Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 13
Текст из файла (страница 13)
(Пс Нпусзйг М, ег а). (963. Ргсс. Нвг. Асвж Ясг. ОБА, 50, 664.) в идентичных условиях. Реакцию осуществляли каждый раз таким образом, что только один из четырех нуклеотидов содержал згР-метку в 7-положении трифосфатного остатка. Определить количество ззР и 'Н, включившихся в РНК, в каждой реакции можно, измерив радиоактивность осадка с помощью сцинтилляционного счетчика, позволяющего независимо регистрировать излучение от ззР и зН благодаря достаточно большим различиям в энергиях частиц, испускаемых этими изотопами.
Какие выводы можно сделать из этих данных? 11.2.Напомним, что ДНК, выделенная из фага фХ!74, является одноцепочечной, При инфекции чувствительных клеенок ДНК этого фага переходит в двухцепочечную репликативную форму (РФ). Молекулы РНК, синтезируемые в клетках, инфицированных фХ174, пометили (и к!во с использованием [зН1-уридина. Выделенную меченую [ Н)-РНК инкубировали с одноцепочечной фаговой ДНК или с выделенной из клеток денатурированной РФ ДНК фХ174, что приводило к образованию РНК вЂ” ДНК-гибридов между комплементарными последовательностями РНК и ДНК.
Данные о количестве [зН)-РНК, обнаруженном в гибридных молекулах, приведены в таблице 11.3. Какие выводы можно сделать на основании этих данных? 11.3. Какое количество богатых энергией фосфодиэфирных связей, входящих в состав АТР и ОТР, должно быть подвергнуто гидролизу для образования Экспрессия генетического материала одной пептидной связи в ходе белкового синтеза? Сколько связей должно быть гнлролизовано в процессе полного синтеза белка, содержащего 50 амннокислотных остатков? 11.4. С культивируемыми клеточными линиями млекопитающих можно проводить генетические эксперименты, используя подходы, аналогичные тем, которые применяются при генетическом исследовании микроорганизмов. Например, можно отобрать температурочувствительные мутанты, растущие при 34'С, но не при 40 С.
При обработке мутагенами культуры клеток яичника китайского хомячка удалось получить целый ряд мутантных линий с фенотипом чувствительности к температуре. Клетки некоторых из этих линий не растут при 40'С из-за нарушения способности к синтезу белков. Этот же дефект проявляется и в опытах гп к((го при 40" С. Однако мутантные клетки приобретают способность к росту при 40'С на среде с 10 — 100-кратным превьппением концентрации одной из 20 содержащихся в обычной среде аминокислот. Для каждого типа мутантов «спасительнымп оказывается избыток только одной определенной аминокислоты. На основании ваших знаний о механизме биосинтеза и об особенностях функционирования белков ответьте на вопрос: а) какова возможная функция генов, мутации в которых вызывают описанный фенотип? б) сформулируйте предложения по проверке вашей гипотезы.
б5 Таблица 11.4. Сборка РНК-полнмеразы нз субъелиннц !и наго Валюченне !гН) !!ТР а РНК прн реетрнатненой температуре А2К7 (нанемолн)и Субьелнннцы Дикий тнп К120 ХН56 гРР а Р'а )3а а )3'а Ра а Р'а )3а 3,5 0,2 4,3 О,! 7 0,09 А5 0,06 0,47 0,52 1,40 ,РР агР агР' а,РР агР гггР а, РР' агР агР " 1 нанемпль = 10 г моль, Таблица ееетанлена пп данным Мидегл ег а!. 1976. 1и: КНА Ре!упгегаге, егЬ.
И. Ьог!ец М. СЬапгЬег1!и, Са!4 Зрг!пя НагЬог 1.аЬпгагогу, Сом Брппй НагЬег, Н. г'., р. 519 11. Передача информации е клетках 11.5. Гены, кодируюшие Р- и Р-'субъединицы РНК-полимеразы Е. сай, картируются очень близко друг от друга и транскрибируются в составе общей полицистронной мРНК. Ряд температурочувствительных штаммов, мутантных по области РР', содержат РНК-полимеразу, которая после выделения и очистки проявляет при рестриктивной температуре аномальные свойства.
Субъединицы очищенной РНК-полимеразы можно разделить, а после этого снова осуществить сборку фермента с восстановлением исходной активности. Эксперименты по сборке РНК-полимеразы из субьединиц проводили для того, чтобы установить, какие из субъединиц дефектны в ферментах, образуемых тремя мутантными штаммами !ХН5б, К120 и А2К7). Из данных, приведенных в таблице 11.4, определите дефектную субъединицу в каждом из штаммов.
11,6. Антибиотики рифампицин и стрептолидигин убивают чувствительные клетки за счет ингибировання синтеза РНК. Изучение очищенной РНК- полимеразы !и И1го позволило установить, что рифампицин блокирует процесс инициации синтеза РНК, а стрептолидигин препятствует транслокации РНК-полимеразы по цепи ДНК и тем самым обрывает начавшийся синтез цепей РНК. Мутантные штаммы Е. со!1, устойчивые к одному из этих антибиотиков, образуют РНК-полимеразу, которая после очистки проявляет устойчивость к тому же антибиотику гп у)1го. При проведении экспериментов по сборке фермента из субъединиц подобно тому, как это описано в задаче 11.5, были получены данные, приведенные в таблицах 11.5 и 11.6.
