Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 112
Текст из файла (страница 112)
Схема коллииеврности нуклеотидных последовательностей ДНК триптофвнового оперонв, мРНК и вминокислотной последовательности а-белке Квртировзиие мутантов по О1у 1 и 01у Н н рззличиых рекомбиизнтов позволило привязать генетическую карту к вминокиспотной последоввтельности белка. Операторный участок находится со стороны гена знтрвлилзтгинтетззы (вп1Ц. трзнскрипния мРНК и синтез белка также нвчинзются в этом рзйоие и идут направо.
(биез! Д гс, Уаио)зйу С., Х51пге, 210, 799, 1966.) составляющих код, и направления синтеза мРНК (разд. 26.5.2) и белка (равд. 26.3.1) были выведены соотгошення, показанные на рис. 26.11. Коротко суммируя, мРНК синтезируется, начиная от 3'-конца той цепи ДНК, которая служит в качестве матрицы, и синтезируется антнпараллельная (комплементарная) последовательность.
В результате транскрипции образуется такая последовательность мРНК, которая идентична таковой для цепи ДНК с 6'-концом на этой схеме, за исключением замены 1) на Т в последней. Белок синтезируется с !ч-конца путем переноса по одному аминокислотному остатку с соответствующей амнноацил-тРНК, антккодон которой комплементарен и антипараллелен трнплету котова мРНК. 26.6.6. Молекулярная генетика гемоглобина Молекулярная генетика гемоглобина наглядно иллюстрируется результатами изучения некоторых врожденных аномалий гемоглобина н детально обсуждается в гл.
31. Большая частьгеиоглобиновых мутаций включает изменение одного аминокислотного остатка. Например, у гемоглобина НЬБ (серповидно-клеточный гемоглобин) остаток валина замешен на остаток глутаминовой кислоты в уникальном положении р-цепи (гл. 31). Другие мутации вызывают сдвиг рамки считывания (НЬтултлп) либо делецию всего илн большей части гена (ххе-талассемии).
Каждая из них будет обсуждаться ~ниже. Физиологические последствия таких мутаций рассмотрены в гл. 31. 26. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. П !ОТТ 26.6.63. Амппоппсаотпые замещеппп Как отмечено выше, большинство аномальных гемоглобниов является результатом миссенс-мутаций (мутаций, приводящих к искажению информации, см.
выше) в структурных генах а- или р-цепей глобина. Более 80,различных замешений аминокислот идентифицировано в настоящее время только в р-цепи. Некоторые иэ аномальных гемоглобинов, для которых были определены такие замешенпя, приведены в табл. 31.1. В каждом случае образование вариантного гемоглобина обусловлено точечной мутацией, которая наследуется по закону Менделя; гены а- и )1-цепей расположены в различных хромосомах.
Часть нуклеотидной последовательности МРНК а-и ()-цепей приведена в табл. 26.5. Сопоставление аминокислотной последовательности нормального НЬА с последовательностью нуклеотидов в МРНК и возможньтмн кодонами (табл. 26.!) для замешенных аминокислот показывает, что отнесение колонов является однозначным п что нормальные мутанты различаются изменениями едпнпчных оснований.
Отсюда очевидно, что человек н микроорганизмы используют один н тот же словарь кодонов и что код на самом леле универсален. 26.6.6.2. Мутанты по термппацпп цепей Аномальные гемоглобины, имеющие удл, 'енные по карбоксильному концу а и р-субъедииицы, образуются ~ чезультате нарушения термийации полипептидной цепи.
Примером этого является вариант НЬсеп.~аптзж па (НЬС зрт), который имеет каждый двадцатый жптель Таилвнда. НЬс,„зр, содержит 3! дополнительный амвнокис лотный остаток после С-концевого аргинина нормальной аи!епп, Первые 14! остаток идентичны таковым у нормальной а-цепи. МРЙК нормальной а-цепи содержит термннируюший кодон 1)АА в положении, соответствующем 142-му колону, а у мРНК НЬСА пп в 142тм положении имеется колон глутамина. Таким образом„.
