Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В то же время в клетках, инфицированных близкородственным фагом О4, помимо набора белков, гомологичных всем известным белкам фХ!74, был идентифицирован и фаговый белок, гомологичный гипотетическому продукту гена К. Другим довольно неожиданным фактом оказался наблюдаемый в клетках, зараженных фХ174, синтез дополнительного белка А*. Функция этого белка неизвестна, однако известно, что его амннокислотная последовательность совпадает с С-концевой половиной последовательности белка, кодируемого геном А. Белок А" считывается с мРНК-транскрипта гена А, который содержит дополнительный внутренний сайт связывания с рибосомой, расположенный 1как показано на рис.
12.6) на подхолящем расстоянии от триплета А1.1О, который таким образом может выступать в роли дополнительного инициаторного колона Синтез белка А* происходит с использованием в качестве матрицы той же мРНК в той же рамке считывания, что и для белка А. Определение нуклеотидной последовательности генома фХ174 позволило существенно расширить представления об используемых в при- Рис. 12.7. Физическая карта генома фХ174.
Показана локализация цистроиов, кодирую- ших известные белки фХ!74. Обратите вни- мание на перекрывание цистронов А и распо- ложенного внутри него В, а также цистронов /З и Е. Черным отме- чено расположение трех праматоров н размеры образую- щихся траискриптов. Между цистронами Н и А находится очень эффективный терминатор. Между цистронами / и Г рас- полагается малоэффек- тивный терминатор, допускающий с замет- ной частотой продол- жение транскрипции за область локализации этого терминатора. Положение термина- торных участков пока- зано цветными линия- ми.
Экснрессия генетического материала 12. Генетический код роде способах записи и реализации генетической информации. Дальнейшие исследования показали, что обнаруженные особенности организации генома фХ174 вовсе не уникальны. Так, в геноме фага 7. были обнаружены перекрывающиеся гены, транслируемые как со сдвигом рамки, так и в той же рамке, аналогично генам А и А* фХ174. Судя по всему, перекрывающиеся гены представляют собой хотя и необычный, но все же довольно распространенный элемент организации генома. Их происхождение может быть связано с процессом эволюции молекул ДНК, на котором в определенных ситуациях могли начать сказываться ограничения на физический размер генома.
Генетические факторы, влияющие на трансляцию кода Процесс трансляции нуклеотидной последовательности ДНК в аминокислотные последовательности белков осуществляется с помощью сложнейшей биохимической машины. Структура основных составляющих этой машины также закодирована в ДНК в виде генов тРНК, рибосомных РНК, рибосомных белков и т. п. Эти гены так же, как и любые другие, подвержены мутациям, что дает генетикам возможность использовать такого рода мутации в качестве инструментов для непосредственного изучения механизма трансляции.
Те мутации, которые вносят серьезные нарушения в процесс трансляции, без сомнения, должны быть летальными. Однако удается обнаружить и условно-летальные мутации, и такие мутации, которые лишь незначительно сказываются на общем ходе трансляции. Мутации этого типа довольно часто оказываются супрессирующими по отношению к каким-либо другим трансляционным мутациям.
Мы уже встречались с внутригенными супрессорами мутации сдвига рамки, которые сами по себе оказываются также мутациями сдвига рамки. Внутригенные супрессорные мутации другого типа наблюдаются при образовании псевдоревертантов, обсуждавшихся ранее (см. рис. 12.5). Эти мутапии затрагивают тот же кодаи, что и первичные мутации, и приводят к тому, что исходная аминокислота оказывается заменена на отличную от нее, но также подходящую (для функционирования данного полипептида) аминокислоту. Мутации, влияющие непосредственно на работу трансляционного аппарата, как правило, затрагивают гены, отличные от тех генов, которые содержат исходные супрессирующие мутации. Супрессирующие мутации такого рода называют внегенными супрессорами. Для них, как правило, характерна аллельная специфичность. Мутации типа атЬег, осЬге и ора1, приводящие к возникновению терминаторных кодонов, относятся к классу условно-летальных.
Их можно различить по избирательному восстановлению жизнеспособности соответствующих мутантов в системах, несущих специфические супрессорные гены (табл. 7.1). Первые успехи были достигнуты при изучении природы атЬег-супрессоров. Их можно получать из Бп -штаммов, обрабатывая мутагенами, индуцирующимн нуклеотндные замены. Действие атЬег-супрессоров сводится к предотвращению преждевременной терминации трансляции, 92 Таблица 12.8. Химические и генетические свойства пяти различных атЬег-супрес- соров Лвечт.супрессар Включвющвжв Синтез белка (в % по Оеьге-супрессер аминокислота отношению к дикому типу) ви!+ вв2+ виЗ+ ви+ ви5 в Бег О!и Туг Туг Еув 28 14 55 16 5 Пп Савел А. (1968). 8с!епсс, 1бе, !49. которая происходит на возникших в результате огпЬег-мутаций дополнительных терминаторных кодонах с помощью подстановки определенной аминокислоты.
