Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Можно представить себе несколько способов построения триплетного кода. Код мог бы быть перекрывающимся (рис. !2.1), однако функциональная особенность перекрывающегося кода заключается в том, что точечная мутация, приводящая к замене одной пары оснований, вызывала бы изменение двух или трех соседних аминокислот в последовательности мутантного белка. В то же время определение аминокислотной последовательности ряда мутантных белков показачо, что замена одного нуклеотида соответствует замене только одной аминокислоты. Гипотеза перекрывающегося кода должна также накладывать ограничения на то, какие аминокислоты в белке могут оказаться соседними.
Анализ же реальных белковых последовательностей показывает, что таких ограничений нет и рядом могут находиться две произвольные аминокислоты. Эти наблюдения заставляют отказаться от представления о перекрываюШемся коде и тем самым свидетельствуют о том, что генетический код в действительности является яеперекрыеающимся. Можно было бы предложить два варианта неперекрываюшегося триплетного кода Поскольку из 64 возможных кодонов только 20 необходимы для кодирования 20 аминокислот, то остальные 44 могли бы быть ничего не значашими (нонсенс-) кодонами. Такой код, в котором каждой аминокислоте соответствовал бы только один кодон, можно было бы назвать яевырощедеяньам. В другом варианте большая часть или все 64 додона могли бы кодировать какую-либо аминокислоту. Такой код, в котором одной аминокислоте соответствуют один или несколько кодонов, называют вырощсдеяним.
(Термин «вырожденный» для 69 !2. Генетический код Таблтга 12.1. Генетический кодо Взоров положения А ОА1! САС ~ оси иСС 1 !ЛЛ5 ~ 1Л5С Бег ОСА !/СА Ори! исс тр 15АА Огйге !5АС Яыбгг А ииА 1 !Л!С С1Л3 Сс[3 СА!3 САС ~ Рго Агб С1!А САА ~ САС АС!5 ААО 1 ААС АС!5 АСС ~ А!ЛЯ А[3С !!е А АОА АСС Т!зг АСА АСА АСС 1 ААА 1 ААС А А 1!С Ме1 АСС САи ~ САС 5га! А!а С!у ССА САА ~ САС ССА А " Нуялаогнды первого положония в иодоне (Гыноноп) приведены в левой колонке.
Сокращенные обозначения аминокислот см. на рис 10Л3. данного контекста был позаимствовав из квантовой механики «новообращенными» физиками, которые посвятили себя зарождавшейся науке-молекулярной биологии.) Уяснение истинной природы генетического кода и последовавшее за этим экспериментальное определение смысла каждого кодона можно отнести к самым выдающимся достижениям современной науки.
Полного успеха в решении этих вопросов удалось добиться всего за несколько лет благодаря осуществлению серии изящных генетических и биохимических экспериментов, которые будут рассмотрены в этой главе. Расшифровка генетического кода (табл. 12.1), полностью завершенная к 1966 г., подтвердила гипотезу неперекрываюшихся кодонов н явилась дополнительным обоснованием центральной догмы молекулярной биологии, о которой уже шла речь в гл.
11. Эксцрессил генетического материала 70 Генетическое изучение кода Таблица 12.2. Индукцня реверснй у группы гП-мутантов фага Т4, способных ревертнровать спонтанно доля «глмугыпов, ревертиро- вавшпк в присутствии 2-амино. пурина н 5-бромурапила, ',,' Мутаген, использованный для индукцив гП-мутаций Число испытаниык гы-мутантов 2-Амннопурнн 5-Бромурвцнл Гндроксилампн Азотная кислота Этипэтансупьфонат П рофлавин Спонтанные мутации 98 б4 Зб 47 47 55 1!0 98 95 94 87 70 2 14 По Р«еезе Е. !96!. 5-й Мепдународный биокимический конгресс, Москва. Основная часть генетических экспериментов, выявивших природу генетического кода, была осуществлена Фрэнсисом Криком, Сиднеем Бреннером и их коллегами с использованием «П-мутантов фага Т4.
Полученные ими результаты были впервые представлены на Биохимическом конгрессе в 1961 г. Они изучали гП-мутации, полученные с помощью профлавина. Интерес к профлавин-индуцируемым мутациям бьш обусловлен тем, что зти мутации, как считалось, возникают в результате изменений в нуклеотидной последовательности ДНК, не связанных с замещением отдельных нуклеотидов. Основанием для такого представления послужили особые свойства профлавин-индуцированных мутаций, которые заметно отличают их от мутаций, полученных при действии мутагенов другого типа. Мутагены †анало нуклеиновых оснований †-аминоцурин и 5-бромурацил вызывают мутации при включении в состав ДНК вместо нормальных нуклеотидов.
Считалось(и как оказалось в дальнейшем вполне справедливо), что мутации, вызываемые этими мутагенами, представляют собой результат замещения отдельных оснований. Подтверждением этому служил тот факт, что те же самые вещества способны индуцировать и реверсию полученных с их помощью мутаций к исходному дикому типу (см. гл. 20).