НЬс,„зр„ вероятно, обусловлен замещением С иа () в 11АА-кодоне.. что приводит к глутаминовому колону (СЛЛ) в положении 142 п, следовательно, к трансляции последующего сегмента МРНК, который обычно ие транслируется. НЬьатм и Н!ткоуа п(та аналогичны НЬсоп зрг, за исключениеат аминокислоты в положении !42, которая у НЬ|,а,м является лизином, а у НЬк.т.п — серн~ком, Колоны этих аминокислот, также как и для глутамииа, отличаются от НАА по одному основанию Рис. 2б.!2 иллюстрирует зти соотношения. Удлиненная цепь НЬтт,т„содержит,восемь дополнительных аминокислотных остатков — от 139 до 14б, что уникально и не обнаружено ня у нормальной цепи, ии у а.
пс и аро атеапа илп И!.МЕТАБОЛИЗМ Таб ип 25.5 Сопоставление иуклеотидной последовательности мРНК о- и )1-цепей глобина с амннонислотной последовательностью этих цепей' Последоввтельиость 1Зб 137 %.ец Тбг ХХ(б) — АСС !38 139 бег ).уя ()СС вЂ” АЛА 140 141 Туг Агй ()ЛС вЂ” -Сб(()) 79 80 8! 82 Аяр Аяп ).ен Суя 4б) АС вЂ” ЛЛС С()С ЛАб 115 116 117 1! 8 Л)я 105 Н!5 Рбе (б)СС вЂ” — СА() САС ()()() 144 145 146 1.уь Туг Н)я СТ АЛ(б) ()ЛЬ вЂ” СЛС вЂ” ()ЛА .56 57 58 59 б1у Аяп Рго 1.уя (С)бС вЂ” АЛС 4 С() ААб 1О! 102 103 104 'б1ц Аяп Рбе Лгй ХХ(б — ААС и()С Аб(б) 123 124 125 126 А!а Зег ).ен А5!7 4б)СС вЂ” ()СА — — ()() — б (А) Х ВЗ б)у (б)ХХ 119 б)у б(б)Х вЂ” — б[С) Х 60 Ъ'а! (б)ХХ 85 86 РЬе Л!а ()()() бХХ ,83 б!у Х(б)С 84 Т)тг АСС 89 Зсг (А) ХХ 86 87 88 Л)а Тбг Есп (б)СС вЂ” АСЛ вЂ” С()б 138 139 140 Л1а Аяп Л!а (б)С() — ЛЛ() — бХХ Х вЂ” неизвестный нуклеотвд в «адане.
циоры иед паследоветельиостяин отряжвыт ыаложенке виниокислотиото аствткв в а- иви б-цепи тиобине. От — кодаи териннвцнн. Нуклеотиды. взятые в скобки, определены неоднозначно, (Госсет с. В.. масона с. А., яге!ззажа 3. м., уатта г. м.. мссайтея я. Р,, Вюнтаоте и., Ааа. и. у. Асад. Бы., я41. аяо, !О74.! 1679 М.
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА.Ц 11Ьсар,тр 1цти) нь 1аег) нь [ ЯАА) 1.9з Рис. 26.12. Отличия гемоглобинов НЬсра ар!, Ньураг!р, НЬк урпрур и НЬА. :~-«!ил и и, су. т, км и.чррр' тти иь,„,м Зм !.у! Ту! Лга Сзр АЬ С!у АЬ Зр! ТМ Ю! — СМ У о лс оцо) ААА ПАС ссо 1АА ссо ссА ссс осс сол ссА —.
:.,') )Ы) )~ '~ АС л ОСА ААО ЛСС, СОИ ААС СОС САС ССО ССС ОАС СА с и ча!ьиз ТЬ! Зру 1уг гза А ты УМ Ь Г СЬ Г Лк гзр ма г4! мз урз г44 гм ьм гау ма г~ Рис, 26.13. Мутации со сленгом рамки в гемоглобнне НЬтуруа . Показаны частичные амииокислотные и нуклеотндные последовательности а-цепей геиоглобииов НЬА, НЬсрр ар! и НЬтгрурр. Нуктеотидная постедоватсзьпость кодонов 138 и !39 показана условно.
