В.И. Иванов - Генетика (1117686), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Аналогичным образом действует другой аналог оснований ДНК вЂ” 2-ам инопурин. Транзиции строго в направлении ОС вЂ” АТ можно получить с помощью гидроксиламина, который, специфически реагируя с цитозином, переводит его в форму, способную образовывать водородные связи с аденином (рис. 13.15). Показано, что вплели генов, контролирующих репликацию (кодирующих ДН К- полимеразу, ДНК-лигазу, ДНК-связывающие белки), проявляют мутаторную или антимутаторную активность, соответственно повышая или понижая часппу мутаций. А соотношение поли меразиая(экзонуклеазная активность, как правило, уменьшается в направлении мутатор > дикий тип > анти мутатор.
Эти результаты согласуются с обнаружением корректирующей 3'-5'-экзонуклеазной активности у всех ДНК-полимераз, в результате которой происходит отшепление ошибочно включенных в ДНК оснований. Следовательно, частота ошибок репликации определяетсн соотношением полимеразной и экзонуклеазной активности ДНК-полимеразы. Что касается молекулярного механизма возникновения вставок, то он, возможно, связан с локальной диссоциацией двойной спирали и последующим ошибочным спариванием нуклеотидов при ее восстановлении.
Несколько особняком стоит класс так называемых динамических мутаций, или мутаций экспансии. Экспансия (расширение, увеличение) вданном случае — это превышение допустимого числа повторяющихся элементов в микро-/мини-сателлитных последовательностях, локализованных в кодирующих или регуляториых областях гена. Появление мутаций экспансии связано с нестабильностью числа тринуклеотидных повторов в транскрибируемых или регуляторных областях генов. Мутации такого типа зарегистрированы только у человека. Многие из тринуклеотидных повторов в количественном отношении характеризуются высоким уровнем популяционной изменчивости, в пределах которого не наблюдается фенотипических нарушений. Однако если их число превысит определенный критический уровень, развиваются заболевания, для которых характерны: неполное доминирование признака, юном- 240 "гисть /.
Общин ген«тика ш ~И имнринтинг и нарастгшис тяжести клинических прогпнюний в последующих ~юколепиях (так называемая гщтицинацин). Подробно этот материал освещается в исти П. Медицинская генетика, поэтому в данной главе ограничимся лишь краткими, предварительными сведениями. Список болезней экспансии, вызванных динамическими мутациями, превысил десяток нозологических форм и продолжает постоянноо пополняться. Для части из них (синдром ломкой Х-хромосомы, миотоническая дистрофия) типична передача по материнской линии. Другие, как, например, хорея Гентинггона, передаются преимущественно по отцовской линии.
Этиология этих заболеваний связана с экспансией триплетных повторов (ССС)п, (СТО)п, (САС)п. Практически для всех «болезней экспансии» характерно поражение подкорковых структур головного мозга, причем тяжесть заболевания и его начало положительно коррелируют с числом повторов. ПричиноИ повреждающего действия од- ~ ~их дш ~амических мутаций является утрата функции вследствие блокирования генной экспрессии, других — появление белковых продуктов, аномальная структура которых оказывает повреждающее действие на жизнеспособность или функционированиее клеток. Еще один, класс мутаций — это мутации, возникающие вследствие инсерций (нсзгшок) мобильных генетических элементов (МГЭ). Они описаны в гл.
4. Заметим только, что есть существенное различие между индукцией точковых мутаций и инсерций. При обработке мутагенами частоту точковых мутаций можно увеличить. А результаты перемещения МГЭ от действия мутагенов не зависят. 13.3 ОБРАТНЫЕ МУТАЦИИ И СУПРЕССОРЫ Мутации гена от состояния «дикого» типа к новому состоянию называют лрямыми. Многие прямые мутации, возникающие под действием экзогенных факторов разной природы (химической, физической или биологической) способны ревертнровать гл.
14). Зто означает, что какая-то другая мутация, восстанавливает исходный «ди- гиИ» фенотип мутанта. Такие мутации называют обратными, или реверсиями. Еще в 'г)35 г. Н.В. Тимофеев-Ресовский установил, что дЛя различных генов Х-хромосомы 1 хромосомы 3 дрозофилы с помощью рентгеновского излучения можно ицдуцирояпъ обратные мутации от рецессивных алл елей (голл, глпК ~огКеб) к нормальным исодпым доминантным аллелям.
Восстановление «дикого» фенотипа может произойти за счет истинной обратной гугапии в том же сайте, что и прямая мутация. Зто приводит к восстановлению исолной последовательности нуклеотидов. Так мутации, индуцируемые обоими наванными выше аналогами оснований (5-бромурацил и 2-аминопурин), могут под сйствием тех же мугагенов ревертировать к дикому типу. Эта способность к реверии под действием аналогов оснований ДНК, а также азотистой кислоты использугся для доказательства транзиционной природы прямых мутаций.
