1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Открытие митохондриальной ДНК (мтДНК)позволило проверить это предположение.Сравнение мтДНК из штаммов дикого типа и из вегетативныхмутантов Pet ~ показало, что последние несут делеции мтДНК различной протяженности вплоть до полной ее утраты. В дальнейшем вкачестве генотипического символа обозначение pet сохранили только для рецессивных аллелей ядерных генов, которых теперь известно более 20. Митохондриальные мутации стали обозначать [rho~](от греческой буквы р). Позже мтДНК дрожжей была маркированамутациями устойчивости к ряду антибиотиков (эритромицин, хло-282 *Часть 2.
Разнообразие и единство генетических механизмоврамфеникол), подавляющих синтез белка у бактерий, а также устойчивости к агентам, подавляющим дыхание (олигомицин).При генетическом анализе признаков, контролируемых мтДНК,обнаружили ряд особенностей поведения митохондриальных генов. При спаривании гаплоидных клеток, различающихся по алелямкакого-либо митохондриального гена, образуется популяция диплоидов, состоящая из клеток, получивших ту или другую аллель, причем в соотношении, характерном для скрещиваемых штаммов. Процент диплоидов, получивших определенную аллель, обозначают какчастоту трансмиссии данной аллели.При исследовании рекомбинации митохондриальных генов нужно учитывать, что в зиготе создается популяция молекул мтДНК,вступающих в многократные спаривания и обмены, аналогичнотому, что известно о рекомбинации ДНК бактериофагов (гл.
10). Припервых делениях зиготы эта популяция довольно быстро расщепляется, так что диплоидные вегетативные клетки содержат только одинтип молекул мтДНК: один из родительских или рекомбинантный.При этом для некоторых маркеров наблюдается явление полярностирекомбинации, выражающееся в том, что нарушается равенство реципрокных рекомбинантных классов.Явления разной частоты трансмиссии и полярности рекомбинациимаркеров осложняют количественную оценку частоты рекомбинациии картирование генов. Эффективным способом построения генетической карты митохондрий оказался метод, основанный на использовании мутаций rho~, представляющих собой делеции.
При этомисследуют частоту совместной потери или сохранения исследуемыхмаркеров у независимо полученных мутантов rho ~. Таким способомопределяют чередование маркеров на карте. Кроме того, существуютнаборы штаммов дрожжей rho~ с физически охарактеризованнымиделециями мтДНК. Исследуемую мутацию и делецию объединяютпри скрещивании и проверяют, возникают ли по исследуемому генурекомбинанты дикого типа в постзиготических митозах.
Отсутствиерекомбинантов означает, что делеция захватывает изучаемый ген.Если есть тестеры с перекрывающимися делециями, захватывающими как разные, так и одинаковые участки мтДНК, в сумме составляющими весь митохондриальный геном, то в качественном тестеможно картировать любую мутацию мтДНК. Карта митохондриального генома имеет кольцевую форму (рис. 11.8). Далее дан переченькартированных генов (табл. 11.4).Выделение и исследование мтДНК позволило разрешить ещеодну загадку вегетативных мутантов Pet~, с которой столкнулисьГлава II. Нехромосомное наследованиеФ 283ОРис.
11.8. Карта митохондриальной группы сцепления - S. cerevisiaeЦифры внешнего круга маркируют участки общей шкалы в 100 единиц, которая соответствует 75 ООО п. о. Значения генетических символов см. в таблице 11.4Б. Эфрусси и его коллеги (1955). При скрещивании клеток некоторыхмутантов rho ~ с клетками дикого типа с разной частотой (до 99 %)образуются диплоиды, не способные к дыханию.
Это свойство, названное супрессивностью, стабильно наследовалось при вегетативном размножении и при скрещиваниях.У зигот дрожжей можно индуцировать мейоз (что достигаетсяпростым перенесением их на среду с ацетатом калия или натрия)сразу после их образования от скрещивания клеток супрессивныхмутантов rho ~ и клеток дикого типа.
В этом случае мейоз происходит нормально и возможен тетрадный анализ (рис. 11.9), хотя послевегетативного почкования зигот и образования диплоидных клетокпоследние в 99% случаев имеют фенотип РеГ и уже не способны кмейозу и спорообразованию.284 &Часть 2. Разнообразие и единство генетических .механизмовТаблица 11.4Гены, картированные в митохондриальной группе сцепления у дрожжей S. cerevisiaeГенКонтролируемый признак(иФактор полярности рекомбинации21SРНК большой субъединицы рибосомУстойчивость к:capхлорамфениколуspiспиромицинуeryэритромицину15SРНК малой субъединицы рибосомtRNA (25 генов)тРНКcobАпоцитохром box'll, oxi2, oxi3Субъединицы цитохром-с-оксидазыolilСубъединицы АТФазы,oli2Мутации устойчивости к олигомицинуaaplСубъединица АТФазыvarlБелок малой субчастицы рибосомТетрадный анализ признака «супрессивности» показывает отсутствие расщепления в подавляющем большинстве тетрад(О Pet +:4 Pet ).