Известно несколько различных ашЬег-супрессоров, в присутствии которых вместо терминации на аглЬег-кодоне может происходить подстановка той или иной аминокислоты (табл. 12.8). Мутации, супрессирующие попвепве-мутации, происходят в генах тРНК. Так, аглЬег-супрессия виЗ+, выражающаяся в подстановке тирозина в положение, соответствующее кодону (ЗАО, проявляется в штаммах, несущих мутацию в аитикодоновом участке гена тРНКтт'.
Обычный антикодон тРНКтт' — это О(ЗА, который„согласно правилам неоднозначного соответствия, узнает тирозиновые кодоны (ЗАс. тРНКт"' штамма виЗ+ несет аитикодон С1ЗА, который «узнает» атЬег-нодон (ЗАО, и благодаря этому вместо терминации трансляции происходит включение в полипептидную цепь остатка тирозина (рис. 12.8). Однако не все попвенве-супрессоры возникают в результате мутаций в антикодоновом участке генов тРНК. Так, ора)-супрессия, при которой термина- торный кодон 1.1ОА узнается как дополнительный сигнал включения Аптпкадаи l Рис.
12.8. Структура тРНКтт' Е. сей. Показана последовательность антикодона С1ЗА измененной тРНКттг, придающей клеткам способность к ашЬегсупрсссии. Нормальный тнрозиновый антикодон имеет строение Ов(ЗА (знак в означает, что имеет место посттранскрипцнонная модификация соответствующего основания). (По СоовЬиал Н. е! а1. 1968, )Ча!пге 217, 1019.) Экспрессия генетического материала А-ОН с Р-с- с с- с !3- А с-.с с-.с с-.с с- с сСАс ц* ССЦСС""А с* Ссссо * ! 1 ! ! ! с ! 1 1 сААсстес АСССА СО САА С- Сс "СА с-.ссс'„',"'ясс А9.ц "свАО с-с А- Ч' С А О А* 12. Генетический код 93 Рис. !2.9. Структура тРНК~о из ора1-су- прессорного штамма Е.
со!Ь Оиа отличается от структуры анало- гичной тРНК из бессу- преесорного штамма тем, что в положении 24 остаток О заменен иа А. (Основания, по- меченные звездочкой, подвергаются пост- траискрипциоиной мо- дификации.) (По О!гол ГА 197!. 1. Мо!. В!о!., бй, 439.) А-ОН С С Р-А- О С--С С-.с С- С С- С С- С с-.с с и с и СЦСА ш СССАСт С ш ПзААСПСС С С С АСААСА С С С* СШ зч с с с-.с с с-с С- С Ш А С* А С А* ф;С;.Уг ~ Аюикояон триптофана, возникает в результате мутации в дигидроурациловой петле тРНКтч', которая по-прежнему сохраняет нормальный антикодон ССА, в норме узнающий триптофановый кодон !ЗОО (рис. 12.9).
Таким образом, правильное узнавание при трансляции кода зависит не только от комплементарности антикодонового участка, но и от структуры других участков молекулы тРНК. Известны и внегенные супрессоры т(ккелзе-мутаций, которые также возникают в результате мутаций„влияющих на способность молекул определенных тРНК узнавать соответствующие кодоны. Например, одна из мутаций (ггрА36) в гене триптофансинтазы Е.
сой приводит к замене глицина в положении 211 на остаток аргинина (рис. 11.6). При этом глициновый кодон ООА превращается в аргининовый кодон АОА. Супрессорная мутация зиА36 затрагивает ген, кодирующий тРНКС'", которая в норме имеет антикодон 13СС. Мутантная хиАЗ6-тРНКой содержит антикодон !ЗС(3, в результате чего мутантный прАЗ6-кодов АОА может считываться уже не как аргининовый, а как глициновый. Возникает вопрос: как же может выжить клетка, несущая ген супрессорной тРНК, если при этом так изменяются свойства необходимой для нормального функционирования исходной тРНК, что правильное узнавание некоторых кодонов или правильная терминация белкового синтеза оказываются невозможными? Ответ на этот вопрос, вероятно, должен иметь двойственную природу.
Во-первых, в случае мутации типа зиЗ' соответствующий штамм не лишается нормальной тРНКт"". Эта мутация происходит в клетках, содержащих дуплицированный ген тРНКт"', и, таким образом, образующийся супрессорный штамм содержит как нормальную, так и мутантную тРНКт"'. Во-вторых, скорость роста у супрессорных, и в особенности лолзелзе-супрессорных, штаммов существенно меньше, чем у соответствующих бессупрессорных прототипов. По-видимому, самим фактом своего выживания эти штаммы обязаны тому, что мутантные тРНК в действительности являются не очень 94 Экспрессия генетического материала эффективными супрессорами. Оценки эффективности супрессии попаепзе-мутаций различными атЬег-супрессорами приведены в табл. 12.8.
Эти супрессоры не слишком эффективно подавляют терминацию н все же позволяют клетке наработать достаточное количество активного белка (вероятно, всего лишь около 5; от нормы) для поддержания роста. Характерно, что и в отсутствие супрессии нопзеняе-мутации оказываются в той или иной степени подверженными «пробою», т.е. преждевременная терминация происходит не со 100", -ной эффективностью. Известно, что различные нонзензе-мутации характеризуются различиями в вероятности «пробоя», которая, по-видимому, определяется особенностями окружения в данной последовательности мРНК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