Кроме того, реверсия может произойти, если вторая мутация локализуется в друзм месте гена и каким-то образом компенсирует дефект, обусловленный первой му- Гнини 73. норетичесние осноны нули~нининой и4ытчиннвни 241 1 шцией. Такова, например, природа обрат)пях мупп~ий в случае действия акридиноных красизелей. Один из них, ~~рофлавин, индуцирует мутации не путем замены ос~юваний, а в результате появления в дНК вставок или делеций. Как известно, оди~ючная вставка/деления сдвигают рамку считывания кода в гене, вследствие чего сразу за этим участком искажается считывание исходных кодов для аминокислот синтезируемого белка. Мутантное действие одиночной вставки/делеции может быть компенсировано появлением в непосредственной близости от первичного дефекта делении (соответственно, вставки), В этом случае код будет искажен только на том небольшом участке, который заключен между точками возникновения первичной и вторичной мутации, что приводит кдостаточно быстрому восстановлению исходной стРУкгурга ДНК и как следствие — отсутствию серьезных изменений в активности си"тезируемого белка.
Нормальный фенотип (обусловленный активностью синтезируемого белка) может быть восстанавлен вследствие двойных или тройных точковгях мугаггий Последующие мутации в гене, подавляющие первичный мутантный фенотип, полУчили название супрессорных мутаций. Истинные обратные мутации составляют лишь часть реверсий, в основном осуществляемых за счет супрессии фенотипического проявления одной мутации под действием другой. В общем виде супрессия может быть: 1) енутригеннои — „огда вторая мугация в уже затронутом гене изменяет дефектный в Результате примой мутации кодон таким образом, что в полипептид встраивается аминокислотаза способная восстановить функциональную активность данного белка (что и было Рассмоцзено вьвле). При этом данная аминокислота не соответствует исходной (до возникновения первой мутации), те, не наблюдается истинной обратимости; а) енееенно" — когда изменяется структура тРНК, в результате чего мутантная тРНК включает в синтезируемый полипептид другую аминокислоту вместо кодируе ой деф ым триплетом 1являющимся результатом прямой мутации).
Этот тип супресии был открыт в 1966 г Чарльзом Яновски входе изучения генетического кон— троля триптофан-синтетазы у Е. со)1. Так в случае нонсенс-мутации у серииового колона гзСО в гэАО супрессорная мутация в гене тРНК превращала антикодон АОС в А~/С, способный прочитывать мутантный кодон 1)АО.
Миссенс-мутации в генах белков супрессируются мутантны ми тРН К путем включения в белок исходной или другой аминокислоты, Так, в случае мутации в глициновом кодоне, вызывающей замену ООА на АОА, в белок включается аргинин, При изменении антикодона СС1э' в Р~зультате супрессорной мутации на $)С1э тРНК включает вместо аргинина глицин, что приводит к восстановлению структуры и функции нормального белка. Таким обРазом, изучение супрессорных мутаций позволяет оценить точность процесса трансляции и, в частности отклонения от кодон-антикодоновых взаимодействий различных элементовв белоксинтезирующей системы.
Не исключена компенсация действия мутагенов за счет фенотипической супрссс" и Ее можно ожидать, когда на клетку действует фактор, повышающий вероятность ~~~6~~ при считывании мРНК во время трансляции (например, некоторые щи ибиотики). Такие ошибки могут приводить к подстановке неправильной аминокислоты, восстанавливающей, однако, функцию белка, нарушенную в результате прямой муви ~ии.
242 Чв ть / /и/лл огневика Определив в обгцем виде супрессию вак полное или части и юе восстановление утраченной или нарушенной генетической функции, напомним, что наличие генов, пол/юстью или частично восстанавливаюа1их нормальное развитие особи, изменен~ юе и результате мутации, еше в 1920 г. показал А. Стертевант. Так у дрозофилы су/~рессоры лиг/) и юи(г/ подавляют действие соответственно генов аког/гег/ (вильчатые щетинки) и гегмй21ол (алые глаза), восстанавливая дикий фенотип. При широком понимании этого явления к феномену супрессии логично отнести и эпистатическое взаимодействие генов. глава Открытие мутационного процесса в начале ХХ в. положило начало всестороннему изучению причин и механизмов наследственной изменчивости. Успеху в этом направлении способствовали: 1) выявление мутагенного действия рензтеновских лучей; 2) обнаружение систем, позволяющих отличить мутации в хромосомах от повреждений митотического аппарата или компонентов цитоплазмы; 3) разработка методов количественного учета вновь возникающих мутаций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
