Айала, Кайгер - Современная генетика - т.1 (947304), страница 34
Текст из файла (страница 34)
являются аллелями одного гена (гена вй)ге), и поэтому для их обозначения используются символы ш', ис' и ж~~. Эти различные мутации гена в+ могут служить примером множественного аллелизма (см. гл. 2). Рекомбинационное исследование этих мутаций мы обсудим в следующем разделе. Тест на комплементарность особенно удобен при анализе рецессивных летальных мутаций. Комплементационный анализ оказался решающим методом при исследовании мутаций локуса Т у мыши, поскольку многие нз мутаций этого локуса подавляют рекомбинацию в участке хромосомы, в котором они находятся, делая таким образом рекомбинационный анализ невозможным. Доминантная мутация, называемая Вгасйугиту(Т), возникает спонтанно в лабораторных линиях и легко выявляется, поскольку гетерозиготные мыши (ТГ+ ) имеют короткий хвост.
Гомознготы (ТГТ) погибают на эмбриональной стадии развития. Вскоре после открытия этой мутации обнаружилось, что некоторые линии, обладающие близким к дикому типу фенотипом, являются носителями рецессивпых мутаций, обозначенных буквой г. При скрещивании таких линий с гетерознготами Т)-» потомство получается бесхвостым (рис.
6.13). Эти ымутации предсзавляюг собой рецессивные летали (рис. 6.14). Изображенное на рисунке скрешивание дает чистую линию Т11, поскольку, во-первых, лишь мыши с этим генотипом выжи- Организация и передача генетического материала А Родители — х— т г 1 т Бесхлос - Погибаег на тмй эмбриональной ставни Б Ролнтепн 'Г т и т т т Е, г Погибает пэ Бесхвосэмбриональной гмй сгални Рис. 6.14. Генетические свойства Т- покуса мыши. А. Доминантная мута- ция Т вызывает короткохвостость у мышей с генотипом ТУР. Рецес- сивные вплели г вызываюр бесхво- стость у мышей с генотипами Т)г. Как показывают скрещивания, и Т, и 7 легальны в гомозиготном со- стоинии. Потомство, гомозиготное по этим генам, погибает на эмбрио- нальных стадиях развития.
Б. Функ- циональную тожлественность раз- личных г-аллелей и и у можно уста- новить гюсредством указанного скре- щивания, определяя фенотипы, со- ОтвстствуюЩие гЕнотиПам г "7717. вают и способны давать потомство в следующем поколении, а, вовторых, г-мутации обычно «запирают» рекомбинацию, н этот гено~ил сохраняется из поколения в поколение. Чистые линии такого типа называются сбалансированными леталями и, с точки зрения генетика, очень удобны, поскольку, для того чтобы сохранить две мутации для будущих исследований, нет необходимости производить отбор в каждом поколении. Таблица 6.3. Свойства некоторых рецессивных г-аллелей мыши 1 руина комплемептацин Л71ЛЕЛП т/ьфенстнл Рекомбинацнл 75 133 гЫ5 г' г'гз 313 Подавлена Подавлена Повышена Бесхвостый Нормальный Короткохвос- тый 54 13 г 1В г 30 ггг Эг г Ы Бесхвостый Бесхвостый Бесхвостый Нормальная Подавлена Подавлена 711 3 г Ы Ю г гг г 71 г 1 15751!5111 г 13 г 14 г 15 г 15 г 17 117 гы 145 157 174 175130131 Бесхвостый Подавлена 73 73 Бесхвостый Подавлена По Велпел тк (1975).
С311, б, 441. г, т Погибает па эмбриональной сгэини Морфологически ПОРМЗЛЕП ИЛЯ погпбаегна эмбриональной стадии б. Тонкая структура гена В географически сильно разобщенных природных популяциях мышей было обнаружено большое число ьмутаций. Комплементационный анализ рецессивных летальных ьмутаций, проводимый путем скрещивания различных сбалансированных линий (рнс.
6.14), показал, что в некоторых комбинациях потомство жизнеспособно и обладает нормальными хвостами, в других гибнет на эмбриональной стадии. Известные летальные Ьмутации распадаются на шесть групп комплементации (табл, 6.3). Гетерозиготные комбинации мутаций, относящихся к одной группе комплементации, летальны, тогда как двойные гетерозиготы по рецессивным леталям, относящимся к разным группам комплементацин, жизнеспособны.
Рекомбинационный анализ тонкой структуры гена у высших эукариот: дрозофила Картирование тонкой структуры гетероаллелей у высших эукариотических организмов выполнялось почти исключительно на 1г. те1аподажег. Популярность этого генетического объекта объясняется легкостью культивирования мух и малой продолжительностью генерации. Выявление кроссннговера между гетероаллелями требует постановки тысяч скрещиваний н определения генотипов потомков, а это очень длительная и трудоемкая процедура. В некоторых случаях для выявления редких рекомбинантов может использоваться методика химического отбора, и тогда разрешающая способность рекомбинацнонного анализа приближается к достигаемой при использовании условно летальных систем у микроорганизмов. Наиболее детально исследован у дрозофилы цистрон газу(гу) — структурный ген, ответственный за синтез фермента ксантиндегидрогеназы (КДГ).
