Фогель, Мотульски - Генетика человека - 1 (947311), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Они содержат рибосомы, которые по размеру меньше (708), чем рибосомы цито- плазмы !808). Эти и другие факты привели к гипотезе, что митохондрии происходят от микроорганизмов, ко~орые на ранних этапах эволюции вступили в симбиотические взаимоотношения с эукариотической клеткой, а затем были интегрированы, но еще сохраняют свои специфические особенности. Геном митохондрий. Давно известно, что митохондрии имеют собственную ДНК н собственные гены, например, для транспортной РНК. С другой стороны, многие, но не все митохондрнальные ферменты кодируются ядерными генами.
Совсем недавно в лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского центра в Кэмбридже была полностью расшифрована последовательность ДНК н выяснена организация генов в мнтохондрнальном геноме человека 11293), рнс. 2.99). Оказалось, что геном митохондрий представлен кольцевой молекулой ДНК, содержащей 16 569 нуклеотндных пар. В совал генома входят гены 125- н 165-рРНК, 22 различных тРНК, субъеднннц !, Н н Ш оксндазы цнтохрома с„субьединицы 6 АТРаэы, цнтохрома 6 н девяти других пока неизвестных белков. В про- Рис. 2.98.
Электронно-микроскопическая фотография митохондрии при увеличении х 53 000. Стрелки указывают на наружную и внутреннюю мембрану. 1По Вйе!зеп е! н1.. Енпдашеп1а1 сопсерц о1 В!о1ойу, )н)еэ«уогй, %!1еу, 1970.) 2. Хромосомы человека 147 тнвоположность ядерному геному (разд. 2.3.1.1) нуклеотидная последовательность митохондрий характеризуется весьма экономной организацией: в ней нет или имеется очень мало некодирующих участков. Кроме того, в митохондриальной ДНК транскрибируются и транслируются обе цепи.
Во многих случаях триплет, определяющий терминацию транскрипции, не закодирован в ДНК, а создается посттранскрнпционно. И наконец, по ряду характеристик генетический код митохондриальной ДНК человека отличается от универсального: 1)ОА кодирует трнптофан, а не терминацию транскрипции, А()А кодирует метионин, а не изолейцин, АОА и АОО являются стоп-кодонами, а аргинин не кодируют. Существенно также, что в третьей позиции кодонов, которая является основным источником вырожденности кода, А или С (по сравнению с О или Т) встречаются чаще, чем в ядерном геноме.
Полиморфизм ДНК и наследственные болезни, связанные с митахандриальными мутациями. Расшифровка нуклеотидной последовательности митохондриального генома человека ускорила выявление в нем полиморфных сайтов рестрикции (разд. 2.3.2.7, см. разд. 6.1). Бланк н соавт. 1305) для анализа ДНК использовали 12 рестриктаз.
В группу испытуемых входило 112 человек, принадлежащих разным расовым группам. Скринировали суммарно 441 сайт рестрикции. Из всех исследованных сайтов 163 оказались полиморфными, т.е. присутствовалн у одних и отсутствовали у других индивидов. Остальные 278 сайтов оказались константными.
Полиморфизм наблюдали во всех частях генома. Кроме того, обнаружены расовые различия в отношении частотьг ряда полиморфных вариантов 1336; 3053. До настоящего времени генетическая рекомбинация митохондриальной ДНК человека не обнаружена; если она и происходит, то, вероятно, очень редко. Следовательно, рестрикционный полиморфизм митохондриальной ДНК в популяции отражает картину ее мутационной истории. Это означает, что, сравнивая популяции по полиморфизму этого типа, можно определить нх Ряс.
2.99. Матохондряальный геном человека представляет собой двухцепочечное кольцо. Целя отличаются по нх плотности в граляенте СвС1: тяжелая !Н) н легкая (1.). Стрелки показывают направление транскрипции. Начало стрелок совпадает с сайкам промотора. Участки, обозначенные жирной линией, содержат идентифицированные гены двух молекул РРНК; гены Со1, СоП н СоП1 лля субъеляниц оксадкзы цито- хрома с; лля субъелялнцы 6 АТР-сянгазы и лля цятохрома Ь. Гены тРНК лля различных аминокислот обозначены точками. 1.-цепь содержит ь генов тРНК.
