Дж. Уилсон, Т. Хант - Молекулярная биология клетки - Сборник задач (1120987), страница 82
Текст из файла (страница 82)
гой составит Пиримидиновые димеры !0е пиримидиновых пар Летальный удар Е. сой 0,04 Дж/м 1 пиримидиновый димер ! х х Летальный удар 100 пиримидиновых пар 400 Дж/мз Пиримидиновые димеры = 1. Летальный удар 5-14 А. Вырезание при репарации поврежденного участка нуклеиновой кислоты, инициируемое пггАВС-эндонуклеазой, производится очень точно. Это единственный путь, действующий у штамма гесА, Основные генетические механизмы 299 чем и объясняется характерная для последнего низкая частота мутаций.
Белок, кодируемый гесА, участвует в двух процессах: в репарации путем рекомбинации, осуществляющейся с большой точностью, и в многоуровневом БОБ-ответе, один из этапов которого подвержен частым ошибкам. Именно такой этап ответствен за высокую частоту мутаций у штамма исгА.
Частота мутаций у дикого штамма составляет всего лишь !'Ъ от частоты мутаций у штамма исгА, поэтому у штамма Е. сей дикого типа должен преобладать способ репарации, характерный для штамма ис . (Важно помнить, однако, что экспрессия эндонуклеазы пчгАВС увеличивается при 505-ответе.) Б. Включение адениловых нуклеотидов против пиримидиновых ди- меров должно было дать только одну треть от общего числа мутаций, образующихся в результате случайного встраивания.
Вставка произвольного нуклеотнда в каждом таком участке могла оказаться правильной только в одном случае из четырех (т.е. в 25'/9 случаев). И наоборот, включение А должно быть правильным в 75«г« случаев, потому что Т-нуклеотцды составляют 75'У« пиримидинов в димерах. Все А-нуклеотиды, включенные против СС(10;4), как и половина А-нуклеотидов, встроенных против ТС и СТ (15'/9), будут неправильной заменой.
Таким образом, «правило А» — это хорошая стратегия для репарации поврежденной УФ-облучением ДНК. С эволюционной точки зрения «правило А» можно рассматривать как механизм избирательной адаптации к мощному потоку ультрафиолетовой радиации, возникший на ранней стадии развития живого, до того как в результате накопления кислорода атмосфера Земли стала менее проницаемой для ультрафиолета.
5-15 Индуцированная экспрессия !ехА имеет то преимущество, что позволяет быстро вернуться к нормальному состоянию сразу же после окончания повреждающего воздействия. Если опасность для структуры ДНК все еще сохраняется, то гесА будет оставаться в активированном состоянии и вызывать расщепление всех белков !ехА. Когда повреждение исправлено, одноцепочечная ДНК исчезает, а белок гесА инактивируется.
В это время активный 1ехА экспрессируется на максимальном уровне, вызывая резкое отключение 505-ответа. Если бы белок 1ехА всегда экспрессировался с низкой скоростью, выключение БОБ-ответа не могло бы происходить так быстро. 5-1б А. Равномерное распределение мутаций со сдвигом рамки указывает на то, что УФ-повреждение распределяется по всему гену, поскольку мутация со сдвигом рамки, произошедшая в любом месте гена, обнаруживается с помощью метода слияния генов (которое не зависит от репрессорной функции).
Если УФ-повреждение распределяется равномерно, то неслучайное распределение миссенс-мутаций в !ас1-гене должно отражать функциональную важность концов 1ас-белка. Большинство мутаций на концах гена приводят к образованию нефункционального белка; это дает возможность выявить мутантов.
Однако некоторые изменения в средней области гена, которая менее важна для функции белка, могут не влиять на образование функционально активного белка. Эти «молчащие» мутации невозможно выявить по критерию утраты функции. Б. Считается, что часто встречающаяся делеция одного нуклеотида в ответ на УФ-повреждение происходит из-за ошибки при синтезе 19 з 428 290 Глава В ДНК, возможной в участках против пиримидиновых димеров. По-видимому, в случае неестественного расположения оснований, обусловленного присутствием пиримидннового димера, при подверженном ошибкам синтезе в растущей цепи ДНК вместо двух нуклеотидов встраивается один.
«Горячие точки» сдвига рамки, по-видимому, являются такими потому, что в них содержится много тиминов подряд, и, следовательно, вероятность образования димеров здесь повышена. Литература: Мг)!ег, д О. Мп1адеп1с аресрйсйу о! п11габо!ег 1!8пг.
Л Мо!. В1о!. 182, 45-65, 1985. 5-17 Основным переменным фактором в этих опытах является свет. Чем ярче свет, тем менее выражено летальное действие при данной УФ-дозе. Таким образом, вндимъгй свет может обращать эффекты УФ-облучення. Прямое восстановление повреждения, вызываемого УФ-светом, широко распространено у микроорганизмов и называется ферментативной фотореактивацней. Детали механизма неясны, но очевидно, что энергия видимого света каким-то образом используется для расщепления пирнмндиновых днмсров надвое, в результате чего повреждения ликвидируются. Данное объяснение ненамного проясняет механизм открытой в 1940-х годах Кельнером 1А.Ке1пег) фотореактнвации. Исследуя влияние температуры на выживаемость после облучения УФ-светом, Кельнер был заинтригован эффектом другого переменного фактора. Вот его слова: «Были тщательно рассмотрены переменные факторы, которые могли бы объяснить столь значительную варнабельность результатов.
