Фогель, Мотульски - Генетика человека - 2 (947312), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Всего было описано 593 случая этой болезни у женщин и шесть у мужчин, имевших нормальные кариотипы Х т'. Распределение пораженных участков кожи было сходным у ицдивидов обоего пола и напоминало мо- л т л б л т ! ! ! ! Рвпликзцля с Гзмвтз с мутзцлвй в полулроматляв б !!!! лгьт !!!! Рвпликзция л явление, прлволящвв к пбрвзовзллю моззл кз СС»л т л т л т»вЂ” !!!! Рве.
5.22. Возникновение мутации в иолухроматиле: замена основания в одной лолухроматиде, происходящая во время последнего перед мейозом цикла реплвкацив ДНК. В первом делелли дробления муталтлвя полухрсматяда дает начало клону клеток, имеющих генную мутацию; нормальная полухромвтидв приводит к образованию клона нормальных клеток. Данный индивид будет мозаикам с соотнощениел» нормальной и мутантной ткани 1:!. заичный рисунок на шкурках мышей, хомячков и кошек, гетерозиготных по некоторым Х-сцепленным генам. Кроме того, случаи заболевания мужчин носили спорадический характер. Тот факт, что больные мужчины обнаруживают большое фенотипическое сходство с женщинами-мозаиками, мозаицизм которых обусловлен эффектом Дайан (см.
разд. 2.2.3.3), делает вероятным предположение, что эти мужчины также являются мозаиками и что соответствующая мутация произошла на ранней стадии эмбрионального б. Мутации 188 развития. Подобные случаи хорошо объясняются гипотезой о мутациях в полухроматидах Г7603. 5.1.4. Теплые мутации: яиилиз ии молекулярном уровне Анализ нуклеотидных последовательностей ДНК и аминокислотных последовательностей позволяет уточнить представление о механизмах возникновения мутаций.
При этом особенно информативными оказались варианты гемоглобина человека (разд. 4.3). Большинство известных мутаций возникло в результате замены одного основания на другое; меньшинство возникает вследствие делеций нескольких пар оснований, сдвига рамки считывания, элонгации полипептидной цепи, обусловленной мутацией в терминируюшем кодоне, и рекомбинационных событий, приводящих к мутацнонноподобным эффектам (гемоглобин типа 1.ероге).
При переходе на молекулярный уровень снова возникает множество вопросов, некоторые из которых нам уже известны нз обсуждения исследований на фенотипическом уровне. 5.!.4.1. Частоты коданных мупчаний Какова вероятность мутирования данного кодона в определенном направлении, приводящего к замене одной аминокислоты на другую? Перепл попытка ответить на этот вопрос. Один из авторов данной книги (А. Мотульски) когда-то писал (15633: «В идеале такие расчесы можно проводить самым прямым путем, определяя частогу лавного варивцга в популяции и тестируя родителей. В болывивсчве случаев олин яз родителей передаст вариант своему ребенку. Можно предполагать, что в семьях, где оба родителя вормальцы (це исключая цри этом возможность ложного отцовства), произошла мутация йе потоп. В то время когда проводились описанные ниже расчеты, еше не было результатов крупномасштабных популяционных исследований, выполненных с применением электрофореза.
Поэтому частоту мутаций приходилось оценивать более косвенным путем по частоте редких вариантов в популяции (1:2000), ч.е. по доле возможных вариантов, выявляемых с помощью электрофореза, и немногим мутациям, обнаруженным при изучении одной определенной группы вариантов, приводяших к метгемоглобннемиям, обусловленным НЬМ различных типов.
Оценка порядка величины частоты кодонных мутаций, полученная для определенной нуклеотидной замены с учетом всех этих моментов, составила ц" = 2,5 х 10-'. Это число представляет собой вероятность замещения данного основания другим определенным основанием, в результате которого одна аминокислота меняется на другую. Такой же косвенный подход применялся в работе, выполненной позднее и обобщившей материалы о мутациях де попо в случае НЬМ и нестабильных гемоглобинов, идентифицированных как мутанты де цоцо [16431 (см.
также разд. 5.1.3.3); в ней было проведено сравнение числа больных, выявленных в данной стране, с общим числом индивидов, родившихся в этой стране в течение одного или двух поколений. Авторы отдавали себе отчет в том, что оценка, основанная на столь ограниченных данных, может дать только очень грубое приближение к реальной величине. При ее вычислении предполагалось, например, что они действительно обнаружили всех больных, родившихся в этих популяциях ца проч.яжении определенно~о временно~о периода. С другой стороны, неясно, все ли больные, изучавшиеся в этой работе, на самом деле являются мутантами г!е пото; тестирование на отцовство проводилось только для 19 из 55 обследованных больных, При всех этих оговорках, частота мутаций для отдельных нуклеотидов оказалась равной 5,3 х 10 з в случае нестабильных гемоглобинов де ного, 10,0 х !О ' в случае а-мутантов н 18,9 х!О ' в случае !)-мутантов, откуда следует, что частота нуклеотндных мутаций в случае мутаций г)е пото, возникших в !)-цепи, вычисленная на основе объединенных данных о нестабильных НЬ и В-мутантах, равна 7,4 х 1О'.
