Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Такие сайты называют горячимн точками. 40 Часть 1. Природа генетической информации сме ЖУЮ(РМЪМЖМЯ~%М~Х%ЫЪ|ЖЖЖЖ Окнслнтеленое пеееминнропение у М~ЪМЮбЫЮЯЮЮЮУМ~~Ж~ЪЯЮЬ~ЪЯ Улепение уреципе УЮ~~ЖЖЮбЮЫЪ~Я6~ЪЮЖ%ЪЪбЮ~ЪЮЯ и а В перу с ц пклотеетсн цнтоеин ЖХЮМХ~УЖЪИ1ух)Ж6~~%Ь~~МбМЪМ Репликеиип ЖЯ6%Я6М~ЮЮ.ЬЪМЯМЮМ~Ю~Я т с ~,у;кхун'~» г~~уА у~~у~~~д~ уь~с~~рз,дцу:~~д~уху7 я О Мутации Рис. 2.19. В результате дезампнирования 5-метилцитознна образуется химин, что приводит к транзнцни С вЂ” Й в Т вЂ” А.
В ю жо время дезцминированнс цнтозина не вызывает замены основания, поскольку урапил, образованный из цнтозииц, улаляется из ДНК. Долгое время природа горячих точек оставалась загадкой. Считали, что горячие точки должны соответствовать каким-го последовательностям, особенно чувствительным к спонтанным и индуцированным мутациям.
Однако причина этой чувствительности была не ясна. Действительно. сайты одних типов оказывазтись горячими точками для спонтанных мутаций и мутаций, ипдуцнрованных некоторыми мутагенами, тогда как другие горячие точки реагировали на другие мутагены. Главной причиной спонтанных точковых мутаций у Е. сой оказались необычные основания в ДНК. Кроме известных четырех оснований, включающихся в ДНК под лействием ферментов репликации и репарации, иногда находят модифицированные основании.
Название отражает их природу: они образуются в результате химической молификации одного из четырех оснований, присупсспзвуюи1их в ДИК. В молифицированной форме они не включаются в ДНК. Наиболее распространенное модифицированное основание — это 5-метилцитозин, который нахолят у про- и эукариот и о котором мы уже упоминали в связи с У,-формой ДНК. Модификацию производит фермент метилаза, который добавляет метильную группу к цито- зину только в определенных участках ДНК, модифицируя незначительную долю всех остатков С.
В одном детально исследованном гене (ген 1аг1) все горячие точки спонтанных точковых мутаций попали в сайты, которые у дикого типа содержат 5-метилцитозин. Во всех случаях мутации возникли в зк)зультате гранзиции О С в А Т. В штаммах Е. сой с нарушенным метилированием' горячие точки не были обнаружены. Причина таких замен заключается в том, что 5-метилцитозин полвергаегся спонтанному лезаминнрованию с заметной частотой. Как показано на рнс.
2.4, замена аминогруппы на оксогруппу превращает его в тимин. При этом возникает опзибочное спаривание О с Т, чго при последующей репликации приводит к образованию одной пары нуклеотидов дикого типа О---С и анной мутантной пары А- Т. Та же самая реакция дезаминнрования превращает питозин в урацил. Однако у Е со11 есть фермент урацил- ДНК-гликозидаза, удаляюшнй остаток урацила из ДНК (см. гл, 32). В результате остается неспаренный остаток О, и система репарации по правилам обычного спаривания включает циюзин. Вероятно, эта система достаточна лля защиты ДНК от последствий спонтанного дезаминирования (хотя и нелостаточна для защиты от мутагенного действия азотистой кислоты; см.
рис. 2.17). Но в случае лезамннирования 5-метилцитозина получается тимин, который является обычным компонентом ДНК. В этих условиях система репарации бездействует, и в результате возникает мутация. На рис. 2.19 сопосз'авляются результаты дезаминирования цитозина и 5-метилцитозина. Эти данные по-новому освещают тот факт, что в ДНК используется Т. тогда как в РНК вЂ” (3. Возможно, это связано с необходимостью сохранять стабильность последовательности ДНК. Использование тимина имеет то преимущество, что любое дезаминирование С немедленно узнается, так как при этом образуется основание 13, не характерное для ДНК.
Другая важная горячая точка в гене (ас1 находится в таком сайте, в котором последовательность СТОЙ повторяется подряд три раза. Мутации возникают в результаге делеции или добавления одной четырехбуквенной единицы. му Стааотаа 7 аелеци д. ц. ° с таас таастаа 7 встееке Муслит СТООСТООСТООСТОО Такие мутации могут возникать в результате «проскальзывания» при репликации, если одна цепь не точно совпадает с другой. Например, первый четырехчленник одной цепи может спариться со вторым четырехчленником другой цепи.