Определите, на какие субъединицы действуют вышеназванные антибиотики. 11.7. Некоторые эукариотические цитоплазматические мРНК не содержат полиаденилатного «хвоста». Это наиболее характерно для гистоновых РНК. Учитывая специфическую роль гистонов в цикле Клеточного развития, предложите гипотезу относительно функциональной роли ро1уА-хвоста в структуре мРНК.
Экспрессия генетического материала 66 Таблица 11.5. Сборка РНК-полимеразы из разделенных субъединиц рифампи- цннчувствительных и рифампицинустойчивых ферментов Исходные ферменты и суй»еди- ницы, использованные при сборкеи Относительная полимеразная Остаточная активность активность (А) ( †) Рифампицин (+) Рифампицин (100 маг/мл) " Индексом «р» (от рифампицин) помечены субъединицы устойчивого штамма (По Ней А., Х!Лге И', !970.
РЕВБ Ееи., 11, !65) Таблица 11.6. Сборка РНК-полимеразы из разделенных субъединиц стрептоли- дигинчувствительных и стрептолидигинустойчивых ферментов Остаточная активность / Субъединицм, использованные при сборкеи Относительная полимеразная активность (-) Стрептоли- дигин (+) Стрептоли- дигин (1 мм) и Индексом «с» (от стрептолидигин) помечены субъединицы устойчивого штамма. (По Неи А„аиде И! 1970. ГЕВ8 Ееа., 11, !б5.) Исходный чувствительный фермент Исходный устойчивый фермент а+ 8+ В'+ о а +(3,+бг ьо ;+0+(3+о а + (), + (3' + о + (3+ ()„'+ а+ (3+ Р'+ о .+б.+б:+ а, + (3 + б' + ст +б.+8+ а+ б + (3,' + о +в.+к+.
ач + (3 + р, + о а, + р, .(- (3' -)- о 242 !24 52 27 40 88 17,5 84 123 36 86 !13 132 75 31 1,5 120 1,4 25,6 0,6 69 1,4 1,5 35,2 1,! 26 4,2 38 1,2 ! 1,5 0,6 97 2,0 95 1,5 78 8,0 2,1 29,0 3,0 30,2 3,6 29,0 1,6 36,6 12 Генетический код Понятие «генетический код» часто упоминалось в гл. 11, поскольку оно лежит в основе представления о механизме биосинтеза белка. Современные знания о генетическом коде накапливались параллельно с детальным изучением молекулярных основ процессов транскрипции и мутагенеза. Эти вопросы, к решению каждого из которых исследователи подходили незавимимым путем, в действительности тесно связаны между собой. Мы уже отмечали, что основными знаками генетического кода служат нуклеотидные триплеты, считываемые последовательно без перекрывания от з- к Зчконцу цепи мРНК. Трансляция начинается со специализированного инициаторного кодона А13О, который определяет рамку считывания последующих кодонов, и продолжается до тех пор, пока не встретится терминаторный кодон.
Этот процесс сопровождается сборкой полипептида с фиксированной аминокислотной последовательностью. Синтез полипептида ведется в направлении от Х-конца к С-концу. Пожалуй, самой впечатляющей особенностью генетического кода является его универсальность. Так, все кодоны, входящие в состав мРНК, кодирующей аминокислотную последовательность куриного овальбумина, имеют абсолютно такой же смысл, что и в мРНК, кодируюших аминокислотные последовательности белков Е. со11, фага фХ174, табака или человека, И в то же время, как мы еще увидим в этой главе, нельзя сказать, что генетический код абсолютно не подвержен эволюции.
Сразу после того, как модель строения ДНК Уотсона — Крика, включая ее представление о том, что последовательность нуклеотидных пар в ДНК кодирует последовательности аминокислот в белках, была при- Экспрессия генетического материала 68 Пол»остью пвйскрььваюпщйсв код .А О С С С О С С А А Ц аа, Рис.
12.1. Иллюстрация трех теоретически воз- можных способов считывания нукдеотнд- ного триплотного кода с включением трех со- седних аминокис- лотных остатков (аа) в последовательность полипептнда. ааа Часщапо паракрываюпщйсв код АОСССЦССААЦ аа, аа, Непадсккывающвйса код .А Ц С С С Ц С С А А Ц ь ЛС 1ь 1 аа, аа, аа, знана, многие исследователи сосредоточили свое внимание на установлении истинной природы генетического кода. Было ясно, что, поскольку в состав белков входит 20 различных аминокислот, каждый кодон должен состоять не менее чем из трех нуклеотидов. Нуклеотидные дублеты могли бы образовать не более 16 (4в) различных кодонов, в то время как на основе триплетов можно составить до 64 (4в) различных кодонов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
