В.И. Иванов - Генетика (1117686), страница 54
Текст из файла (страница 54)
В результате миссенс-мутации в кодируемом данным геном полипеппще одна и и по к и слота замещается на другую, поэтому фе ногин и чее кое проявление мутации ~ висит от функциональной значимости затронутого домена. Так замены аминокис.и н активных центрах белков могут сопровождаться полной потерей их функциовльной активности.
К примеру, миссенс-мутация в 553-м кодоне гена ГАС, привотщая к замене лейцина на пролин, делает продукт этого гена неспособным комп- :ментировать функциональный дефект в клетках больных анемией Фанкони. зис. 13.10. Принцип центрического слияния (робертсоновская транслокация). (Из: Рошель и Мотульски, 1989) (ве акроцентрические хромосомы утратили свои короткие плечи, а длинные плечи слились У :балансированной гетерозиготы количество хромосом будет на одну меньше, чем в нормаль- ~ом наборе. Глава Ы Йиретияесние основы мутацивннои измеачитя ти Не всякая замена аминокислоты отразится нв функциональной активности белка, вследствие чего происшедшая муга ция может остигься не выявленной. Этим объясняется факт отмечаемого несовпадения часшты мугаций в определенном гене и встречаемости мугантов по нему.
Кроме того, в силу вырожденности генетического кода, не всякая замена основания приведет к миссенс-мутации, возможно, она окажется нейтральной. В результате нонсенс-мутации кодон, определяющий какую-либо аминокислоту, превращается в один из стоп-кодонов, не транслирующихся на рибосомах (1)АА, ()АО, 0ОА).
Появление такого кодона не в конце структурного гена, а внутри него, приводит к преждевременной терминации трансляции и обрыву поли пептидной цени. Нонсенс-мутации обладают наибольшим повреждающим действием, так как образующиеся при преждевременной терминации трансляции белки не способны к модификации, часто не защищены от действия протеолитических ферментов и быстро деградируют. Вставки, перемеигения или выпадения отдельных оснований или их коротких последовательностей в пределах гена вызывают сдвиг рамки считывания. Природа таких мутаций была изучена при анализе аминокислотной последовательности белков фага Т4, кодируемых геном дикого типа ее и тремя разными мутантными генами е, содержащими взаимно супрессирующие фредмшифт (сдвигающие рамку считывания)-мутации.
Оказалось, что некоторые единичные мутации являются следствием одновременных изменений нескольких соседних нуклеотидов. И, скорее всего, единичная мутация со сдвигом рамки возникает в результате вставки двух соседних нуклеотидов, а не одного. При возникновении мутаций со сдвигом рамки считывания меняются все триплеты ниже сайта дупликации или делеции по ходу считывания, при этом повышается вероятность возникновения стоп-кодонов и, соответственно, терминации трансляции.
С точки зрения структурно-функциональной организации генов, происходящие внутри них замены, вставки, выпадения, перемещения нуклеотидов можно обьединить в следующие группы: 1) мутации в регуляторных областях генов ° мутации в промоторной части (например, регуляторном элементе с последовательностью РвСРвССС и внутри ТАТА-бокса у гена 13-глобина) снижают уровень синтеза белкового продукта; ° мутации в сайте полиаденилирования снижают уровень транскрипции (характерно лля афроамериканцев, страдающих 13-талассемией; подробно о гемоглобинопатиях см.
часть П Медяцииская генетика). Таким образом, мутации в регуляторных 5' и 3'-нетранслируемых областях генов вызывают количественные изменения соответствующих продуктов и проявляются фенотипически (клинически) в зависимости от порогового уровня белков, при коюром их функция еще сохраняется; 2) мутации в нодируннцих областях генов ° мутации в экзонах могут приводить к преждевременному окончанию белкового синтеза. Именно это происходит, к примеру, в случае 1)-талассемии; в результате мутаций внутри экзона гена гемоглобина белковая цепь оказывается укороченной и не обладает активностью; Чиеяьь А Г)Тяпая еенетика Зб ° мутации в и~пронах способны генерировать новые сайты силайсиига, которые, ко|~курируя с нормальными 1исходными), в итоге, заменяют их, Возникновение замен в гене гемоглобина, замедляющих сплайсинг, известно и для ф-, и для Д ьзалассемии.
° мутации в с айтах сил ай си нга 1на стыках экзоно в и интронов), нарушают процессииг первичного РНК-транскрипта и приводят к трансляции бессмысленных белков: удлиненного при неправильном вырезании интронов либо укороченного ири вырезании экзонов. Так, в результате одиночных замен в донорском участке силайсинга гена гемоглобина процессинг нарушается, что приводит к развитию 11а- или )3~-талассемии. А мутация сдвига рамки считывания в акцепторном участке сплайсиига гена ХРА приводит к полной инактивации белка и, как следствие, к развитию тяжелой формы пигментной ксеродермы.
