Айала, Кайгер - Современная генетика - т.3 (947306), страница 2
Текст из файла (страница 2)
н — н ~с' У ранил ГивоКеяитяв Ця хозин Рис. 20,6. Азотистая кислота индуцирует транзиции СзС- АТ путем дезами- нирования цитозина в узлзцил и транзиции АТ-оСтС при дезаминировании аденина с образованием гипоксантина. Н ~н — н Рис. 20.7. Цитозии, реагируя специфически с гидроксиламином, переходит в форму, образующую водородные связи с аденнном. Гидроксиламин обусло- вливает транзиции только в направлении СлС вЂ” АТ. Н У / ниог 1- =I Н вЂ” О Н 'и н — 1 6 — Н ° .
1К ~т Н~ ОС вЂ” 3 АТ / о 20. Мугиаг(ии геков Положение 2П 61у 66А Аге 2 (ЗЗ) 6(и ' Абд" -- ."(го) 2-д((" 6дд' ' 2- АП(!) ! 2 АП(!) ' , '2- дп(!) Пе Тиг бег АОА АСА А6Ру 61у 66А А!а Чл! 6СА 60А Положежге 234 Положение 183 6)у 66Ру туг деру 2 — АП(2) Аер „I Суе 6АРу ' - ' 06Ру Пе АОРу 2- АП (б) А(л 6СРу тьг АСРу 61у 66Ру ног Аеи АПРу ААРу Рве. 20.8.
Замены аминокислот, на- блюдавшиеся в трех положениях триптофан-сиитазы А Е. сои В скоб- ках после символа 2-АР каждый раз ухазываетсл число наблюдавшихся независимых замен. Из 32 реверсий, зарегистрированных в присутствии 2-АП, 29 были транзициями, остальные три — трансверсними, но скорее всего это результаты спон- танных реверсий, а ие реверсий, ин- луцировлвиых 2-аминопурнном. По- следовательность оснований в кодо- нах, выписанных под каждое амино- кислотой, установлена по наблюдав- шимся заменам; Ру означает пири- мидин (урацнл нли цнтозив). вение реверснй под действием азотистой кислоты также используется для доказательства транзиционной природы прямых мутаций (рис.
20.б). Поскольку 2-аминопурин, 5-бромурацнл и азотистая кислота инлуцнруют как прямые, так и обратные мутации, с помощью этих мутагенов нельзя получить лишь транзиции ОС -о АТ или АТ вЂ” ОС. Гидроксиламин, напротив, воздействует только на цитозин, переводя его в форму, способную к спариванию с аденином (рис. 20.7). Это приводит к направленным мутациям ОС- АТ. Гидроксиламнн не способен индуцировать обратные мутации, однако такие мутации могут индуцироваться мутагенами, действующими в обоих направлениях.
Описанный механизм действия 2-аминопурина подтверждает анализ аминокислотных замен белка триптофансинтетаза А Е. со(0 вызываемых 2-АП- индуцнроваиными реверсиями специфических мутаций (рис. 20.8). Механизмы возникновения трансверсий менее понятны. Трансверсни можно идентифицировать по отсутствию реверснй под действием мутагенов-аналогов нормальных нуклеотидных оснований. Известно, что именно трансверсиями являются многие мутации, индуцируемые уль- Эволюция генетического материала трафиолетовым облучением. Возможно, причина их возникновения заки!сиена в механизме репарации, который мы вкратце обсудим в дальнейшем, Мутации, вызывающие сдвиг рамки считывания Л с+ .
'Пи !.Ув бег Рте бег (еи Лвв А14 АСК ААРи Ст/ ССА (/СЛ С(Ш ЛЛ(/ ССК (-1, ь1) АСК ААРи С(/С СА1( САС (/(/А А(/ ССМ с/41 с/44 Т/и Еув Чв! Ни Н/в 1еи Ме! А)в (+1, +1) ЛЛРи АС!/ С СА(/ САС !Д/Л А(/ ССК ССК с/гз с/44 Еув бег Чв/ Ни НЬ 1еи Ме! Л14 А(в В с+ ° ° ° Авр Тьг С1и С!у Туг Тус Тьг 1!е ° ° (-1, +1) САРУ ЛСК АСС Ру!/А Руг/ Лру АСК А(/К с/05 с/зо! ° ° ° Авр ТЪг Агя 1еи 1еи Ни Тьг Пе в РНК установлена по величине сдвига рамки.
Соответствующие чис- ла в каждом случае указаны в скоб- ках. Х означает любое основание (на рис. 20.9,В в положении 11е зто ура- пил, питозин или вденин); Ру-пири- мидин, Ри-пурин. Рис. 20.9. Аминокислотные последо- вательности лизопимиых белков фага Т4, кодируемых геном дикого типа е' и мутантными генами е, содер. нищими взаимно супрессирующие мутации со сдвигом рамки считыва- ние. Последовательность нуклеотидов В главе 12 мы уже рассматривалн мутации этого типа и сравнивали их с заменами оснований. Мутапии со сдвигом рамки составляют значительную долю всех спонтанных мутаций. Спонтанные г//-мутации фага Т4, вызывающие сдвиг рамки считывания, происходят во время репликации ДНК в клетке хозяина, но не при накоплении частиц фага.
Большинство мутаций, происходящих в этот период, представляют собой транзиции (что следует из их способности к индуцированным реверсиям), которые могут происходить в результате спонтанного дезаминирования цитозина. Данные о природе мутаций со сдвигом рамки получены при анализе аминокислотной последовательности белков, которые кодируются генами, содержапп!ми взаимно суцрессирующие мутации рамки (см. гл. 12). На рис. 20.9 сравнивается аминокислотная последовательность лизоцима фага Т4 дикого типа с соответствующими последовательностями белков фаговых мутантов, несущих две мутации со сдвигом рамки.
