Биологический каталог




Современная генетика. Том 2

Автор Ф.Айала, Дж.Кайгер

1471 3481 F10/IS 36'?1

VAL SER ALA GLU VAL ASP LEU VAL HIS GLN GLN THR GLN ASN GLN ARG TYR GLY SER SER

GGTTAGTGCTGA В 0 T T G А С TTAGTTCATCAGCAAACGCA В A A T С AGCGGTATGGC T С T T С

3701 3711 3721 3731 3741 37S1

№A F15/5c x2/5

HIS ILE GLY ALA THR ALA LYS ASP ILE SER ASN VAL VAL THR ASP ALA ALA SER GLY UAL

TCATATTG G С G С TACTBCAAABGATATTTCTAATGTCG1CACTGATGCTGCTTCTGGTGT

3741 3771 3781 3791 3B01 3811

Н4ЬА

VAL ASP ILE PHE MIS GLY ILE ASP LYS ALA VAL ALA ASP THR TRP ASN ASN PHE TRP LYS

GGTTGATATTTTTCATBGTATTGATAA A G С T GTTGCCGATACTTGGAACAATTTCTGGAA

3821 3831 3841 3851 3861 3871

68/14

ASP GLY LYS ALA ASP GLY ILE BLY SER ASN LEU SER ARG LYS »**

AOACBGTAA A G С T ВАТВВТАТТВвСТСТААТТТОТСТАСОАААТАА

M#l.,.,_ Зв»1 3»01 3911

Рис. 12.6 (продолжение).

обнаружено, что между генами D и F находится неизвестный ранее ген J, кодирующий относительно небольшой белок (этот белок был также обнаружен в клетках, зараженных фагом). В-третьих, положение границ между генами в двух случаях оказалось отличным от того, которое было предсказано генетической картой. Мутации, на основании которых была построена генетическая карта, расположены таким образом, что только с их помощью было бы невозможно обнаружить, что ген В локализуется внутри последовательности гена А, а ген Е аналогичным образом заключен внутри гена D (рис. 12.7). Таким образом, удалось объяснить казавшееся совершенно парадоксальным наблюдение о том, что общее число аминокислотных остатков в последовательностях всех белков, кодируемых фХ174, превышает теоретически достижимую кодирующую емкость последовательности, содержащей 5386 нуклеотидов. Перекрывание в одной цепи нуклеотидных последовательностей, кодирующих совершенно различные аминокислотные последовательности, обеспечивается трансляцией соответствующих мРНК в различных рамках считывания. Это достигается за счет наличия дополнительных сайтов связывания с рибосомами, необходимых для инициации синтеза новой полипептидной цепи, которые локализованы внутри транслируемых участков мРНК генов А и D.

Локализация транскрипционных единиц генома фХ174, помеченных на рис. 12.7, установлена на основании имеющихся данных о характерных последовательностях промоторных участков ДНК (см. гл. 15). Поскольку в последовательности перед геном В находятся два промоторных участка, то не исключено, что белки, продукты генов А и В, в действительности транслируются с различных мРНК-транскриптов. Однако в случае перекрывающихся генов Е и D имеется только один доступный общий промотор, и, следовательно, для синтеза белка D используется та же молекула мРНК, что и для синтеза белка Е. Расположение участков терминации транскрипции, также отмеченных на рис. 12.7, свидетельствует о том, что в действительности все мРНК-транскрипты генома фХ174 являются полицистронными, т.е. кодируют

Рис. 12.7. Физическая карта генома фХ174. Показана локализация цистронов, кодирующих известные белки фХ174. Обратите внимание на перекрывание цистронов А и расположенного внутри него В, а также цистронов D и Е. Черным отмечено расположение трех промоторов и размеры образующихся транскриптов. Между цистронами Н и А находится очень эффективный терминатор. Между цистронами J и F располагается малоэффективный терминатор, допускающий с заметной частотой продолжение транскрипции за область локализации этого терминатора. Положение термина-торных участков показано цветными линиями.

более одного белка даже в тех случаях, когда нуклеотидные последовательности соответствующих структурных генов не перекрываются. В принципе, исходя из строения генома фХ174, можно допустить, что в нем закодирована структура еще одного белка-продукта гена К, включенного внутрь гена А и перекрывающего конец этого гена и начало гена С. Однако до сих пор этот белок не удавалось обнаружить ни в инфицированных клетках, ни при изучении мутантных фагов. В то же время в клетках, инфицированных близкородственным фагом G4, помимо набора белков, гомологичных всем известным белкам фХ174, был идентифицирован и фаговый белок, гомологичный гипотетическому продукту гена К.

Другим довольно неожиданным фактом оказался наблюдаемый в клетках, зараженных фХ174, синтез дополнительного белка А*. Функция этого белка неизвестна, однако известно, что его аминокислотная последовательность совпадает с С-концевой половиной последовательности белка, кодируемого геном А. Белок А* считывается с мРНК-тран-скрипта гена А, который содержит дополнительный внутренний сайт связывания с рибосомой, расположенный (как показано на рис. 12.6) на подходящем расстоянии от триплета AUG, который таким образом может выступать в роли дополнительного инициаторного кодона. Синтез белка А* происходит с использованием в качестве матрицы той же мРНК в той же рамке считывания, что и для белка А.