Мухи, у которых этот фермент не работает (нуль-активные мутанты), легко определяются по красновато-коричневому цвету глаз, возникающему из-за отсутствия пигмента изоксантоптерина. Личинки, у которых отсутствует КДГ, очень чувствительны также к отравляющему действию пурина, при добавлении его в корм (рис. 6.15). Таким образом, использование корма, содержащего пурин, может служить способом выделения редких рекомбинантов дикого типа при скрещиваниях носителей различных КДГ нуль-гетероаллелей. Самки, гетерозиготные по двум гетероаллелям газу (гух/гуг), в большом количестве скрещиваются с самцами, гетерознготными по двум другим гетероаллелям этого гена (гу'!гуд). Поскольку у самцов О, те1аподазгег рекомбинации не происходит, то гетерозиготы дико~о типа в потомстве могут появляться лишь в результате рекомбинации между гу' и гуг и обладать одним из двух возможных генотипов: гу+ /гу" илн гу !гуя.
Активность КДГ у личинок, гетерозиготных по гу', достаточна для того, чтобы позволить нм потреблять корм, содержащий пурин, без риска для жизни. Все остальное потомство, гетерозиготное по различным гетероаллелям газу, погибает от пурина, добавляемого в пробирки с яичками сразу после того, как из этих пробирок удаляют родителей. Типичный эксперимент по выделении> рекомбинантов дикого типа ставится сразу на не- ц' Организация и передача генетического материала 180 Пурияы н но н и — в Т;б г он н -н н А ( 1) г) он он он Мочевая кислота Ксантян Гипоксентин Пурин Птерипвны он он 2-Амина 1-гядроксиптеридви Изоксавтопгеряв Рис. 6.15.
Химические превращения, катализируемые ксаитаилсгидрогеяазой (КДГ). А. Обезвреживание токсичного пурива; Б. Образование язоксантопте- рина-глазного пигмента дрозофилы. Обе реакции основаны на замене Н иа ОН. скольких сотнях содержащих пурин пробирках. Суммарную численность погибшего потомства можно оценить, оставив одну-две пробирки без пурина и подсчитав число мух в них.
Полученная таким образом харта тонкой структуры КДГ-нуль-мутантов представлена на рис. 6.16. На карте, кроме того, указано положение нескольких чувствительных к пурину мутантов с низкой активностью КДГ, но с цветом глаз ликого типа. Изображено также положение нескольких электрофоретических вариантов фермента КДГ с измененной последовательностью аминокислот, но сохраняющих ферментативную активность. Положение на карте точек (сайтов), соответствующих различным электрофоретическнм вариантам, нельзя определить непосредственно, используя корм, содержащий пурин, поскольку все эти варианты обладают ферментативной активностью. Сначала получают КДГ-нуль-мутанты соответствующих вариантов этих генов, выделяя их по красновато-коричневому цвету глаз.
Сайты этих нуль-мутаций различны для различных электрофоретическнх вариантов. Затем эти сайты используются как неселективиые маркеры при скрещивании нуль-мутантов для выделения гу'-рекомбинантов. Молекула КДГ состоит из двух одинаковых полнпептидных единиц по 160000 дальтон каждая.
Для кодирования полипептида такой длины требуется молекула ДНК, содержащая около 4500 пар нуклеотидов. Если предположить, что мутанты КДГ определяют общую длину соответствующего структурного гена (0,005 сМ), то 0,01 сМ = 9000 нуклеотидным парам (н.п.) ДНК. С другой стороны, эухроматиповая часть гаплоидного генома дрозофилы, в которую попадает подавляющее болыпинство всех картируемых генов, содержит примерно 1,5 10" н.п. при длине 225 сМ; 181 6.
Тонкая структура гена Ьаг гв р»ееее 113126 5Ь ИЬ» Карта и! хромосомы ы,у бг,о бко-ь Заг бв,г яз,в м13)534 О13 е» 44.3 47,5 50,0 1, 506 24, 0, 4, За 203 б 7 25 4! 201 Мтг Ма гз 5 Зог 106 3 102 Некомплементируюпме КДГ -мутанты тена тту еютб еЗ02 еты ыы е507 е505 Сайтьт алектрофорети- ческой понвивностн реб11, 3»612 73214 С труп турине мутанты "!еайу"-чувствительности к пурину 0,005 ОЬЗ РНС.
6.16. Карта тОНКОй СтруКтурЫ ГЕНа ГОЗу у 13. тс10ЛОдпжЕГ. [т»Е16011 И'. Е! а!. (1976). тзепс!105, 84, 21Ц следовательно, 0,01 сМ= 5400 н.п. ДНК. Близость этих двух независимых оценок соотношения между масштабной единицей генетической карты и структурой ДНК свидетельствует о том, что разрешающая способность генетического анализа тонкой структуры гена у дрозофилы сравнима с достигаемой в генетике фагов и микроорганизмов.
Анализ тонкой структуры проведен для многих других генов дрозофилы даже в отсутствие специальных систем отбора, аналогичных пури- новой. Наиболее известен ген белоглазия (306110), многочисленные мутации которого обусловливают различный цвет глаз в гомозиготном состоянии и в гетерозиготах с различными сочетаниями мутантных аллелей. Впервые описанный Морганом аллель ж' необычен тем, что дает совершенно белые глаза. Некоторые из мутантных аллелей 376!ге перечислены в табл. 6.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
