Биологический каталог




Современная генетика. Том 3

Автор Ф.Айала, Дж.Кайгер

в различных условиях, например с использованием различных буферов или различных концентраций геля (рис. 22.12). При другом методе ^образцы ткани или ферменты подвергаются действию высокой температуры или некоторых других денатурирующих агентов, например обрабатываются мочевиной. В результате один из двух электрофорети-чески неразличимых белков может денатурировать, а второй-остаться

Рис. 22.13. «Отпечатки пальцев» (fingerprinting)

двух ферментов алко-гольдегидрогеназы. При использовании обычного электрофореза эти два фермента неразличимы. Метод «отпечатков пальцев» выявляет присутствие в электроморфе, обозначенном символом ADHF*, еще одного пептида (21).

в нативной форме. Существует также метод, называемый пептидным картированием или «снятием отпечатков пальцев». При этом белки сначала обрабатываются трипсином или каким-либо другим ферментом, гидролизующим полипептидные цепи, а затем смесь сравнительно небольших молекул пептидов подвергается двумерной хроматографии или хроматографии в одном направлении и электрофорезу - в другом (рис. 22.13). Наиболее эффективным методом было бы, конечно, определение точной аминокислотной последовательности, но это в высшей степени трудоемкая работа.

В табл. 22.12 суммированы результаты, полученные при последовательном электрофорезе и с использованием двух различных методов денатурации. Кроме Я в таблице приводится еще одна мера генетической изменчивости, а именно пе, эффективное число аллелей. Эта мера непосредственно связана с Я (см. дополнение 22.2). Среднее увеличение

Дополнение 22.2 Эффективное число аллелей

Ранее в этой главе мы ввели две меры генетической изменчивости: Р, доля полиморфных локусов в популяции, или полиморфность и Я, средняя доля гетерозиготных локусов особи, или гетерозиготность. Еще один параметр, используемый для оценки генетической изменчивости, называется эффективным числом аллелей и связан с Я простой зависимостью пе — 1/(1 — Я).

Другими словами, пе - величина, обратная доле гомозиготных локусов особи. пе можно представить себе, как число аллелей, встречающихся в популяции с равной частотой и при случайном скрещивании обеспечивающих заданную гетерозиготность. Следовательно, если пе = 1, то Я = 0; если пе = 2, то Я = 0,50 (если два аллеля встречаются в популяции с равной частотой, то частоты трех генотипов АгАь AiA2 и А2А2 будут 0,25; 0,50 и 0,25 соответственно) и т.д.

Увеличение генетической изменчивости удобнее измерять в единицах пе, а не Я. Рассмотрим переход от двух аллелей, каждый из которых представлен с частотой 0,50, к четырем аллелям, частота каждого из которых равна 0,25. Гетерозиготность при этом возрастает от 0,50 до 0,75; увеличение гетерозиготности составляет 0,25 или 50% от исходного значения (Я'/Я = 0,75/0,50 = 1,50). Но в действительности переход от двух одинаково часто встречающихся аллелей к четырем представляет собой удвоение генетической изменчивости. Именно такую оценку и дает сравнение эффективного числа аллелей п'е/пе = 4/2 = 2.

Рис. 22.14. Нуклео-тидные различия между двумя аллелями гена Ау. В верхней части даны замены нуклеоти-дов, в нижней- деле-ции/инсерции. Схема строения самого гена изображена посредине; черные участки-это эк-зоны, белые-интроны, з аштрихованные - окаймляющие (фланкирующие) последовательности. (По J.L. Slightom et al. Cell, 21, 627-638, 1980).

3-2-11-.

2-3-417 18чЛЛ

Замещеиия

Делеции/Вставки

500

1000

П П

18

1500

Положение последовательности

изменчивости, вероятно, имеет меньшее адаптивное значение по сравнению с изменчивостью, затрагивающей белковые последовательности). Использование рестрикционных эндонуклеаз и метода секвенирования ДНК открывает путь к решению этой проблемы.