Оказалось, что у высокосупрессивных мутантов сохраняется небольшой участок мтДНК с точкой начала репликации,который несколько раз повторен в кольцевой молекуле ДНК. Такиекольца реплицируются быстрее нормальной мтДНК и быстро вытесняют ее при вегетативном делении клеток. Мутанты, называемыенейтральными rho не обладающие свойством супрессивности, вообще не содержат мтДНК.
Это — мутанты rho °.Генетика митохондрий лучше всего разработана для дрожжейсахаромицетов, однако ряд примеров митохондриального наследования получен и у других объектов.У Neurospora crassa мутация poky (убогий, хилый) приводит к изменению морфологии митохондрий, нарушению в них белкового синтеза,отсутствию некоторых митохондриальных ферментов.
Внешне это выражается в медленном росте штамма. Признак наследуется по материнской линии. Это можно установить благодаря доступности реципрокныхскрещиваний у нейроспоры. Роль мужских гамет, практически не вносящих цитоплазму при оплодотворении, играют микроконидии (см. рис.8.4). Мутация року — результат изменения митохондриального генома.285Глава П. Нехромосомное наследованиеrho*rho*rhcrrhcr(супрессивный)(нейтральный)ЗиготаЗигота\1% rho*99%rhorho*/ II I)DVflHDV6TНе спорулируетw▼,00004 rho-: 0 rho+(изредка отдельные тетрадыили сегреганты rho4)/п\/п\4 rho* : 0 rho'4 rho* : 0 rho~Рис. 11.9.
Наследование признака Pet у дрожжей S. cerevisiae в скрещивании Ш ] х W » iА — нейтральный rho~\ Б — супрессивный rho~286 *Часть 2. Разнообразие и единство генетических механизмовАН ш чииБЛРис. 11.10. Изучение заражения нормального мицелия при слиянии его со стареющейгифой (черная) P. anserina (Р. Сэджер, 1975)А — состояние мицелия непосредственно после слияния; Б — состояние мицелиячерез 12 ч, когда его разделили на фрагменты (показано стрелками).Показан фенотип культур, полученных из фрагментов: а — отсутствие роста, b — росттолько в микрокапле, с — рост менее 2 см, d — рост до 2-4 см, е — рост до 4 -6 см,f — рост до 6-8 см, g — рост до 10-20 см, h — нормальная продолжительность жизниУ другого аскомицета — Podospom anserina (жизненный циклP.
anserina и N. crassa сходен) — хорошо известен признак «старение мицелия», т. е. постепенное снижение жизнеспособности при непрерывном выращивании. Длительность жизни различных штаммовварьирует от 9 до 106 дней. Старение наследуется по материнскойлинии. Его определяет инфекционное начало, как показали опытыпо заражению нормального мицелия в результате его слияния со стареющей гифой (рис. 11.10). Ускоренное старение наблюдали в участках мицелия, непосредственно прилегающих к точке анастомоза.
Помере удаления от нее выраженность признака ослабевала. Старениегиф P. anserina обусловлено распространением плазмиды, инфицирующей митохондрии.Глава 11. Нехромосомное наследование28711.4. ЦитодукцияВ главе 8 рассмотрен парасексуальный процесс. При этом мыакцентировали внимание на поведении генов и хромосом ядер,объединяемых в гетерокарионах. Существование полуавтономныхклеточных органелл со своими генетическими детерминантами, атакже присутствие в клетке других генетических детерминант, локализованных вне ядра, побуждает обратиться еще к одной сторонепарасексуального процесса. В ходе этого процесса, инициируемогослиянием гиф и образованием гетерокарионов, могут объединятьсяразличные по генетической характеристике неядерные элементы.Они по-разному комбинируются друг с другом и с ядрами, что отражается на общей картине вегетативного расщепления.
Примерытакой перекомбинации ядер и неядерных элементов получены у мицелиальных грибов Neurospora, Aspergillus, Podospora и др. Однакосамо естественное состояние многоядерного мицелия у этих объектов создает трудности в изучении процесса такого вегетативногорасщепления.Более строгий подход к изучению перекомбинации ядер и неядерных элементов разработан для дрожжей-сахаромицетов, у которыхпри гибридизации также образуется, хотя и кратковременная, стадия гетерокариона (Р. Фоуэлл, 1951). Р.
Райт и Дж. Ледерберг (1957)использовали это явление для изучения рекомбинации неядерныхдетерминант признака Pet и ядерных маркеров. Они показали, чтопервые почки зиготы дрожжей, полученные от скрещивания клетокrho “ х rho +, иногда могут оказаться гаплоидными и несут ядро тогоили другого родителя, судя по рецессивным маркерам, а в цитоплазме несут детерминант rho+. Это явление образования ядерно-цитоплазматических гибридов И.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