Определение нуклеотидной последовательности генома фХ174 позволило существенно расширить представления об используемых в природе способах записи и реализации генетической информации. Дальнейшие исследования показали, что обнаруженные особенности организации генома фХ174 вовсе не уникальны. Так, в геноме фага X были обнаружены перекрывающиеся гены, транслируемые как со сдвигом рамки, так и в той же рамке, аналогично генам А и А* фХ174. Судя по всему, перекрывающиеся гены представляют собой хотя и необычный, но все же довольно распространенный элемент организации генома. Их происхождение может быть связано с процессом эволюции молекул ДНК, на котором в определенных ситуациях могли начать сказываться ограничения на физический размер генома.

Генетические факторы, влияющие на трансляцию кода

Процесс трансляции нуклеотидной последовательности ДНК в аминокислотные последовательности белков осуществляется с помощью сложнейшей биохимической машины. Структура основных составляющих этой машины также закодирована в ДНК в виде генов тРНК, ри-босомных РНК, рибосомных белков и т.п. Эти гены так же, как и любые другие, подвержены мутациям, что дает генетикам возможность использовать такого рода мутации в качестве инструментов для непосредственного изучения механизма трансляции. Те мутации, которые вносят серьезные нарушения в процесс трансляции, без сомнения, должны быть летальными. Однако удается обнаружить и условно-летальные мутации, и такие мутации, которые лишь незначительно сказываются на общем ходе трансляции. Мутации этого типа довольно часто оказываются супрессирующими по отношению к каким-либо другим трансляционным мутациям.

Мы уже встречались с внутригенными супрессорами мутации сдвига рамки, которые сами по себе оказываются также мутациями сдвига рамки. Внутригенные супрессорные мутации другого типа наблюдаются при образовании псевдоревертантов, обсуждавшихся ранее (см. рис. 12.5). Эти мутации затрагивают тот же кодон, что и первичные мутации, и приводят к тому, что исходная аминокислота оказывается заменена на отличную от нее, но также подходящую (для функционирования данного полипептида) аминокислоту.

Мутации, влияющие непосредственно на работу трансляционного аппарата, как правило, затрагивают гены, отличные от тех генов, которые содержат исходные супрессирующие мутации. Супрессирующие мутации такого рода называют внегенными супрессорами. Для них, как правило, характерна аллельная специфичность. Мутации типа amber, ochre и opal, приводящие к возникновению терминаторных кодонов, относятся к классу условно-летальных. Их можно различить по избирательному восстановлению жизнеспособности соответствующих мутантов в системах, несущих специфические супрессорные гены (табл. 7.1). Первые успехи были достигнуты при изучении природы amber-cynpecco-ров. Их можно получать из Su"-штаммов, обрабатывая мутагенами, индуцирующими нуклеотидные замены. Действие amber-супрессоров сводится к предотвращению преждевременной терминации трансляции,

которая происходит на возникших в результате amber-мутаций дополнительных терминаторных кодонах с помощью подстановки определенной аминокислоты. Известно несколько различных amber-супрессоров, в присутствии которых вместо терминации на amber-кодоне может происходить подстановка той или иной аминокислоты (табл. 12.8).

Мутации, супрессирующие иолзепзе-мутации, происходят в генах тРНК. Так, amber-супрессия su3 +, выражающаяся в подстановке тирозина в положение, соответствующее кодону UAG, проявляется в штаммах, несущих мутацию в антикодоновом участке гена тРНКТуг. Обычный антикодон тРНКТуг-это GUA, который, согласно правилам неоднозначного соответствия, узнает тирозиновые кодоны UAc. тРНКТуг штамма su3+ несет антикодон CUA, который «узнает» amber-кодон UAG, и благодаря этому вместо терминации трансляции происходит включение в полипептидную цепь остатка тирозина (рис. 12.8). Однако не все nonsense-супрессоры возникают в результате мутаций в антикодоновом участке генов тРНК. Так, оря/-супрессия, при которой термина-торный кодон UGA узнается как дополнительный сигнал включения

Рис. 12.8. Структура тРНК1*1- Е. coli. Показана последовательность антикодона CUA измененной

тРНКтУг

придающей клеткам способность к amber-супрессии. Нормальный тирозиновый антикодон имеет строение G*UA (знак * означает, что имеет место посттранскрипционная модификация соответствующего основания). (По Goodman И. et а1. 1968, Nature 217, 1019.)

A-OH

С

С

А •С •С

• А •С ?С ?С

• С

с и и С С

ц

G-С-A-С-AG A A G GG:

.* Gp t'AU

A A*

,CUA

Рис. 12.9. Структура ТРНКТГР ИЗ OPATRCY_

пресс

страница 19
< 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
(21.03.2019)