разному измененными субьединицами за счет механизма конформационных взаимодействий. Активный фермент, возникающий при межаллельной комплементации, состоит из двух мономеров по одному от кахсдого родителя. Псевдоаалелизм. Между мутантными сайтами (участками) одного гена может происходить кроссинговер. В 50-х годах такого типа вплели было предложено называть всевдоаллелями или гетероаллелями.
Каждый мутантный сайт в гомозиготном состоянии представляет один из рецессивных аллелей гена. При скрещивании таких мутантов, можно получить глраяс-гетерозиготу по аллелям одного гена. Расстояние между различными сайтами сложного гена определяют по частоте появления кис-гетерозиготных, нормальных по фенотипу особей, среди потомков глдаис-гетерозиготных мугантных организмов. Первая генетическая карта сложного гена была составлена супругами М. и К. Грин. Изучая ген (шелле у дрозофилы (гладкие глаза, без фасеток) с помощью яистранс-теста, они показали наличие, по крайней мере, трех групп аллелей, разделяемых кроссинговером. 3.1.7. ГЕН вЂ” УЧАСТОК ДНК (ИЛИ РНК У НЕКОТОРЫХ ВИРУСОВ) Современное представление о структуре гена, его функционировании, регуляции его активности складывалось во второй половине ХХ века.
Важными вехами на этом пути стали: ° открытие двухспиральной структуры ДНК; ° выделение РНК и выяснение ее роли в передаче наследственной информации отДНК к РНК и белку; ° расшифровка генетического кода. В !96! г. М. Ниренберг и Дж. Матеи открыли кодирующие свойства синтетических полирибонуклеотидов в бесклеточных системах трансляции. Бьио показано, что )ЛЛ) кодирует фенилаланин, ААА — лизин, ССС вЂ” пролив. В !964 г. генетический код был расшифрован полностью. Стало очевидно, что ген представляет собой определенную последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК. При этом каждые Чисть 1. Обичин ген«тяпка 4Н три основания и не~ ~и ДН К кодируют отц ~у аминокислоту н соответствующих поли~ юптидных цепях. В отличие от генов, кодирующих белки, процесс считывания информации с генон рибосомной РНК (рРНК) и транспортной РНК (тРНК) заканчивается на их трннскрипции.
С )966 г. методом гибридизацииДНК с радиоактивно меченной РН К изучалась локализация генов рРНК у ряда обьектов. Оказалось, что покусы рибосо м ~ 1ых генов 188 и 288 чаше расположены в гетерохро мати новых при центро мерной и тсломерной областях хромосом. У человека рибосомные гены картируются в коро~ ких плечах акроцентричес ких хромосом. Гены 58-рРНК, как правило, выявляютсн и различных хромосомах и вне ядрышкового организатора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
