Биологический каталог




Современная генетика. Том 2

Автор Ф.Айала, Дж.Кайгер

sense in the genetic

code, Science, 160, 149-159. Geller A.I., Rich A. (1980). A UGA termination

suppression tRNATrp active in rabbit

reticulocytes, Nature, 283, 41-46. Goodman H. et al. (1968). Amber supression:

a nucleotide change in the anticodon of

a tyrosine transfer RNA, Nature, 217,

1019-1024.

Hendry L.B. et al. (1981). First approximation of a stereochemical rationale for the genetic code based on the topography and physicochemical properties of "cavities" constructed from models of DNA, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 78, 7440-7444.

Hirsh D. (1971). Tryptophan transfer RNA as the UGA suppressor, J. Mol. Biol., 58, 439-458.

Lagerkvist U. (1981). Unorthodox codon reading and the evolution of the genetic code, Cell, 23, 305-306.

Macino G. et al. (1979). Use of the UGA terminator as a tryptophan codon in yeast mitochondria, Proc Natl. Acad. Sci. USA, 76, 3784-3785.

Nirenberg M.W., MatthaeiJ.H. (1961). The dependence of cell-free protein synthesis in E. coli upon naturally occurring or synthetic polyribonucleotides, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 47, 1588-1602.

Piper P. W. et al. (1977). Nonsense suppressors of Saccharomices cerevisiae can be generated by mutation of the tyrosine tRNA anticodon, Nature, 262, 757-761.

Sanger F. et al. (1978). The nucleotide sequence of bacteriophage ф x 174, J. Mol. Biol., 125, 225-246.

The Genetic Code, Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology XXXI, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N. Y., 1966.

Ключевые слова д понятая

Бесклеточная система синтеза белка Внегенная супрессорная мутация Внутригенная супрессорная мутация Вырожденность кода Генетический код Инициаторный кодон Кодон

Митохондриальный генетический код Мутация со сдвигом рамки nonsense-Мутация Перекрывающиеся кодирующие

последовательности Правила неоднозначного соответствия Терминаторный кодон

12.1. Почему нельзя ожидать, что внут-ригенные взаимно супрессирующие мутации сдвига рамки могут происходить в любых положениях внутри данного гена?

12.2. Синтетическая РНК получена со-полимеризацией смеси UDP и CDP в молярном соотношении 1 :4. С какими относительными частотами в этом сополимере будут встречаться различные кодоны? Какие аминокислоты будут включаться в состав полипептидов, образующихся в бесклеточной системе синтеза белка, с использованием этой синтетической матрицы?

12.3. Нуклеотидный состав ДНК различных организмов, в особенности микроорганизмов; варьирует в очень широких пределах. Так, в ДНК Micrococcus lysodeikticus относительное содержание (G + С) достигает 72%, а в ДНК Bacillus cereus -35%. Для простейших, типа Tetrahymena pyriformis, сумма (G + С) составляет лишь 25% от общего числа оснований в ДНК. И в то же время белки организмов, существенно различающихся по нуклеотидному составу ДНК, характеризуются очень сходным аминокислотным составом. Как можно объяснить это наблюдение? Предложите способ проверки вашей гипотезы.

12.4. Внегенная супрессия некоторых

мутаций сдвига рамки осуществляется за

счет мутации, картируемой в структурном

гене тРНКС1у. Как вы считаете, с какими

изменениями структуры

TpHKGly

может

быть связана эта супрессорная мутация? Как можно было бы проверить вашу гипотезу, не определяя непосредственно нук-леотидную последовательность нормаль-нойГи'^лутантной тРНК?

\123. Для гена, кодирующего р-галак-тозйдазу Е. coli, была обнаружена новая мутация, NG813, вызывающая преждевременную терминацию полипептидного синтеза. Эта мутация не супрессируется в присутствии факторов F', несущих amber- или oc/jre-супрессорные гены. Мутация картируется в непосредственной близости от известной ранее amber-мутации, вызывающей терминацию трансляции на том же аминокислотном остатке, что и NG813. Дополнительная мутация, связанная с заменой одного основания, приводит к тому, что вместо NG813 появляется мутантный кодон UAA, подверженный oc/ire-супрессии. В то же время замена единичного основания в том же кодоне в гене дикого типа может сопровождаться возникновением или amber-мутаций, или мутаций типа NG813. K^jecTBc^ природа мутации NG8131

12.6/ Все ос/гге-супрессорные гены служат одновременно и amber-супрессорами, но не все amber-супрессоры могут играть роль осйге-супрессоров. Объясните почему.

12.7. Как определить, может ли одноцепочечная РНК, выделенная из РНК-содержащего вируса, выполнять непосредственно роль мРНК или служить только

в качестве комплементарной цепи, направляющей процесс образования мРНК после инфекции соответствующего хозяина?

12.8. Известны температурочувствительные мутации гена su3+ Е. coli.

Предложите метод обнаружения таких

мутаций. По аналогии с известными температурочувствительными белками предложите интерпретацию феномена чувствительности к повышенной температуре

этих тРНКТуг -мутантов.