С помо!цью таблиц генетического кода мы можем восстановить ве- 20. Мутации генов НрА9813!СК13 (+ 1) 1 рдгз(ск ркз(-П АС 13 А(3 ()С()СССССССАС САССАССАСС С(3. САССАССАПСС С(). А() ()С()ССССССАС АС () 6НРЗ018 (+ 1) А СЗЗСАСССС()САСС 1НР25б5 (+ 1) С(3.АСССС(ЗСС.С(3 С().АСССС(ЗССС.С(3 ° С(ЗСАССССС()САСС А 6ЬР3749 (-~-1! А С()С()АСССС САС 1нР2578 (91) сс си. сс сси. С()С(ЗАССССС САС А ЙЬРЗОбв (.~. 1) 1аР3052 ( — 1) А САСАСССС ССССАС САС(3А()СС.ССС САС(ЗА(ЗССС ССС. САСАССССССССАС А ()СССССССССАСАСС роятные нуклеотндные последовательности как дикого типа, так и мутантной мРНК. Оказывается, что они отличаются друг от друга вставкой и делецией одного или нескольких нуклеотидов. На рис.
20.9А представлен пример обсуждавшегося ранее типа взаимной супрессии. Делеция одного остатка аденина в сериновом кодоне м-РНК дикого типа сдвигает рамку считывания в одном направлении, а вставка одного гуанина перед кодоном аланина сдвигает рамку в противоположном направлении. Соответственно в белке двойного мутанта оказывается измененной последовательность пяти аминокислот, Рис. 20.9Б иллюстрирует эффект сочетания вставки двух нуклеотидов ОУ (вслед за уже упоминавшимся кодовом серина) со вставкой й перед кодоном аланина. Результат состоит в сдвиге рамки на целый кодон, что приводит к появлению одной дополнительной аминокислоты в белке и замене последовательности из четырех аминокислот в белке дикого типа новой последовательностью из пяти аминокислот в белке двойного мутанта. На рис.
20.9В изображен случай, когда двойной мутант возник в результате комбинации двухнуклеотидной вставки и двухнуклеотидной делеции. Эти примеры показывают, что единичная мутация со сдвигом рамки может быть скорее результатом вставки двух соседних нуклеотидов, чем одного, как это предполагалось в гл. 12. Некоторые единичные мутации являются следствием одновременных изменений до пяти соседних нуклеотидов. Рнс. 20,10. Индукцня слвнга рамки счнтыаа- ння у бактерий. Изо- бражены изменения, пронсходяшне в ре- зультате различных мутаций сдвига рамки у Е. со!1 н К зурЫтипз ма. Представлены нз- менення а нуклеотнд- ной лоследоаательностя мРНК.
(По 01 К076, 1974, Анно. Кеч. Реае1., В, 319.) ВВРЗ052 К14 ( — 2) А СААС()СССССССССССАСАСССССС Эволюция генетического материала 5........АС.ААААОТССА....,... А 5 !11111111111111 ! 111 111!11111 ' ' ' ТО" ТТТТСАООТ' ' ' ' 5........АС. ААААОТССА........ Б 11111!1!111111111111!11!111! ' ' ' ' ' ' ' 'ТО' ТТ ТТСА~ООТ' ' ' ' ' ' ' ' разрыв 5'........ АС.
ААААОТССА,,,..... в Т ПСА ООТ ' ' О Т Т Неиравильное еларнваюье 5'........ АС .АААА ОТ С С А .. ° ° ° ° ° ° Г 11!11!111 11 1 1! ! 11!111!11 ' ' ' ' ' ' ' ' Т ТТСАСАООТ' ' ' ' ° ° ° вилла Т Т о — Новый еыпез и восстановление Т двойной свирели Рис. 20.!1. Несколько модифицированная модель мутации сдвига рамки Стрейзиигера. А, Исходнав молекула ДНК. Бь Возникновение разрыва. В. Раскручивающий двойную спи- раль белок вызывает расхождение цепей н их неправильное воссоедине- ние. Г. Репаратнвный синтез запол- няет брешь, возникшую на стадии В. Большая часть изученных мутаций, вызываюших сдвиг рамки, обнаружена в последовательностях, которые состоят нз одинаковых оснований или пар оснований (рнс. 20.10).
Джордж Стрейзингер предложил гипотезу возникновения мутаций со сдвигом рамки, в соответствии с которой они происходят в результате локальной диссоциации двойной спирали и последующего неправильного ее восстановления в участках, содержапзих одинаковые основания (рис, 20.11). В соотвествии с этой гипотезой действие мутагенов, сдвигающих рамки считывания, должно состоять в облегчении образования таких неправильно реассоциированных участков или в их стабилизации.
Мутагенез и репарация Прокариотичесвме и эукариотические клетки реагируют на повреждение ДНК синтезом множества различных ферментов, которые обеспечивают жизнеспособность клетки и устраняют повреждения ДНК. Этот ответ, называемъзй БОБ-репарацией, наиболее тщательно исследовали у Е, со(1, у которой, как известно, поврежденная ДНК активирует протеазу Вес А, а та в свою очередь инактивирует репрессор 1.ех А путем протеолиза (см. гл. 14). Инактивация этого репрессора приводит к индукции множества различных генов, участвующнх в БОБ-репарации. Удивительным следствием включения системы БОБ оказывается значительное увеличение частоты мутаций, несмотря на то что ДНК и так уже повреждена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
