Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 23
Текст из файла (страница 23)
гл. 2.) В других случаях денатурация необратима. Это означает, что у белка могут быль альтернативные стабильные конформации, образование которых зависит от определенных условий. Возможно, что правильную конформацикт белки приобретают только во время биосннтеза. При этом специфические области уже синтезированного участка белка вступактт во взаимодействие между собой, пока другая часть молекулы еще не синтезирована. Синтез белка происходит только в одном направлении, и это может иметь важное значение для определения структур высшего порядка. Таким образом, само направление синтеза обеспечивает информацию, необходимую для образования правильной конформации.
(Тот же принцип используется для некоторых РНК: см. гл. 15.) Иногда полипептидная цепь может принять нужную конформацию лишь при наличии кофактора, представляющего собой часть белка 1такого, например, как железосвязывающая группа гема в цитохромах). Для белков характерно огромное разнообразие форм, а структура и )или) фермснтативная активность каждого белка обусловлены его первичной аминокислотной последовательностью. Иными словами, определяя аминокислотную последовательность каждого белка, гены содержат в себе всю информацию, необходимую для построения активной полипептидной цепи. Таким способом элементарная структурная единица †г может выражать себя в бесчисленных полипептидных формах. ГЕНЕТИЧЕСК14й КОД СЧИтЫВаЕтСЯ ТРИПЛЕТВМИ Итак, в нуклеотидной последовательности должно быль достаточно копирующих единиц, чтобы зашифровать 21) аминокислот. Но в ДНК содержится только 4 основания.
Это означает, что кодовое отношение должно быль больше единицы, т.е. специфичность одной аминокислоты должна быть детерминирована более чем одним основанием. Если бы кодовое число было равно двум и два основания определяли одну аминокислоту, то в ДНК могло бы быть закодировано только 42, т.е. 16 типов аминокислот. Поскольку этого недостаточно, кодовое отношение должно быть не меньше 3. Аминокиолота 2 Ам нокислота 1 Амннакиолата 3 и о ы с н' сн он нз о 11 Н2И Гс сн .оис " нт Нз томамтиа ,",22:.
н2 Н2И, .АМъ".'З . "„-„~":~.. С. сн ' Аи 'о ' сн он 1 й ! Н1 о: нз Пм иа э салан Ю.концаван Знттраннал С.концаввл аминокислота аминокиоло а ам нокиолота Рис. 42. Г!сптидныс связи образуются в результате реакции конденсации. Если генетический код триплетен, каждой аминокислоте должны соотвегствовать три расположенных рядом основания. Поскольку число возможных триплетных комбинаций составляет 4', т.е.
64, су1цествование триплетного кода предполагает, что либо не все триплеты участвуют в кодировании аминокислот, либо некоторые аминокислоты кодируются более чем одним кодовом. Первые идеи о природе генетического кода содержали представления о прямой связи ДНК с белком, что могло бы обеспечиваться стереохимическим соответствием. Е1це и теперь высказываются предположения о том, что современный код мог бы в процессе эволюции пройти через стадию, когда действовал именно такой механизм. Однако в ныне существующем виде дешифровка кода происходит с участием сложного аппарата, который связан и с ДНК, и с белком (и участие которого необходимо, если в ДНК заложена существенная информация).
Триплетная природа генетического кода была впервые продемонстрирована в генетических экспериментах. Последовательность из трех пуклеотидов, соответствующая одной аминокислоте, называется кодовом. Последовательность кодонов читается непрерывно, начиная с фиксированной стартовой точки на одном конце гена, и заканчивается в точке терминации на другом конце гена. Записывая последовательность нуклеотидов условно в направлении от 5'-конца к 3'-концу, мы увидим, что она соответствует аминокислотной последовательности. записанной в направлении от Х-конца к С-концу.
Для генетического анализа использовали делеции, полученные с помощью акрилина в гП-области фага Т4. В !964 г. Крик 1Спс)с) и его сотрудники показали, что мутации, индуцированные акридинами, существенно отличаются от мутаций, индуцированных заменой оснований, в двух отношениях. В результате замены оснований 1примеры см. на рис.
2.17 и 2.18) часто образуются так называемые 1еа)су 1лики)-мутанты, у которых сохраняется остаточная функция. У акридиновых мутантов, напротив, функция гена утеряна полностью. Мутапии, возникшие в результазе замены оснований, могут ревсртировать к дикому типу под действием мутагенов, вызывающих замены оснований. Мутации, индуцированные акридинами, ревертируют только после повторного воздействия акридинами. 58 Часть Е Природа генетической информации мугвкг! ь — ! Трвйнв мугу ! »ьи ЯС6 ЯС6 ЯС6 ЯС6 ЯС6 ЯС6 С6А ССА С6А С6Я С6Я С6Я 6ЯС 6АС 6ЯС 6ЯС 6ЯС 6ЯС Трайнвй мутант ! — — — ! Мутагениый эффект акридинов обусловлен вставками и выпадениями отдельных нуклеотилов ДНК.