В то же время для профлавин-индуцированных мутаций реверсии к дикому типу под действием мутагенов, аналогов оснований, практически не наблюдается (табл. 12.2). Мутации этого типа ревертируют или спонтанно, или с более высокой частотой при действии профлавина. То, что профлавин-индуцированные мутации вообще способны к реверсии, свидетельствует о том, что они являются результатом точечной мутации, а не более или менее протяженной делеции (различия между этими видами мутаций уже обсуждались в гл. б).
Крик и Бреннер предположили (и, как оказалось, также совершенно справедливо — см. гл. 20), что профлавин вызывает включение (инсериию) или удаление (делез!ию) одной нуклеотидной пары нз последовательности ДНК. Последующие эксперименты подтвердили зту гипотезу и позволили сделать очень важные выводы о природе генетического кода. Мы проследим за историей изучения одной из индуцированных профлавином гП-мутаций, полученной в группе Крика и Бреннера и обо- 12. Генетический код значенной ЕСО. Эта мутация картируется в В-цистроне недалеко от границы с А-цистроном (рис. 6А). При росте ЕСО-мутанта на пермиссивном хозяине Е. со!! В с относительно низкой частотой наблюдается возникновение спонтанных ревертантов, которые можно обнаружить по способности к бляшкообразованию на рестриктивиом хозяине Е.
сей К (Х) (гП ЕСΠ— гП«+'). Однако, как оказалось, ббльшая часть этих «ревертантов» не являются истинными. Так, прн совместной инфекции пермиссивных клеток псевдоревертантным и диким фагом (скрешивание 1, см, ниже) частотй возникновения гП-мутантных фагов в потомстве значительно превышает частоту спонтанных мутаций к гП-фенотипу: Скрещивание 1 Родители; гП«+» х гП~ Потомство: гП+, гП и гП~ Изучение дочерних гП-мутантных фагов, возникающих при скрещивании 1, показало, что они расщепляются на два класса, обозначенные здесь индексами а и ().
Скрещивание 2 (см. ниже) показало, что мутанты класса «-это исходные ЕСО-мутанты, поскольку при рекомбинации между и и ЕСО в потомстве не обнаруживаются фаги с диким фенотнпом. При скрещивании 3, напротив, происходит образование рекомбинантов дикого типа, то есть гП» представляет собой новый класс мутаций, которые мы будем называть РС1, Скрешивание 2: гП х гПЕСО Результат: отсутствие гП '-рекомбннантов Скрешивание 3: гП('х гПЕСО Результат; образование гП» -рекомбинантов На основании этих опытов можно заключить, что псевдоревертанты гП«+» являются не истинными ревертантамн, а двойными мутаитамн типа ЕСО ЕС1, имеющими дикий фенотип, т.е.
способными формировать негативные колонии на Е. сей К(Х). Мутация ЕС1 картируется в В-цистроне очень близко к ЕСО. Эти две мутации являются внутри- генными и взаимно-супрессорными. Аналогичным образом исследовали поведение новых гП-мутаций ЕС1. При росте ЕС1 на пермиссивном хозяине также происходит спонтанное образование псевдоревертантов, которые, как показали аналогичные опыты по скрещиванию, оказались двойными гП-мутантами. Таким образом, псевдоревертанты ЕС1 содержат двойную мутацию ЕС1 ЕС2, причем возникшая новая ЕС2-мутация и мутация ЕС!— взаимные супрессоры.
Многократно повторив аналогичные серии опытов, Крик и Бреннер получили целый ряд гП-мутантов этого типа: ЕСЗ, ЕС4, ЕС5 и т.д. Каждая из мутаций ЕС(н) сама по себе определяет обычный мутантный фенотип гП, н каждая мутация ЕС(н) способна к взаимной внутригенной супрессии с мутациями ЕС(н — 1) и ЕС(н+!). При этом мутация ЕС(н) была выделена именно по способности обуславливать «реверсию» мутации ЕС(н — 1); сама же мутация ЕС(н) «ревертировалась» под действием обнаруженной на следующем этапе мутации ЕС(н + 1).
Рекомбинация между различными мутантами в серии ЕС позволяет получить различные вариант)я двойных мутантов. Фенотипические свойства сконструированных двойных мутантов приведены в табл. 12лк Заметьте, что комбинация двух мутаций, из которых одна четная, а другая нечетная, приводит к проявлению дикого фенотнпа Экспрессия генетического материала 72 Таблнаа 12.3. Феиотнп двойных гП-мутантон фага Т4 Двойной мутант Фенотнп Двойной мутант Фенотнп ГС4 ГС5 ГСЗ ГС5 ГС2 ГС5 ГС! ГС5 ГСО ГС5 ГС2 ГСЗ ГС! ГСЗ ГСО ГСЗ ГСЗ ГС4 ГС2 ГС4 ГС! ГС4 ГСО ГС4 + гП + + гП + гП + гП + гП + (взаимная супрессия), в то время как пара четных или пара нечетных мутаций дает мутантный фенотип (отсутствие супрессии). Последнее наблюдение о том, что как четные, так и нечетные мутации не супрессируют друг друга (например, в паре ГС1 ГСЗ), но каждая из них супрессирует мутацию другого типа (например, в паре ГС2 ГСЗ), очень важно с точки зрения понимания природы возникновения фенотипа, проявляемого тройными мутантамн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
