Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 22
Текст из файла (страница 22)
А - если ген непрерывен, видна одна петляодноцепочечной ДНК (показано синим цветом); Б - если генсодержит вставочную последовательность, видны две петлиодноцепочечной ДНК (показано синим цветом) и одна петлядвухцепочечной ДНК (синийи желтый цвет).за один цикл репликации.
Для E.coliи Drosophila melanogaster эти величины составляют 4•10 - 1 0 и 7•10-1 соответственно.Существует два типа одиночных заменпары оснований. Транзиция - замещениеодного пурина другим пурином или одногопиримидина другим пиримидином. Трансверсией, наоборот, называется замещениепознания, которая, по-видимому, имеетбольшое значение для понимания ростаи дифференцировки клеток.26.13. Мутации возникают в результатеизменений последовательности основанийДНКСуществуют мутации нескольких типов:1) замена одной пары оснований (или нескольких пар) другой парой; 2) делецияодной или более пар оснований; 3) вставка(включение, инсерция) одной или более пароснований (рис. 26.11). Наиболее распространенный тип мутаций - замена однойпары оснований другой парой.
Частота спонтанных мутаций у бактериофага Т4 былаоценена в 1,7•10 -8 на одну пару оснований80Часть IV.ИнформацияРис. 26.8.Электронная микрофотография гибридаβ-глобиновоймРНК и фрагмента геномнойДНК, содержащего ген β-глобина. Толстые петли двухспиральной ДНК - вставочные последовательности в ДНК, которых нет в мРНК (как нарис. 26.7, Б).
Верхняя стрелкауказывает на большую вставочнуюпоследовательность,нижняя стрелка - на маленькую. (Печатается с любезногоразрешения д-ра Philip Leder.)завывать необычные пары оснований, отличные от А-Т и G-C. Например, таутомерная иминоформа аденина может спариваться с цитозином (рис. 26.12). В следующем цикле репликации этот аденин, возможно, снова перейдет в свое обычноетаутомерное состояние и будет спариватьсяс тимином, тогда как цитозин будет спариваться с гуанином.
В результате одна из дочерних молекул ДНК будет содержать паруG-C вместо пары А-Т (рис. 26.13).Кроме того, мутации могут вызывать дефектные ДНК-полимеразы. Существует мутант E.coli, у которого частота мутацийв 1000 раз выше, чем в норме, возможно, изза измененной полимеразы. Отличительнаяособенность мутаций этих клеток состоитв том, что почти все они являются трансверсиями А-Т—>G-C.Рис. 26.9.Транскрипция гена β-глобинаи удаление вставочных последовательностей из первичногоРНК-транскрипта. Образование «колпачка» и присоединениеpoly(A)обсуждаютсяв разд. 29.22.пурина пиримидином или пиримидина пурином:Механизм спонтанного возникновениятранзиций был предложен Уотсоном и Криком в их классической работе о двойнойспирали ДНК. Они отметили, что некоторые атомы водорода каждого из четырехоснований могут менять свое положение.Такие таутомерные формы, которые возникают с низкой вероятностью, могут обра-Рис.
26.10.Структура гена овальбуминакуриного яйца. Интроны (некодирующие участки) показаныжелтым цветом, а экзоны - синим.26.14. Некоторые химические мутагенывесьма специфичныВ ДНК можно включить аналоги оснований, например 5-бромурацил и 2-аминопурин. Они вызывают транзиции, нарушаяправила спаривания оснований в процессеих собственного включения в состав ДНКили в следующем цикле репликации(рис. 26.14). Аналог тимина 5-бромурацилв норме спаривается с аденином.
Однакодоля енольного таутомера в 5-бромурацилевыше, чем в тимине, возможно, из-за высокой электроотрицательности атома бромапо сравнению с метильной группой при С-5.Енольная форма 5-бромурацила спаривается с гуанином, и это вызывает транзицииА-Т—>G-C. 2-аминопурин в норме спаривается с тимином. В отличие от аденинаобычный таутомер 2-аминопурина можетобразовать одну водородную связь с цитозином. Поэтому 2-аминопурин способен вызывать транзиции А-Т—>G-C.В основе действия других мутагенов лежат химические модификации основанийДНК.
Например, азотистая кислота реагирует с основаниями, имеющими аминогруп-26. Генетический код.Зависимость гены-белки81На примере типогралских ошибокЗаменаНа примере типожграфских ошибокВставкаНа примере тпографских ошибокДелецияНа примере типограф-савдкмьыэмНонсенсРис. 26.11.На примере типографскихошибок можно проиллюстрировать различные типы мутаций.Рис. 26.12.Редкая таутомерная формааденина спаривается с цитозином вместо тимина.