Пустые участки, вероятно, кодируют еще неялентнфяцированные гены. (По Кйррегз, Мо!е!сц!аге Сгепег!!г, 41п ед., !985.) происхождение и историю много точнее, чем на основе анализа полиморфнзма классического типа (разд. 6.2.3). Большое количество митохондрий содержится в ооцитах, тогда как в спермни их только четыре.
Прн оплодотворении этя митохондрии не попадают в ооцит. Следовательно, все митохондрии во всех клетках любого индивида имеют материнское происхождение 13601. В связи с этим возникает вопрос, может ли мутация в митохоцдриальной ДНК быть причиной наследственного заболевания. Такая патология должна передаваться только от матери всем ее де~ям (разд.
3.15). Представляется, что такой тнп наслело- 148 2. Хромосомы человвкв вания маловероятен, ведь каждый ооцит содержит множество митохондрий, и если в одной из них произошла мутация, все остальные остаются немугантными и, следовательно, не должно быть никакого фенотипического эффекта. С другой стороны, такой же аргумент справедлив и в отношении рсстрикционного полиморфизма митохондриальной ДНК. Однако полиморфизм этого типа наследуется всеми детьми от матери, причем все митохондрии одного индивида генетически однородны.
Какова причина этого пока непонятного явления? Может быть, все митохондрии ооцита являн)эся потомками одной стволовой митохондрии? 2.3.6 Нова» ге»ет»ка и канне»п»» геня Ма гекулнрнач цитагенетика. Методы новой генетики важны не только для изучения структуры генов, они оказывают все возрастающее влияние на эффективность цитогепетической диагностики. Например, мелкие хромосомпыс аберрации, такие, как делеции и транслокации, идентифицируются теперь намного точнее, чем в недавнем прошлом. Мелкие делеции, не выявляемые классическими методами, в настоящее время можно обнаружить, если имеется ДНК- зонд для делетированного участка.
Возможна также очень ранняя (8 — 10 недель беременности) пренатальная диагностика пола эмбриона с использованием У-специфического ДНК-зонда, биопсии ворсин хорнона (разд. 9.1) и методики Саузерна. Получены новые, впечатляющие данные относительно структуры, фнлогенетических взаимосвязей и эволюции обеих половых (Х и У) хромосом (разд. 3.4). Новая технология несомненно должна войти в арсенал средств тех учреждений, которые занимаются генетическим консультированием и пренатальной диагностикой. Современная служба медико-генетической помощи остро нуждается в специальном дорогостоящем оборудовании н хорошо обученном персонале. Готово ли общество к крупномасштабным затратам на такую службу? Как поступать слаборазвитым странам, у которых и без того имеется множест- во неотложных зкономических трудностей? Возникают и совершенно новые проблемы. Например, в некоторых популяциях еще существуют традиции, согласно которым сыновей предпочитают дочерям.
Не приведут ли появившиеся возможности осуществлять выбор пола детей к сложным и непредвиденным последствиям? Чта такое ген? (рис. 2.100). В классической генетике ген рассматривался как единица мутации, рекомбинации и функции. Принято было считать также, что гены расположены в хромосоме в линейном порядке подобно бусинкам на нити. Однако детальный генетический анализ показал, что такое представление является упрощенным; например, у дрозофилы два тесно сцепленных мутантных гена, будучи на одной хромосоме (т.е.
в цис-положении), дают меньший фенотипический эффект, чем те же две мутации, расположенные на гомологичных хромосомах (т.е. в три»с-положении). Нередко фенотипический эффект и вовсе отсутствовал. Гены, демонстрирующие такой цис-транс-эффект, были названы псевдоаллелями 1см. также разд. 3.5.1; рис. З.ЗО). В дальнейшем биохимический анализ показал, что цис-транс-эффект возникает в том случае, когда две мутации затрагивают разные сайты в пределах структурного гена, кодирующего один простой белок. Когда две такие мутации находятся в цис-положении, гомологичный нормальный ген способен контролировать синтез функционально интактного белка. С другой стороны, когда две мутации находятся в транс-положении, интактный белок не образуется.
Развитие молекулярной генетики в 50-е гт. сделало необходимым введение новой терминологии. По предложению Бензера (1957; [5691) единицу рекомбинации стали называть реконом, единицу мутации — мутоном, а единицу функции — цистроном (по цис-транс-эффекту). В последующие годы было показано, что рекон и мутон соответствуют отдельному нуклеотиду -самой маленькой единице генетического материала, тогда как цистрон соответствует фрагменту ДНК, кодирующему одну полипептидную цепь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