12.9. Определенная amber-мутация

(Аат18) фага фХ174 приводит к потере

функции цистрона А при развитии на

Su" -хозяине. Размножение мутантного

(Аат18) штамма на Su + -хозяине с последующей инфекцией Su " -хозяина и выращиванием при 30°С позволяет отобрать

спонтанные ревертанты и псевдоревертанты этого amber-мутанта. Некоторые из

отобранных штаммов оказываются неспособными к росту на Su " -хозяине при

повышенной температуре (42°С). Комплементация фенотипа температурочувствительности этих штаммов может наблюдаться при совместной инфекции Su~хозяина ревертантом и исходным Аат18мутантом. Предложите интерпретацию

этих наблюдений.

13

Генетический контроль синтеза ДНК

Удивительная простота полуконсервативной модели репликации ДНК (см. гл. 4) скрывает сложнейшие биохимические процессы, обеспечивающие эту репликацию. Можно не сомневаться, что эволюция, в результате которой сформировался сложный репликационный аппарат, была подчинена стремлению обеспечить максимальную точность передачи информации от родительских к дочерним молекулам ДНК. По существующим оценкам ошибки репликации, приводящие к появлению неправильного нуклеотида в молекуле ДНК Е. coli, происходят с частотой порядка одной на 10е—Ю10 нуклеотидов. И в то же время синтез прока-риотической ДНК происходит с очень высокой скоростью - около 1000 нуклеотидов в секунду в области репликативной вилки. Эукариотиче-ская ДНК синтезируется медленнее, со скоростью порядка 100 нуклеотидов в секунду, однако частота возникновения ошибок репликации при этом не меньше, чем в случае прокариот. Более низкая скорость репликации эукариотической ДНК, по-видимому, обусловлена ее прочным связыванием с гистоновыми белками, диссоциация которых является непременным условием продвижения репликативной вилки вдоль цепи ДНК.

Ферменты и другие белки, вовлеченные в процесс полуконсервативной репликации, представляют собой лишь небольшую часть всех белков, участвующих в метаболизме молекул ДНК. Существуют другие ферменты, входящие в систему репарации-устранения и замены неправильных или поврежденных нуклеотидов, удаленных от репликативной вилки. Некоторые из этих ферментов участвуют также в рекомбинации вместе со специализированными ферментами, функциональная роль которых сводится только к обеспечению рекомбинационных процессов.

Таблица 13.1. Различные ферменты и типы ферментативной активности, вовлеченные в биосинтез ДНК

Хеликаза (раскручивание двойной спирали)

Белок, связывающийся с одноцепочечной ДНК (SSB-белок)

Топоизомераза (удаление супервитков спирали)

ДНК-полимераза (рост цепи ДНК за счет поликонденсации дезоксирибонуклеозидтрифосфатов) Праймаза [синтез РНК-затравки (праймера)] 5' ~* У экзонуклеаза (удаление РНК-затравки, репарация) У -> 5' экзонуклеаза (исправление ошибок репликации) ДНК-лигаза (соединение З'-ОН- и 5'-Р04-концов одноцепочечного разрыва) Эндонуклеаза (репарация) Гликозилаза (репарация)

Многие из ферментативных функций, связанных с метаболизмом ДНК, характерны как для прокариот, так и для эукариот. Обсуждение процессов репликации, репарации и рекомбинации в соответствующих разделах опирается на рассмотрение участия в них определенных типов ферментов, что позволяет выявить биохимические основы организации этих процессов у прокариотических и эукариотических организмов. Некоторые из этапов метаболизма ДНК удается однозначно интерпретировать в рамках действия фермента определенного типа. В то же время в некоторых организмах данная функция может реализоваться при участии более чем одного фермента, и наоборот-один и тот же фермент может участвовать в нескольких различных процессах. Судя по всему, эволюция породила целый ряд различных механизмов, обеспечивающих метаболизм ДНК и поддерживающих сохранность наследственной информации, закодированной в ДНК.

В таблице 13.1 приведен перечень основных типов ферментов, вовлеченных в процесс биосинтеза ДНК. В данной главе действие этих ферментов будет обсуждаться сначала в связи с их участием в полуконсервативной репликации ДНК, а затем в контроле репарационных процессов. Как мы убедимся при рассмотрении материала гл. 14, эти же типы ферментов обеспечивают реализацию механизмов рекомбинации.

Генетический анализ играет ключевую роль в изучении совокупности сложнейших биохимических процессов метаболизма ДНК. С помощью мутаций, модифицирующих или полностью инактивирующих тот или иной фермент, участвующий в метаболизме ДНК, удается выявить функциональную роль этого фермента in vivo. Если такая мутация является летальной или условно-летальной, то соответствующему ферменту с большой вероятностью принадлежит ключевая роль в рассматриваемом процессе.

Полимеризация ДНК в репликативной вилке

После расплетания и разделения родительских цепей двойной спирали ДНК они могут выступать в роли матриц, по которым синтезируются растущие комплементарные дочерние цепи. Синтез новых цепей напра

вляется ДНК-полимеразой, использующей в качестве субстратов дезок-сирибонуклеозидтрифосфаты (dATP, dGTP, dTTP и dCTP). Для осуществления реакции матричной сополимеризации этих субстратов любым ДНК-полимеразам необходимо наличие затравки со свободным З'-ОН-концом (см. рис. 4.8), к которому мог бы

страница 22
< 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)