Этот таутомер образуется при сдвигепротона 6-аминогруппы к атому N-1.Рис. 26.13.82Спаривание редкой таутомерной формы аденина (А*) с цитозином (С) привоцит к появлению пары G—С в следующемпоколении.Часть IV.Информацияпу. При этом происходит окислительное дезаминирование аденина до гипоксантина,цитозина до урацила, гуанина до ксантина.Образующийся при этом гипоксантин спаривается с цитозином, а не с тимином, урацил спаривается с аденином, а не с гуанином. Ксантин, как и гуанин, спариваетсяс цитозином.
Поэтому азотистая кислотавызывает транзиции А-Т—>G-C. Гидроксиламин (NН2ОН) - высокоспецифичныймутаген. Он реагирует почти исключительно с цитозином и дает производное, котороеспаривается с аденином, а не с гуанином.Гидроксиламин вызывает транзицию только в одном направлении: G-С—>А-Т.Другой тип мутаций вызывают плоскиеароматические молекулы, например акридины.
Эти соединения интеркалируютв ДНК, т.е. проскальзывают между соседними парами оснований в двойной спиралиДНК (разд. 25.18). Интеркаляторы, видимо,стабилизируют спаривание оснований сосдвигом в повторяющихся последовательностях, таких, например, как CGCGCGCG.В результате они вызывают включения илиделеции одной или более пар оснований. Действие таких мутаций заключается в изменении рамки считывания, если только общеечисло делетированных или включившихсяоснований не кратно трем. Именно анализтаких мутантов позволил доказать триплетность генетического кода.26.15. Многие мутагенные канцерогеныможно выявить по их мутагенному действиюна бактерииМногие опухоли у человека возникают в результате воздействия токсичных химических веществ.
Поскольку эти химическиеканцерогены обычно мутагенны, можно думать, что повреждение ДНК лежит в основеи канцерогенеза, и мутагенеза. Эти соединения важно идентифицировать и оценить ихпотенциальную биологическую активность,чтобы свести к минимуму то воздействие,которое они оказывают на человека.
БрюсЭймс (Bruce Ames) разработал простойи чувствительный тест для выявления химических мутагенов. На чашку Петри помещают тонкий слой агара, содержащийоколо 109 клеток специально сконструированного тест-штамма Salmonella. Эти бактерии не способны расти в отсутствие гистидина, поскольку они несут мутацию в одномиз генов биосинтеза этой аминокислоты.Добавление мутагена в центр чашки индуцирует появление множества новых мута-нов - добавление гомогената печени млекопитающих.
Напомним, что некоторые потенциальные канцерогены превращаютсяв активную форму под действием ферментативных систем печени или других тканеймлекопитающих (разд. 20.21). В бактерияхэти ферменты отсутствуют, в связи с чем начашку наносят несколько миллиграммов гомогената печени, чтобы активировать подобные мутагены. Например, соединениеРис. 26.14.Аналог тимина 5-бромурацилиногда спаривается с гуаниномвместо аденина.
Присутствиеатома брома при С-5 увеличивает долю редкого таутомера,образующегося присдвигепротона от N-3 к атому кислорода при С-4.ций. Небольшая часть этих мутаций приводит к реверсии исходной мутации (возвратк дикому типу), так что клетки приобретаютспособность синтезировать гистидин.
Этиревертанты размножаются в отсутствие экзогенного гистидина и появляются в видеотдельных колоний на чашке после инкубации чашки в течение двух дней при 37°С(рис. 26.15). Например, 0,5 мкг 2-аминоантрацена дают 11.000 колоний ревертантовпо сравнению всего лишь с 30 спонтаннымиревертантами в отсутствие этого мутагена.Можно легко поставить опыт с различнымиконцентрациями исследуемого соединения,чтобы получить кривую доза-ответ. Обычно эта зависимость имеет линейный характер; отсюда следует, что пороговой концентрации в процессах мутагенеза нет.Некоторые тест-линии чувствительнык заменам пар оснований, тогда как другиеможно использовать для выявления делецийили вставок пар оснований (сдвигов рамки).Чувствительность этих штаммов, сконструированных специально для оценки мутагенов, увеличена генетически: они лишенысистемы эксцизионной репарации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