Замены иуклеотидов в кодирующих областях генов, не сопровождающиеся замеьзм и ам и1 ю кислот в силу вырожден ности генетического кода, приводят к нейтраль~ым муга~ ьиям, не оказывающим заметного влияния ни на функцию соответствуюцсго белка, ни на его структуру, 13.2. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ГЕННЫХ МУТАЦИЙ В предыдущем разделе уже говорилось о том, что генные мутации могут предста- лять собой замены оснований, а также их вставки, перемещения или выпадения. Различают два типа замен оснований 1рис. 13.11): ТРАНЗИЦИИ ТРАНСВЕРСИИ ,ь Рис. 13.11. Механизмы возникновения точковых мутаций. (Из: Фогель и Мотульски, 1939) Глони !3.
Трнрстичаснма осноаы мутицилннли измгнчнтн'нт 237 н сн, (. Х„') Н Тимин " ) ~) )и ддении ~ о Редкая еиольиая форма гимиие (Т ") Редкая иминная форма вделана (д ') -н н о -.нА н, н Гуанин он 'Ъ н Редкая енольиая фоРма ямкина (6 ') Редкая иминнаи форма цитоаина (С ') рис. з 3. 12. Таугомерные формы оснований ДНК. (Иьи Айала и Кайгер, 1988) Редкие иминныв формы вдвнинв (А") и цитезина (С') образуют водородные связи соответст- венно с цитезинем и здвнииам, в редкие виеяьныв формы гуаиинв (6') и тимина (Т*) — соот- ветственно с тимином и гувнинсм.
1) замены пурина на другой пурин или пиримидина на пиримидин. Их называют транзицилми: А = (л, Т = С (т е. такие замены пар нуклеотидов, которые не изменяют ориентации: АТ = ОС; ТА = СС); 2) замены пурина на пиримидин или пиримидина на пурин. Их называют траггсверсиями: А = Т, А = С, Сг = С, Сг = Т (т.е. такие замены пар нуклеотидов, которые изменяют ориентацию: АТ = ТА, АТ = СО).
Установлено, что спонтанные транзиции могут происходить при репликации ДНК вследствие таутомеризации, изменяющей способность нуклеотидов образовывать водородные связи: аденин приобретает свойства гуанина, гуан ин — адени на, цитозин — тимина, тимин — цитозина (рис, 13.12). Участие процесса репликаци и в мутагепезе было установлено при изучении биологических эффектов аналогов основа- пий ДНК, например, 5-бромурацила (рис.
13,13), вызывающего мутации у бактериофагов и бактерий. При включении аналога в ДН К возможна опкибка, состоящая етом, что 5-бромурацил, находясь в редкой енолы ньй <)ну)уме, спаривается с гуан ином, а затем в обыч- Часть д Оутьцкттк кинилли Редкая Енольная форма Гуанин 5-бромурацила (5 — ВО*) Обычная кетоформа Дденин 5-бромурацила (5 — ВО) Рис. 13.
13. Таууомерные формы 5-бромурацила, аналога тимина. (Из: Айала и Кайгер, 1988) А ТОСАОТ .м ТАСОТСА АТОСАОТ Родительскан двойная дааасса: . спирщь Репликация АТОСАОТ Т Т Т Т ТАССТСА --- л СОАк''' Разделение Ре ац я АтоутвОАОт А Ок ДНК ТАС А Т СА ~~~ з.й . целая П АтО5-ВОА От д~к~" ц"Я встраивает в цепь Т А С А Т С А 5-В33', абразуощий парусО вдочернеаспираяиеВ33 ТАСС ГС А . циивозникаетодна двойная спирщь ЛРИВТОРОйРанпниаи И "~ ами ее ОС Ат возникает однадваьнан с'рамимаа спирщьс парой 5 ВО А ноя"а дманал спи.
б дк Рван с 5-Вт3 АТОСАОТ ТАС ОТСА АТОСАОТ ~ ТАСО5.ВУ3'СА г~ ТАС ОССА и ! '.ь. АтОс О От днк Р,~С)т ТАСО5-ВО К А бз Сф Разделение Ремикацин чь АТОС О ОТ т А ~'.. Инернм ДНК ТАСО5-В33'СА - - - - - - - - - - - .....ь-ПРитретьаа рапникв. ~с~~с~.. и. встраиваете цепь ТАС ОТСА и одна двойная спи- 5-Вту', образующий пару с А 5-Вуутаутонеризуется ч~ АТОСАОТ ' вдочерней спираяи в ВГ3' Т А С ОТСА Лри второй рапликации" ~ возникает одна дваяная спираль с парой 5-ВГ3'-О рис. 13.14. Инлукция транзиций 5-бромурацилом при репликации.
(Из: Айала и Кай- гср, )988) а — ошибка включения; б — ошибка считывания Глава !у, у)ерсншчеекив немеем мутицивмяа и (меввмми ели Н )в — и Цитозин Аденин Рис. 13. т б. Специфическая реакция п1дроксиламина. 1Из: Айала и Кайгер, 1988) иой кетоформе спаривается с аденином; в третьем цикле репликации аденин нормально спаривается с тимином, завершая транзицию ОС вЂ” АТ (рис. 13.14, а). Ошибка при считывании связана стем, что 5-бромурацил включается при репликации на место тимина, а затем спаривается, находясь в редкой енольной форме, с гуан ином; в третьем цикле репликации гуанин нормально спаривается с цитозином, завершая транзицию АТ вЂ” СО (рис. 13.14, б).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
