Айала, Кайгер - Современная генетика - т.3 (947306), страница 22
Текст из файла (страница 22)
22.11. менчивость не очень велика и составляет лишь 20% от выявляемой обычным злектрофорезом. Если допустить, что зто значение вообще характерно для крнптической изменчивости белков, то можно оценить примерно общую степень генетически детерминированной изменчивости белков в природных популяциях (табл. 22.14). Для беспозвоночных гетерозиготность, выявляемая обычным электрофорезом Н = 0„134, следовательно, и, = 1/(! — 0 134) = 1,15; тогда л,' = 1,20. 1,15 = 1,38, откуда Н' = 0,28.
Для позвоночных л,' = 1,28 и Н' = 0,22; для растений и,' = 1,37 и Н'=0,27. Средняя гетерозиготносгь примерно удваивается для беспозвоночных и растений н примерно утраивается для позвоночных. Полиморфизм ДНК Изменчивость белков отражает лишь часть всех различий в нуклеотидных последовательностях ДНК. Различия между синонимичными кодонами не меняют кодируемых аминокислот„90% ДНК или даже более не транслируется.
В нетранслируемую часть ДЙК входят так называемые интроны (последовательности между кодирующими участками ДНК, называемыми экзонамн) и участки нуклеотидных последовательностей, отделяющие одни гены от других. Можно, следовательно, поставить вопрос о степени генетической изменчивости (различий в последовательности ДНК), не оказывающей влияние на аминокислотные последовательности белков (хотя большая часть такой дополнительной 22. Генетическая структура понудит(ий Рис.
22.14. Нуклео- 4 тидные различия между двумя аллеллми гена "т. В верхней части 2 даны замены нуклеотидов, а нижней — делепии~инсерпии. Схема строения самого гена изображена посредине; черные участки — это экзоны, белые- интроны, заштрихованные-окай- 3 мляющие (фланкирую- ж», 4 Ц щие] последовательности. (По 2.1..
Ятййтот ех а1., Се11, 21, 627 — 638, 17 1980). 18 1000 500 Полоненне лоелеловетелнеоатн изменчивости, вероятно, имеет меньшее адаптивное значение по сравнению с изменчивостью, затрагивающей белковые последовательности). Использование рестрикционных эндонуклеаз и метода секвенировання ДНК открывает путь к решению этой проблемы.
На рис. 22.14 изображены различия в нуклеотидных последовательностях двух аллелей из двух гомологичных хромосом одного организма, аллелей гена лу глобина человека. Всего обнаруживается 13 замен одних нуклеотидов другими и, кроме того, один аллель содержит три делеции (или, наоборот, †втор аллель-три вставки). Ни одной нуклеотидной замены не произошло в экзонах; большинство (девять) замен расположено в 5'-половине длинного интрона.Из трех делеций две имеют длину по 4 п.н.(положения 741 †7 и 791 †7 в последовательности); третья делеция включает 18 пар нуклеотидов (начииая от положения 1080). Если ген "у рассматривать как характерный пример, то представляется вполне вероятным, что на уровне последовательности ДНК каждый перекрестноразмножающийся организм может быть гетерозиготным почти по всем, если не по всем, локусам.
Так дело обстоит, если принимать в рассмотрение некодирующие участки последовательности. Понятие гетерозиготности следует сформулировать заново, исходя из доли нуклеотидных различий, т.е. говорить о нуклеотидной гетерозиготности или нуклеотидном разнообразии. Если рассматривать только замены, то нуклеотидная гетерозиготность "у составляет 13~1647 = = 0,008. Возникает вопрос, как можно включить в рассмотрение делеции7 Если каждую делецию рассматривать как одно дополнительное отличие безотносительно к ее размеру, то следует принять во внимание три дополнительных различия между двумя аллелями, и тогда гетерозиготность составит 16!1647 = 0,010; если же считать единичным отличием утрату каждого нуклеотида, то значение гетерозиготности будет 39/1647 = 0,024 (см.
табл, 22.15). Эволюция генеитческага материала Г02 Таблица 22.15. Гетерознготность на уровне отдельных нуклеотидов данна „Гсгсрозигогносгь следователь- ности ДНК, пи 3 мты Гси Организм Замены и дспсции Аий 1Эгозорв!!а те1анодтгег Мышь Крыса Человек Человек 765 0,009 0,009 1962а Иммуногдобудни С„ Глобудии "т Инсулин 1108 0,100 0,100 1172 0,0! 8 0,018 ! 647 0,008 0,024 2721 0,003 О,! 75 В табл. 22.15 представлены данные по нескольким другим генам, для которых были определены нуклеотндные последовательности пар независимых аллелей.
