Биологический каталог




Современная генетика. Том 2

Автор Ф.Айала, Дж.Кайгер

м гЛ-мутантов фага Т4. Полученные ими результаты были впервые представлены на Биохимическом конгрессе в 1961 г. Они изучали гЛ-мутации, полученные с помощью профлавина. Интерес к профлавин-индуцируемым мутациям был обусловлен тем, что эти мутации, как считалось, возникают в результате изменений в нуклеотидной последовательности ДНК, не связанных с замещением отдельных нуклеотидов. Основанием для такого представления послужили особые свойства профлавин-индуцированных мутаций, которые заметно отличают их от мутаций, полученных при действии мутагенов другого типа. Мутагены-аналоги нуклеиновых оснований - 2-аминопурин и 5-бромурацил вызывают мутации при включении в состав ДНК вместо нормальных нуклеотидов. Считалось (и как оказалось в дальнейшем вполне справедливо), что мутации, вызываемые этими мутагенами, представляют собой результат замещения отдельных оснований. Подтверждением этому служил тот факт, что те же самые вещества способны индуцировать и реверсию полученных с их помощью мутаций к исходному дикому типу (см. гл. 20). В то же время для профлавин-индуцированных мутаций реверсии к дикому типу под действием мутагенов, аналогов оснований, практически не наблюдается (табл. 12.2). Мутации этого типа ревертируют или спонтанно, или с более высокой частотой при действии профлавина. То, что профлавин-ин-дуцированные мутации вообще способны к реверсии, свидетельствует о том, что они являются результатом точечной мутации, а не более или менее протяженной делеции (различия между этими видами мутаций уже обсуждались в гл. 6). Крик и Бреннер предположили (и, как оказалось, также совершенно справедливо-см. гл. 20), что профлавин вызывает включение (инсерцию) или удаление (делецию) одной нуклеотидной пары из последовательности ДНК. Последующие эксперименты подтвердили эту гипотезу и позволили сделать очень важные выводы о природе генетического кода.

Мы проследим за историей изучения одной из индуцированных про-флавином r/7-мутаций, полученной в группе Крика и Бреннера и обоТаблица 12.2. Индукция реверсий у группы гЛ-мутантов фага Т4, способных ревертировать спонтанно

Мутаген, использованный для индукции г//-мутаций

Число испытанных г//-мутантов

Доля r/J-мутантов, ревертиро-вавших в присутствии 2-амино-пурина и 5-бромурацила, %

2-Аминопурин

5-Бромурацил

Гидроксиламин

Азотная кислота

Этилэтансульфонат

Профлавин

Спонтанные мутации

98 64 36 47 47 55 НО

98 95 94 87 70 2 14

По Freese Е. 1961. 5-й Международный биохимический конгресс, Москва.

значенной FC0. Эта мутация картируется в В-цистроне недалеко от границы с Л-цистроном (рис. 6.4). При росте ^СО-мутанта на пермиссив-ном хозяине Е. coli В с относительно низкой частотой наблюдается возникновение спонтанных ревертантов, которые можно обнаружить по способности к бляшкообразованию на рестриктивном хозяине Е. coli К (X) {rll FC0 -»• rII<<+>). Однако, как оказалось, большая часть этих «ревертантов» не являются истинными. Так, при совместной инфекции пермиссивных клеток псевдоревертантным и диким фагом (скрещивание 1, см. ниже) частота возникновения rll-мутантных фагов в потомстве значительно превышает частоту спонтанных мутаций к г//-фенотипу:

Скрещивание 1

Родители: г/Г+>> х rll + Потомство: rll + , г//а и rift

Изучение дочерних гЛ-мутантных фагов, возникающих при скрещивании 1, показало, что они расщепляются на два класса, обозначенные здесь индексами аир. Скрещивание 2 (см. ниже) показало, что мутанты класса а-это исходные FCO-мутанты, поскольку при рекомбинации между а и FC0 в потомстве не обнаруживаются фаги с диким фенотипом. При скрещивании 3, напротив, происходит образование рекомби-нантов дикого типа, то есть rift представляет собой новый класс мутаций, которые мы будем называть FC1.

Скрещивание 2: rlla х rllFCO

Результат: отсутствие rll+ -рекомбинантов Скрещивание 3: rift х rllFCO

Результат: образование rll + -рекомбинантов

На основании этих опытов можно заключить, что псевдоревертанты ri7<<+>> являются не истинными ревертантами, а двойными мутантами типа FCO FC1, имеющими дикий фенотип, т.е. способными формировать негативные колонии на Е. coli К(Х). Мутация FC1 картируется в В-цистроне очень близко к FC0. Эти две мутации являются внутри-генными и взаимно-супрессорными.

Аналогичным образом исследовали поведение новых гЛ-мутаций FC1. При росте FC1 на пермиссивном хозяине также происходит спонтанное образование псевдоревертантов, которые, как показали аналогичные опыты по скрещиванию, оказались двойными rii-мутантами. Таким образом, псевдоревертанты FC1 содержат двойную мутацию FC1 FC2, причем возникшая новая /"С2-мутация и мутация FC1 — взаимные супрессоры. Многократно повторив аналогичные серии опытов, Крик и Бреннер получили целый ряд гЛ-мутантов этого типа: FC3, FC4, FC5 и т.д. Каждая из мутаций FC(n) сама по себе определяет обычный мутантный фенотип rll, и каждая мутация FC{n) способна к взаимной внутригенной супрессии с мутациями FC(n — 1) и FC(n + 1). При этом мутация FC(ri) была выделена именно по способности обуславливать «реверсию» мутации FC(n — l); сама же мутация FC(n) «ре-вертировалась» под действием обнаруженной на следующем этапе мутации FC(n + 1). Рекомбинация между различными мутантами в серии FC позволяет получить различные варианты двойных мутантов. Фено-типические свойства сконструированных двойных мутантов приведены в табл. 12.3. Заметьте, что комбинация двух мутаций, из которых одна четная, а другая нечетная, приводит к проявлению дикого фенотипа

(взаимная супрессия), в то время как пара четных или пара нечетных мутаций дает мутантный фенотип (отсутствие супрессии).