Нарушение функции гена под действием акрилинов можно обьяснить тем, что генетический кол читается в вице нелерекрываюгпихел триилетов с фиксированной стартовой точки Понятие «неперекрывающийся код» означает, что каждый колон состоит из трех нуклеотидов, а последовательно расположенные копаны являются последовательно расположенными триплетами нуклеотипов. Использование фиксированной стартовой точки означает, что синтез белка должен начинаться на одном конце и продолжаться ло лругого, иными словами, различные части копирующей последовательности не могут чита!хм ся независимо.
Если генетический код читается неперекрывающнмися триплетами, возможны три способа трансляции нуклеиновой кислоты в белок, в зависимости от стартовой точки, зле. три рамки считывания. Например, лля после- довательности ЯС6ЯС6ЯС6ЯС6АС6ЯС6 возможны три рамки считывания; Если для считывания используется только одна рамка, то точковая мутация, изменяющая лишь одно основание, изменит только один колон, в котором находится это основани е. При этом в белке изменится всего одна аминокислота, а это не обязательно приведет к полному исчезновению активности белка; активность белка может лишь уменьшиться.
Этим и объясняется тот факт, что замены оснований часто приводят к мутациям типа «)еа)гугу. Вставка же или выпадение одного основания, напротив, изменят рамку считывания всей последовательности, расположенной после мутации, т.е. произойдет «слвиг рамки считывания». Поскольку нуклеотидная послеловательносзь в новой рамке считывания будет полностью отличаться от прежней, последовательность аминокислот в белке изменится сразу после мутировавшего участка. Функция такого белка, вероятно, пропадет совсем, что характерно лля мутаций. инлуцированных акрилинами.
Если акрнциновый мутант образовщу, скажем, в результате добавления одного нуклеотнда, он можщ ревертировать к дикому типу при лелеции эюго нуклеотила. Однако реверсия может произойти и при лелеции другого основания поблизости от мутантного сайта †илн после него. Вторую какую мутацию называют супрессором. На рис. 4З показано, что в этом случае неправильное считывание информации ограничено расстоянием между двумя мутациями. В остальной части белок читается соответственно правильной рамке считывания. Заметим, что в контексте этой работы термин «супрессор» используется в ином смысле, чем обычно (см.
гл, 2). Когда с помощью генетической рекомбинации акридиновые мутации отделяли от их супрессоров, супрессоры (как и сами мутации) проявляли свойства, характерные лля мутагзий со сдвигом рамки считывания. В более обгцем виде все акрилиновые мутации можно разделить на лва типа, обозначив их ( «-) и ( — ). Каждый тип мутаций сам по себе вызывает сдвиг рамки считыва- Л...й.н. З)УВ((й(СВ)й)ЦВ)йСО)й©ОВОО УЗС!В ВСОС д!в д!в ди ыг д!г жа дь дь Вмввкв !+! дйсп:КГСО й)ПС О ИС Оно ОПС ОПС ОПС О д!в дь зн сн еу! Су! Суг еуг Л ° !-! .ВОО:ЕПО':О«ВО.ОСОгЕСО СОС СООСО ыв ыг ы» ыв дЬ Ьг ьвв Двойной мьмув)6ец~мСООС О ОС ОСО.ЙСОдЗСО дь дь звг су! су! з дь ы» ПСОЕ ПП)С Оао В(ОО С ОП С ВЗО.ПСО йсц, Ври дь мв сгг ьы м нь ыв дь дь йсО сцй сцс Ой с О сО асО осп А!в Ьву !.еу Еуз Звг д!а АЬ Рис.
ВЗ Мутации со сдвигом рамки показывают, что генетический код читается триплетами. начиная с фиксированной стартовой точки. Основания, вставленные нлн лвлвгнровзнныв нз послвловзгвяьносгн лихого типа, указаны стрелками илн обввлвны. Оглвяьиые грнплегы обознзчвны пягнугольникнмн серого цвета лля кононов Лнного типа н цвегнымн — лля мугвнгныз кононов Показаны соогввгсгнуюгцнв зми- нокнцлогы ния. Мутации со сдвигом рамки, обусловленные добавлением одного основания, относят к (-!-)-типу. а мутации, обусловленные выпадением одного основания,— к ( — )- типу.
Двойные мутанты типа (+ «- ) или ( — — ) также обладают мутантным фенотипом. Однако при сочетании мутаций (+ — ) или ( — + ) мутации супрессировали лруг друга. Из этих опытов видно, что генетический код читается как последовательность» у которой рамка считывания фиксирована наличием стартовой точки, так что одиночные вставки и пелецин компенсируют друг друга. При лвойных же вставках или двойных Лелециях мутации не компенсируются. Из этого, однако, не ясно, иэ скольких нуклеотилов состоит колон.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