Для трех генов (Ай дрозофнлы, С„крысы и "7 человека) гетерозиготность по заменам составляет около 1% или несколько выше. Последовательности ДНК генов Ас)й и С„включают лишь кодирующие участки, и делеции в них поэтому отсутствуют. Для генов инсулина гетерозиготность по заменам равна примерно 0,003, но прилежащий к 5'-концу участок содержит делению!вставку из 467 соседних нуклеотндных пар, входящих в состав участка последовательности с высокой повторностью. Константный участок тяжелой цепи иммуноглобина мыши состоит из восьми белков. В отношении одного из них, а именно 72а, существуют значительные различия между различными инбредными линиями мышей.
В двух линиях установлена нуклеотидная последовательность ДНК гена, 1д62а, кодирующего этот белок. Из 1108 пар оснований, составляющих этот ген, различия затрагивают 111 оснований (10%). Лишь 18 из этих замен (16,2%) синонимичны, остальные влекут за собой аминокислотные замены в 15% сайтов. Существую~ основания полагать, что степень изменчивости, наблюдаемая для гена 1дб2а мыши, нехарактерна для структурных локусов по нескольким причинам. Гены нммуноглобулинов очень полиморфны; исследовавшиеся вплели были взяты из двух инбредных линий, а не от животных из свободно скрещивающейся популяции; о том, что белки сильно различаются, было известно заранее, до того как была установлена последовательность ДНК.
В результате степень аминокислотных различий между белками, синтез которых определяется аллелями одного гена, получилась на порядок больше, чем в среднем наблюдаемая для других типов белков. Для четырех видов морских ежей степень нуклеотидной гетерозиготностн оценивалась посредством денатурации ДНК с последующей конкурентной реассоциацией («гибридизацией»). Этот метод не точен, но его достоинство состоит в том, что он позволяет рассматривать геном организма в целом. Результаты по одноцепочечной ДНК суммированы в табл. 22.16. Оценка доли нуклеотидных замен колеблется между 2 и 4%. С учетом синонимичных замен 2 — 4% нуклеотидных замен должны повлечь за собой 5 — 9;,' замен в аминокислотной последовательности.
Электрофоретическое исследование системы 12 ферментов 5. т!егтегйив дало для гетерозиготности величину 0,18, что не слишком сильно отли- 103 Таблица 22.16. Гетерознготность на уровне отдельных нуклеотндогь оцененная но конкурентной реассоцнацнн (ттгнбридизацню>) одноцепочечных молекул ДНК для четырех видов морсхнх ежей. (По А И'. 6ги!а ег а(,, 1982, Ечо!пбоп, 36, 665-676.) Гетерсзнготнссть Организм 0,040 0,032 0,030 0,020 Бтонду!осси!готы ршригаты Б.
уганя!знания Б. Ытегтяд!ы Б. дгаЬасАГяня!я чается от среднего значения для беспозвоночных (см. табл. 22.11). Если считать, что значение Н = 0,18 соответствует примерно различию в одной аминокислоте на пять белковых цепей, и что средняя длина белковой цепи составляет 300 аминокислот, то данные электрофореза соответствуют одной замене на 1500 аминокислот.
Значение гетерозиготности, получаемое из данных по реассоциации, примерно в 100 раз больше (5 — 9;~ аминокислотных замен означают примерно одну замену на 15 аминокислот). Это различие частично объясняется тем, что электрофорез не в состоянии выявить все аминокислотные замены. Однако, по-видимому, все-таки ббльшая часть наблюдаемого при исследонании реассоциации ДНК нуклеотидного разнообразия затрагивает последовательности, не кодирующие аминокислот. Как бы то ни было, значения нуклеотидной гетерознготности, полученные посредством гибридизации ДНК (2-4;Г), не слишком сильно отличаются от значений 1 — 2;г' полученных при установлении нуклеотидиых последовательностей генов "7, С„и ААА (см.
табл. 22.15). Подводя итоги, можно сказать, что до получения более точных данных среднюю степень нуклеотидной гетерозиготности для структурных генов и других уникальных последовательностей ДНК зукариот, вероятно, правильно оценивать величиной 1-2/. 22. Генетическая структура нонулят(ий Асме У. С., Еаытан В. А. Ро!упюгрЫип о! птйосЬопдпа! ОХА !и рорп!абопв о! Ь!БЬег ашта!в. 1п: Ечо!пбоп о! бепез апд Рготе!пв, ед. Ьу М. Хе! апд (1.К. Коейп, Б!пасет, Бппдег!апд, Мавв., 1983, рр. 147 — 164. Ауа!а Р.д (1982).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