Мы использовали стоявшую на с~оле около окна стеклянную водяную баню, в которую были погружены прозрачные бутыли с облучаемыми спорами. Тот факт, что некоторые из бутылей были освещены сильнее, чем другие, позволял предполагать возможную роль света...
Опыты показали, что выдерживание облученной ультрафиолетом суспензин на дневном свету приводит к увеличению выживаемости илн восстановления жизнеспособности в 100000-400000 раз. В контрольных суспензнях, выдерживавшихся в темноте, ... восстановления не было вовсе». Литература: Ег1едЬегд, Е, С. Р!4А Вера!г. !4егт 'г'ог1с %. Н, Ргеегпап, 1984. 5-18 А. Приспособительная реакция на низкие уровни МННГ должна быть связана с синтезом нового белка, так как она блокируется в присутствии хлорамфеникола (рис.
5-12). Если бы требовалась активация уже имеюшегося белка, хлорамфеникол не подавлял бы адаптацию. Б. Приспособнтельная реакция могла быть кратковременной по ряду причин. Возможно, как только сигнал к адаптации 1т.е. МННГ) удаляли, индуцированный синтез нового белка прекращался. Устойчивость к мутагенному действию МННГ и повышение выживаемости тогда зависели бы от стабильности индуцированного белка. В случае его относительной нестабильности устойчивое состояние должно было быстро нарушиться с утратой белком активности, Даже в случае стабильности белка устойчивость популяции бактерий не могла не понизиться очень быстро нз-за обусловленного ростом бактерий разбавления этого белка.
Литератураг Тео, Е; 5ейдвгс!г, В.; КНрагг1ся, М. Нс М«Саггяу, Т. Гй ЫпйгЫ, Т. Т!ге )п!гасе11п1аг а18па! Гог 1пйпсйоп о! геа!«Гааге 1о айгу1аг!пд акепм гп Е. серь Се!1 45, 315-324, 1986. Основные генетические механизмы 291 адаптированные к низким уровням МННГ, различаются только по количеству Ое-метилгуанина. Отсутствие его у адаптированных бактерий коррелирует с низкой частотой мутаций, на основании чего можно предполагать, что Ое-метилгуаннн является мутагенным основанием. По-видимому, мутагенный эффект связан с тем, что это основание может ошибочно спарнваться с Т во время репликации. Кинетика удаления метнльной группы Ое-метилгуанина имеет своеобразный характер, поскольку количество отщепляемых метильных групп не возрастает во времени, как можно было бы ожидать в случае типичного фермента. К тому же это количество прямо пропорционально количеству очищенного белка, добавленного в реакционную смесь.
Одним из возможных объяснений такой кинетики может быть то, что данный фермент очень нестабилен; однако идентичность результатов при ннкубации в условиях 5 и 37"С противоречит такому объяснению. Расчет числа деметилированных оснований на одну молекулу фермента показывает, что каждая молекула фермента отщепляет только одну метильную группу. Следовательно, белок используется стехиомстричсски, а не каталитически, чем н объясняется своеобразие кинетики. Например, в присутствии 2,5 нг белка из ДНК удаляется 0,13 пмоль (0,5 х 0,26 пмоль) метильных групп. Таким образом, число молекул фермента равно: нмоль б,О х 1Оггмолекул Число молекул фермента = 2,5 нг х х 19000 нг нмоль Б В = 7,9 х 10ге молекул, а число метильных групп равно: б х !О" метильных групп число метильных групп = 0,13 пмоль х гъмоль = 7,8 х!О'е метильных групп. Оказывается, отщепленная метильная группа переносится на определенный остаток цнстеина в этом белке.
Как только последний метнлнруется, он перестает функционировать и в конечном итоге разрушается. Поскольку метнлтрансфераза ннактивируется во время реакции, она не является ферментом в обычном смысле этого слова †ферме-катализатор, который по определению не расходуется во время реакции. Заметьте, что механизм репарации при образовании Ое-метилгуанина сходен с механизмом ферментативной фотореактивации !задача 5-17): в обоих реакциях происходит непосредственное обращение процессов, вызвавших повреждение ДНК.
Литература: ЕгпгГпйГ, Т„петр!к, Вс йоЫш, Р. 8шсГйе !пасптаггоп оГ гГте Е. соре ОечпегГгу18пап!пе-РтчА гпегъунгапзГегазе. ЕМВО Х 1, 1359-!363, ! 982 Механизмы ренликации ДНК 5-20 А. Б. ДНК-полимераза репликативная Грепликационная) вилка ДНК 5-19 А. Как показано на рис. 5-13, интактные бактерии и бактерии 292 Глава б В.
фрагменты Оказаки Г. ДНК-лнгаза Д. ведущая (лндирующая) цепь; отстающая (запаздывающая) цепь Е. затравочная (праймерная) цепь Ж. экзонуклеазная 3. РНК-праймаза И. ДНК-геликаза К, белки, вызывающие дестабилизацию спирали (белки, связывающиеся с одноцепочечной ДНК, или 88В-белки) Л. коррекция неправильного спаривания М. точки начала реплнкации Н. ДНК-топоизомеразы 5-21 А. Правильно. (Если репликативная вилка движется вперед со око ростью 500 п.н./с, то ДНК впереди вилки должна вращаться со скоростью 500Д0,5 = 48 об/с, или 2880 об~мин.) Б. Правильно.
В. Неправильно. Последовательность нуклеотндов в синтезнруемой цепи совершенно отличается от последовательности родительской цепи, несмотря на то что две цепи связаны комплементарно спаренными основаниями. Г. Правильно. Д. Неправильно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
