Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Были подобраны такие условия опыта„когда прн совместном инфицировании бактерий двумя гП-мутантами фага потомство образуется лингь при условии, что в результате рекомбинации мутантных фатов появится фаг дикого типа. Частота рекомбинации при этом также зависела от расстояния между мутациями, как и в случае эукарнотической хромосомы. Высокая разрешающая способность этого подхода, благодаря селективной методике, позволяет количественно оценить даже самые редкие рекомбинационные события, а это дает возможность измерять расстояние по карте для любой пары мутаций. (Елннственным ограничением этого метода является частота обратных мутаций, или «реверснйть к дикому типу.

Эта частота составляет примерно 00001; . Таким образом, чтобы достичь минимального уровня измерений, превышающего в ГВ раз фон спонтанных мутаций, можно измерять только рекомбинационные частоты выше 0,001;о) Было проанализировано примерно 2400 мутаций, что дало возможность идентифицировать 304 различных мутантных сайта. (Если две мутации не рекомбиннровали между собой, их принимали за две спонтанные мутации одного и того эгсе генетического сайта.) Исследованные мутации можно было расположить в линейном порядке. Из этого следовало, что сам ген имеет тот же линейный особое состояние хромосомы обсуждается в тл.

28). Относительное чис- ло дисков пропорционально фнэической длине каждан хромосомы, так же как относительное число единиц карты. принцип устройства, что н гены в хромосоме. Из этих данных вытекает, что генетическая карта линейна как внутри генов, так и между ними, т.е, она представляет собой непрерывную последовательность, включающую в себя все гены. Один ген- один белок До 1945 г. было лишь известно, что гены — это основные единицы наследственности. Но каким путем они выполняют свою функцию, оставалось неясным.

Гены можно было идентифицировать, только исходя из мутаций, вызывающих некоторые отклонения от нормы в фенотнпе, причем степень отклонения варьировала от изменения одного признака (такого, как цвет глаз) до крайне резких морфологических перестроек, затрагивающих ряд тканей организма. Почти во всех случаях эффект мутации анализировали только на описательном уровне. Однако предполагали, что существует некоторая общая основа мутационных воздействий.

Идея о том, что действие мутационных факторов опосредовано ферментами, возникла почти одновременно с возрождением генетики. В работах, проведенных с 1902 по 1908 гч Геррод (Оаггог)) высказал мнение, что болезнь человека-алкаптонурия †обусловле нарушением какойто метаболической реакции, катализируемой ферментом. Его фраза — «врожденные ошибки метаболизм໠— заключает в себе концепцию, согласно которой генетический дефект может привести к нарушению определенного метаболического процесса, обусловливая тем самым наблюдаемый фенотип.

В последующие три десятилетия накопились примеры влияния специфических мутаций на определенные биохимические реакции. Основная трудность исследований этого периода состояла в том, что приходилось довольствоваться случайно отобранными мутациями, не всегда пригодными ддя биохимического изучения. Систематические попытки связать гены с ферментами предприняли Бидл и Эфрусси (Веас)!е, Ер)триза!) в тридцатых годах, когда онзГУбтановили, что нормальная красная окраска глаз у дрозофилы развивается в результате серии дискретных стадий и что блокирование этого про- Часть 1. Природа генетической информации | Трнатоф Нармнян Гяяракен к | Мутант мпянам ннуреннн ннурзннн Корнчневмн пчпягнг Рис.

!.)2, Гены контролируют метаболические реакции. действие лвух мутаций, звтрвгиввюШий окраску глез у ц юс(аларамег, нарушает различные стадии преврвШения триптогрвнв в коричневый пиг- мент. Квжлвя мутация инвктивирует опрелеленный фермент, выполняю- ший соответствуюшую ревкцию При этом пронсхолит нвкооленне про- межуточного пролуктв, который влияет нс окрвску глез цесса на разных стадиях приводит к образованию различных мутантных окрасок. Но еше довольно долго не удавалось выяснить весь путь бносннтеза пигмента. Бидл и Татум (Веа(1!е, Тагшп) попытались подойти к проблеме с другой стороны. Билл вспоминает: «Неожиданно мне пришло в голову, что можно перевернуть ход исследований и, вместо того чтобы пытаться разобраться в химии известных генетических повреждений, нам следует отобрать мутантов, у которых блокированы известные химические реакции.