Деления любого из четырех нуклеогидов перед кодоном 140 приводит к нуклеотилной последовательности. которая определяет амииокислотнуго последовательность со стороны С-конца. характерную для а-цепи гемоглобина НЬтт, . Третье основание колона бег 138 дезетировано; таким образом однозначно ойределена последовательность оснований в а-цепи ИРнк от кодона 146! до второго основания в колоне 148.7)реатйегац 1).
А, С1епп У В., Аппп. йст. С!епе1. 10, 157, 1976.) ак у,о„„,. Аминокислотиую последовательность и длину НЬтср~ . можно объяснить делецией ).) н колоне 138 и последующим сдвигом рамки считывания. Кодон 147 в сдвинутой рамке, ПАС, является колоном терминации (рис. 26.13). Таким образом, удлиненные по карбоксильному концу а- и р-глобины возникают либо в результате замены оснований в нормальном термиипрующем ПАА-кодоне, либо в результате делении до терминируюшего кодона, приводящей к сдвигу рамки считывания. При этом трансляция продолжается до тех пор, пока не будет достигнут следующий терминаторный нодон. и1 иетиволизм лв.в.в.з. Талассемии В норме скорости синтеза а- и р-цепей гемоглобина должны быть практически одинаковы.
Талассемия характеризуется уменьшением скорости синтеза одной или нескольких глобиновых цепей. Следствием такого дисбаланса образования глобиновых цепей является выпадение в осадок избыточных цепей, понижение уровня гемоглобина и выживаемости красных кровяных телец.
При и та лассемии не хватает а-цепей, и поэтому в осадок выпадают (т-цепки при р-талассе 1щи наблюдается обратная ситуация. При аи- М ри-галассемиях соответствующие пепи вообще не образуются, а при а+- и Р+-талассемиях а и р-,цепи образуются в меньших количествах. аи-Талассвмня возникает в результате делецнп в а-глобиновом гене. У гомозигот по а'-талассемии наблюдается синдром, известный как водянка плода. Эти особи не синтезируют а-глобиновые цепи и обычно погибают до нли вскоре после рождекия.
В клетках этих особей не обнаруживается мРНК а-глобпна — РНК из этих клеток не вызывает синтеза а-глобиновых цепей ш хч(го и присутствии рпбосом и других компонентов системы трансляции, хотя эта РНК вызывает синтез (3-глобиноиых цепей. ДНК, комплементарная к а-глобиновой мРНК (кДНК), может быть синтезирована с помощью вирусной обратной транскриптазы (гл. 25) на глоби~новой мРНК из нормальных клеток человека как матрице.
а-Глобиновая кДНК может затем быть использована в гибридизационных экспериментах (гл. 25) для обнаружения а-глобиновой последовательности в клеточной ДНК. Гибридизацию а-глобиновой кДНК с ДНК из клеток гомозигот обнаружить ие удается, хотя с ()-глобиновой кДНК эта ДНК гибридизуется в нормальном количестве. Таким образом, а-глобиновый ген в значительной мере или полностью делетирован у особей с а'-талассемией. Для глобпна имеются два смежных гена, но оба делетированы у гомознгот по аи-талассемии. Мягкая форма талассемии возникает в том случае, когда делетирован только один из двух генов а-гло.
бпна. У особей, которые являются гомозиготами по ()и-талассемии, нет ()-глобина, хоти р-ген имеется в геноме, как свидетельствует ~ ибридизационный тест. Однако, ковда клеточную ДНК особей с ри-талассемией добавляют к рибосомам и остальным компонентам системы трансляции, синтезируется только а-, ио не (т-глобин. Таким образом, в этом случае,мРНК для ()-глобкна либо ~не синтезируется, либо синтезируется, но не транслируется.
26.6. Контроль синтеза белков Некоторые ферменты присутствуют в клетке в большом калил..естве, а другие — и малом, хотя они одинаково представлены в та. ГенеТические Аспекты метАБОлизмА. и 1ОЯ1 увеличение кали- Несмее генов Рнн- мраисирипт о го и мооиемиациа совревание РНН,МРНК,РАНК алегре нсияция нунпесмивы попипеппмаы саврввание Зеграааци амннониспопм Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