Последнее наблюдение о том, что как четные, так и нечетные мутации не супрессируют друг друга (например, в паре FC1 FC3), но каждая из них супрессирует мутацию другого типа (например, в паре FC2 FC3), очень важно с точки зрения понимания природы возникновения фенотипа, проявляемого тройными мутантами. Комбинация трех четных или трех нечетных мутаций приводит к проявлению дикого фенотипа, например в комбинации FCO FC2 FC4 или FC1 FC3 FC5. То есть три мутации, каждая из которых в паре с любой из двух других мутаций не приводит к взаимной супрессии, присутствуя одновременно в виде тройной комбинации, проявляют способность к внутригенной супрессии. Напротив, комбинации из одной четной и двух нечетных или одной нечетной и двух четных мутаций приводит к проявлению мутантного фенотипа.

Для объяснения этих явлений были выдвинуты следующие предположения.

1. Исходная мутация FC0 представляет собой делецию или вставку одной нуклеотидной пары. Внутригенная супрессия FC0 достигается при включении одной дополнительной нуклеотидной пары (если FC0-деления) или при делеции одной нуклеотидной пары (если FC0- вставка).

2. Считывание нуклеотидной последовательности при трансляции кода начинается в фиксированной точке гена и идет последовательно кодон за кодоном. Поэтому удаление или включение одной нуклеотидной пары автоматически приводит к сдвигу рамки считывания. При этом последующие нуклеотиды включаются в состав кодонов с измененным за счет сдвига смысловым значением. Это означает, что между кодонами, вероятно, нет «знаков препинания». Таким образом, профлавин относится к числу мутагенов, вызывающих сдвиг рамки.

3. При синтезе полипептидов основания считываются тройками, т. е. ко-доны имеют триплетную природу.

4. Все или большая часть из 64 возможных триплетов кодируют какую-нибудь аминокислоту, то есть код действительно является вырожденным (более одного триплета кодируют одну и ту же аминокислоту).

Когда была выполнена работа, ни о существовании мРНК, ни о ее роли в процессе биосинтеза белка еще ничего не было известно. Однако на следующем примере можно продемонстрировать, как с помощью сформулированных выше постулатов удается интерпретировать свой

ства, проявляемые мутантом FC0 и его производными. Пусть участку В-цистрона, в котором картируются мутация FC0 и супрессирующие ее мутации, соответствует следующий фрагмент некоторой гипотетической последовательности мРНК:

CAU CAU CAU CAU CAU CAU CAU CAU CAU CAU

rll +

Левый триплет фиксирует рамку считывания таким образом, что данная последовательность кодирует пептид, состоящий из остатков гистидина His—His—His... Теперь допустим, что мутация FC0 приводит к делении А во втором ко доне:

CAU CUC AUC AUC AUC AUC AUC AUC AUC AU

rllFCO

Тогда, начиная со второго триплета, будет считываться совершенно иная аминокислотная последовательность. Если образовавшиеся после сдвига рамки кодоны будут не иоияеизе-кодонами, то будет синтезироваться некий, скорее всего нефункциональный, полипептид, в данном случае-His—Leu—Не—Не... Вообще говоря, если бы код был невырожденным, то сдвиг рамки в большинстве случаев приводил бы к возникновению nonsense-кодонов. Далее предположим, что мутация FC1 соответствует включению дополнительного нуклеотида U в четвертый кодон. Это приводит к восстановлению рамки считывания:

CAU CUC AUC AUU CAU CAU CAU CAU CAU CAU

rllFCOFCl

Образующийся полипептид будет отличаться от полипептида дикого типа тремя соседними аминокислотами и иметь последовательность His—Leu—Не—Не—His... Если эти аминокислотные замены затронули относительно несущественный с точки зрения функции участок белка (что касается рассматриваемого участка В-цистрона, это действительно так), то образующийся полипептид может проявлять активность белка дикого типа. Рекомбинационное расщепление FC1 и FC0 позволяет получить матрицу FC1

CAU CAU CAU CAU UCA UCA UCA UCA UCA UCA U

rllFCl

кодирующую полипептид, большая часть структуры которого His— —His—His—His—Ser—Ser—... отличается от структуры белка дикого типа. Ясно, что при сочетании трех нуклеотидных делеций или трех вставок на достаточно близком расстоянии друг от друга рамка считывания остается неизменной практически для всей матрицы. Например, делеция второго, третьего и четвертого А приводит к следующей структуре мРНК:

CAU CUC UCU CAU CAU CAU CAU CAU CAU

которая будет кодировать функциональный полипептид His—Leu—Ser— —His—His...

Важн

страница 13
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75

Скачать книгу "Современная генетика. Том 2" (5.25Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(24.08.2019)