В этом случае может произойти добавление или потеря четырехчленных единиц. Некоторые мобильные элементы имеют предпочтительные участки включения, играющие роль горячих точек мутаций. Однако такие участки различны для различных элементов, а большинство мобильных элементов включается в ДНК случайным образом (гл. 36). 2.
Что такое гену Биохимическая точка зрения 4! Частота мутирования Спонтанные мутации, инактивируюшие функцию гена, возникают у бактерий с частотой от 10 ~ до 10 " раз за время одной генерации в расчете на один покус. У нас нет точных данных о скорости мутировании в случае эукариот. Однако обычно считают, что она примерно такая же, как и у бактерий. Мы не знаем, какая доля спонтанных мутаций у бактерий обусловлена точковыми мутациями и какая — включениями мобильных элементов. Ясно только, что и те и другие играют в этом важную роль. То же самое касается и эукариот, у которых до настоящего времени еще слишком мало генов изучено так детально, чтобы можно было сулить о природе мутаций. В случае бактериальных генов, содержащих 1000 пар оснований каждый, частота мутирования соответствует изменению одного нуклеотнда из 10~ — 10'е в расчете на поколение.
Если говорить только о точковых мутациях, такой подсчет является сильным упрощением, поскольку не все мутации приводят к заметным изменениям фенотипа. Мутации, не приводящие к заметным изменениям, называют молчап1ими мутациями. Различают два типа молчащих мутаций. В случае мутаций одного типа замена основания не приводит к аминокислотной замене в соответствующем белке. При мутапнях второго типа замена основания сопровождается заменой соответствующей аминокислоты, однако эта замена не влияет на функциональные свойства белка. Мутации этого типа называют неитральными заменами. Мутации, инактивирующие ген,— это прямые мутации.
Вызванное ими повреждение может быть устранено в результате обратных мутаций, которые подразделяются на два типа. Точное восстановление исходной структуры называют истинной обратной мутацией )истинной реверсией). Например, если пара А Т заменена парой О в С, другая мутация, восстановившая пару А — Т, восстановит н последовательность дикого типа. Однако эффект первой мутации может быть компенсирован мутацией в другой части гена. Такие мутации называют вторичными ревереиями. Например, замена одной аминокислоты может нарушить функцию гена; вторичное же изменение может компенсировать первое и восстановить активность белка.
Прямые мутации вызывают различные изменения, инактивирующие ген, тогда как обратные мутации должны восстановить функцию белка, поврежденного данной прямой мутацией. Таким образом, требования, предьявляемые к обратной мутации, гораздо более специфические, чем требования к прямой мутации. Частота обратных мутаций соответственно ниже, чем прямых, обычно в 10 раз. Иногда возникают также мутации в дру|их генах, которые помогают каким-то образом обойти эффект первой мутации. Их называют супрессорными мутациями или более формально — внегенными супрессорами. (Здесь термин супрессил употребляется в обычном смысле, в отличие от его использования при описании поведения мутаций, нндуцированных акридиновым оранжевым).
Получение ревертантов служит важной характеристикой, позволяюгцей отличать точковые мутации и вставки от делеций. Так, точковые мутации могут ревертировать в результате восстановления исходной пары оснований или какого-то изменения во вторичном сайте.
Реверсия вставки может произойти путем удаления вставки. Делеция же части генетического материала не может быть сыты м вы гпцм Депеци ко племе твциячакм лелея ей отдел н ми и «ооь м муниинм + + + 1 1 тт ! ! Геме~ическое определение ко выделении левыя «анец находится между этими точками прав я конец нахадитен мв яу этими кн ками Рнс. 2.20. Деления может комплемеятяровать серию точковых мутаций с обеих сюроя от делегированной области. но она не комплемеятярует точковые мутации.
находящиеся в пределах делегированной области. Границы делецяя определяются по смене положительного результата я тесте на комплементапяю яа отрицательный. точно восстановлена. Такие делеции играют важную роль в генетическом картировании. Генетическую протяженность делецин определяют по ее неспособности комплемекйтиРовай" сеРию РЯда Расположенных ьмЗзгаций~нз-за нехва щего отрезка ДНК).
Такая делецня комплементнрует точковые мутации, расположенные с обеих сторон. На рис. 2.20 показана делецня, размер которой определен в генетическом эксперименте по способности комплементировать серию точковых мутаций. Получив серию частично церекрьгвающихся делеций, можно каргировать любу)о точковую мутацию, йспол~= зуя тест на комго~емента))ню. Т.'хема такого опыта показайа"на рйсТ Х21. Если две делецни не комплементируют точковую мутацию, это означает, что мутационный сайт должен находиться в общем для обеих делеций участке. Если же одна делеция комплементирует, а другая нец то значит мутационный сайт находится в том участке гена, где лелеции не перекрываются. Говоря о природе мутаций, следует упомянуть еще одну деталь. В идеале хотелось бы уметь направленно получать мутации в любом гене организма.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