Хеигокрогл была подходящим объектом для такого подхода, так как ее можно было вырастить в культуральной среде известного химического состава». Таким образом, с помощью рентгеновского облучения были нндуцированы мутанты !у*еиголрогл, не способные расти на минимальной среде. Биохимическую природу дефекта можно было установить. Для этого было достаточно определить, добавление какого именно вещества в срелу позволяе~ расти мутантному штамму.

Бцдп устах новлено, что у каждого му~апта блокирована определенная метаболнческая с~адия и каждой такой,. стадии у штамма дикого типа соответствовал один определенный фермент. Есля какой-то субстрат утилизируется в результате целой серии метаболических реакций, мутация, нарушающая любую из этих реакций, может блокировать всю серию реакций. Об этом свидетельствует накопление метаболнческого предшественника того соединения, которое образуется на блокированной ступени синтеза. На рнс. 1.12 изображен пример пути бносинтеза глазного пигмента дрозофнлы, последовательные этапы которого хорошо согласуются с рассмотренной выше схемой. К 1945 г. результаты этого анализа легли в основу гипотезы: «Один геи-один фермент».

Согласно этой гипотезе, каждую метаболнческую ступень каталнзирует отдельный фермент, за образование которого отвечает один ген. Мутация в гене може~ привести к потере активности соответствующего белка. Поскольку мутация- событие случайное и, следовательно, может повреди~ь любой участок гена, то наиболее вероятно, что она нарушит функцию гена. Поэтому в результате большинства мутаций образуются нефункциональные гены.

Однако это отнюдь не единственное последствие мутации: в результате мутации иногда происходит не потеря функции, а ее изменение. С этих позиций легко объяснить природу рецесснвных мутаций: у ннх нарушена функция гена, потому что мутация препятствует образованию нужного фермента. Однако, как показано на рис. 1.13, в гетерознготе, содержащей один геп дикого типа и один мутантный ген, ген дикого типа может обеспечить необходимую функцию. Поэтому ген дикого типа доминантен. (Инымн словами, для образования необходимого количес»лна белка достаточно наличия одного аллеля дикого типа.

Если же это не так, т.е. когда один аллель обеспечивает меньшее количество белка, чем то, которое имеет место прн наличии двух аллелей, наблюдается промежуточный фенотнп. В таких случаях ген дикого типа только частично доминантен нлн кодомннантен.) Прямого доказательства того, что ген действительно детерминирует структуру белка, пришлось ждать до !957 г., когда Ингрем ((пугаю) показал, что серповидно- клеточная анемия, наследуемая как моногенный признак, обусловлена изменением аминокислотного состава белка гемоглобина.

Некоторые белки состоят более чем из одной субъеднницы. Их называют мультимерными. Если субъеднннцы белка одинаковы, то белок -гомомультямер, детерминируемый одним геном. Если же субъеднннцы белка различны, то белок называют гетеромультимером. Гемоглобин служит примером белка, состоящего более чем из одного типа полипептидных субъединиц. Группа тема связана с двумя а-субъединнцами и двумя ()-субъеднннцами. Каждый тип субъединиц — иная полипептидная цепь и продукт другого гена. Таким образом, функция гемоглобина может быть подавлена мутацией в любом из генов, копирующих либо пэ либо ()-субъеднницу.

В связи с этими данными гипотеза «однн ген — один фермент» была сформулирована в более общем виде, применительно к любому гетеромультимерному белку. Теперь она получила более точное выражение: ягодин ген — одна полипептндная цепь». Новое определение: цис!рои Если рецесснвная мутация — это любое изменение в гене, препятствующее образованию активного белка, то в каждом гене может произойти множество таких мутаций, так как мно(не аминокнслотные замены могут суще- Мумнз зя гомазнготз Гетеразяготз Л ине гнп Рис. !.!3. 1 сны кодируют белки.

У особей никого типа обв гена активны (окрвшснныо полоски) и пролуцируют белок. В гетерознгше ломинвнтный сллель активен и тоже пролуцирует белок, но рецессивный вллель (светлея полоска) не дает активного белка. В гомозиготе, несущей лвв рецессивньж влгюля, совсем нет соответствующего белка и данная функция полностью отсутствует.

Характеристики

Список файлов книги