Теперь эту оценку можно зкстраполиро- 186 б. Мутации вать на весь ген НЬ)3 (исключая, конечно, мутации других типов и в особенности те нз ннх, которые происходят вне транскрибнруемого участка ДНК и приводят к !3-талассемням). Частота, полученная в результате такой экстраполяции, составляет 8,6 х х 10 ' на ген В-цепи.
Повторяем еше раз, что эта оценка представляет собой очень грубое первое приближение к фактической частоте, основанное на скудных данных и произвольной экстраполяции. Оценка частоты колонных мутаций была получена с применением совершенно иного (и тоже косвенного) подхода — из скорости эволюции глобиновых псевдогенов, поскольку было показано, что в отсутствие отрицательного отбора скорость замены кодон» в процессе эволюции равна частоте мутаций (см. обсуждение «нейтралистской» гипотезы Кимуры в разд.
7.2.3). Итоговая оценка, равная 5 х 10 ", удивительно сходна с другими оценками. Оценка на основе более прямых данных. В Японии получены данные о громадной популяционной выборке, состоящей из нескольких сотен тысяч человек, использовавшиеся для оценки частоты мутаций 1!498; 1510; 1702; 15113.
Частота редких вариантов в этой выборке равна 1:5000, а доля мутаций с(е почо среди всех вариантов составлЯет '7'сж Отсюда следУет, что частота кодонных мутаций равна )с" = 5 х 10 '. Четыре полученные оценки, несмотря на то что данные, на основе которых они вычислялись, очень ограниченны, удивительно хорошо согласуются друг с другом. При зестировяняя новорожденных ва вяследствеввые болезни метаболизма был обнаружен и подтверждая проверкой отцовства один мутант де почо -вариант НЬа (вз 25000 образцов„пролвялизяровавяых на варианты гемоглобивов) (13731.
Теоретически этот подход позволяет обнаружить мутации в десяти родительских генных хокусая (10, 2а а 27 у каждого родителя), однако зяектрофоретичесяий метод не выявляет всех ямеюшахся мутаций. Как сравнивать частоты кадонпых мутаций с оценками, оспованными па признаках фенатипическага уровня? Сравнение этих оценок с оценками частот мутаций, рассчитанными по данным о специфических фено- типах (табл. 5.8), показывает, что все последние имеют один порядок = 1 х 1О Однако эти частоты основаны на материалах об относительно распространенных фенотипах, хорошо подходящих для расчетов частот мутаций. Как было показано выше, средняя частота возникновения мутаций в случае визуально диагностируемых патологических фенотипов, вероятно, ближе к 1 х 10 на гамету, чем к 1 х 10 ' или более низкой величине (разд.
5.1,3.2). Эта величина приблизительно в 40-400 раз больше оценок частот кодонных мутаций, однако на первый взгляд она вполне сравнима с приведенной выше оценкой для гена НЬ)3, полученной в результате экстраполяции. Очевидно, это объясняется тем, что классические фенотипы представляют собой результат большого числа мутационных событий, произошедших в одном гене. Как показало изучение полипептидных цепей, есть гены более длинные и более короткие. Кроме того, 100 — 1000-кратные различия по порядку величины между частотами кодонных и генных мутаций вполне соответствуют теоретически ожидаемым, если вспомнить, что некоторые мутации гемоглобинов не приводят к сколько-нибудь выраженному изменению фенотипа.
Однако при проведении таких сравнений нужно учитывать следующее: 1) некоторые фенотипы, перечисленные в табл. 5.8, возможно, сформировались под влиянием двух или даже большего числа генетических факторов; 2) опыт медико-генетического изучения вариантов гемоглобина показал, что не все мутации одного и того же гена должны приводить к идентичным илн даже похожим фенотипам. Фенотип, возникший в результате мутации, зависит скорее ог специфического функционального изменения соответствующего белка (разд. 4.3).
Например, мутация в гемоглобиновых генах может приводить к 1емолитическим анемиям, эритроцитозу или вообще не вызывать никаких клинических симптомов. Не удивительно, если окажется, что различия между частотами «классических» мутаций для разных фенотипов объясняются тем, что в случае одних генов очень многие или даже б Мутации 187 ВО Сдвиги рамки очигмм- нип Замены отдель нык оо новании Видимые делеции почти все мутации приводят к одному и тому же специфическому фенотипу, тогда как в случае других генов изучаемый фенотип возникает в результате одной- единственной или очень немногих мутаций Кроме того, гены различаются по длине Ожидаемое в ближайшее время увеличение производства ДНК-зондов поможет решить эти проблемы в ходе исследований на уровне ДНК Относительные частоты мутаций разных молекулярных типов в гемоглобиноеых генах Как отмечалось выше и подробно разъяснялось в разд 4 3, мутации, изменяющие гемоглобиновые гены, можно разделить на различные молекулярные типы Приняв предположение, что относительные числа мутаций разного типа, зарегистрированных к настоящему времени, более или менее репрезентативны в отношении средней частоты их возникновения, мы можем оценить относительные частоты мутаций (рис 5 23) Эти относительные частоты мутаций дают лишь грубое приближение к фактическим величинам Основными источниками смешения являются (1) широкие доверительные интервалы частот кодонных мутаций для отдельных аминокислотных Рве.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