На рис. 22.14 изображены различия в нуклеотидных последовательностях двух аллелей из двух гомологичных хромосом одного организма, аллелей гена Ау глобина человека. Всего обнаруживается 13 замен одних нуклеотидов другими и, кроме того, один аллель содержит три делеции (или, наоборот,-второй аллель-три вставки). Ни одной нуклеотидной замены не произошло в экзонах; большинство (девять) замен расположено в 5'-половине длинного интрона. Из трех делеции две имеют длину по 4 п. н. (положения 741-744 и 791-794 в последовательности); третья делеция включает 18 пар нуклеотидов (начиная от положения 1080).

Если ген Ау рассматривать как характерный пример, то представляется вполне вероятным, что на уровне последовательности ДНК каждый перекрестноразмножающийся организм может быть гетерозиготным почти по всем, если не по всем, локусам. Так дело обстоит, если принимать в рассмотрение некодирующие участки последовательности. Понятие гетерозиготности следует сформулировать заново, исходя из доли нуклеотидных различий, т.е. говорить о нуклеотидной гетерозиготности или нуклеотидном разнообразии. Если рассматривать только замены, то нуклеотидная гетерозиготность Ау составляет 13/1647 = = 0,008. Возникает вопрос, как можно включить в рассмотрение делеции? Если каждую делению рассматривать как одно дополнительное отличие безотносительно к ее размеру, то следует принять во внимание три дополнительных различия между двумя аллелями, и тогда гетерозиготность составит 16/1647 = 0,010; если же считать единичным отличием утрату каждого нуклеотида, то значение гетерозиготности будет 39/1647 = 0,024 (см. табл. 22.15).

Таблица 22.16. Гетерозиготность на уровне отдельных нуклеотидов, оцененная по конкурентной реассоциации («гибридизации») одноцепочечных молекул ДНК для четырех видов морских ежей. (По J. W. Grula et al, 1982, Evolution, 36, 665-676.)

Организм Гетерозиготность

Strongylocentrotus purpuratus 0,040

S. franciscanus 0,032

S. intermedius 0,030

S. drobachiensis 0,020

чается от среднего значения для беспозвоночных (см. табл. 22.11). Если считать, что значение Я = 0,18 соответствует примерно различию в одной аминокислоте на пять белковых цепей, и что средняя длина белковой цепи составляет 300 аминокислот, то данные электрофореза соответствуют одной замене на 1500 аминокислот. Значение гетерозиготности, получаемое из данных по реассоциации, примерно в 100 раз больше (5-9% аминокислотных замен означают примерно одну замену на 15 аминокислот). Это различие частично объясняется тем, что электрофорез не в состоянии выявить все аминокислотные замены. Однако, по-видимому, все-таки большая часть наблюдаемого при исследовании реассоциации ДНК нуклеотидного разнообразия затрагивает последовательности, не кодирующие аминокислот. Как бы то ни было, значения нуклеотидной гетерозиготности, полученные посредством гибридизации ДНК (2-4%), не слишком сильно отличаются от значений 1-2%, полученных при установлении нуклеотидных последовательностей генов Ау, Су, и Adh (см. табл. 22.15).

Подводя итоги, можно сказать, что до получения более точных данных среднюю степень нуклеотидной гетерозиготности для структурных генов и других уникальных последовательностей ДНК эукариот, вероятно, правильно оценивать величиной 1-2%.

Литература

Avise J. С, Lansman R. A. Polymorphism of mitochondrial DNA in populations of higher animals. In: Evolution of Genes and Proteins, ed. by M. Nei and R. K. Koehn, Sinauer, Sunderland, Mass., 1983, pp. 147-164.

Ayala F. J. (1982). Genetic variation in natural populations: problem of electrophoretically cryptic alleles, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 550-554.

Ayala F.J. (1983). Genetic polymorphism: from electrophoresis , to DNA sequences, Experientia, 39, 813-823.

Benyajati C, Place A. R., Powers D. A., Sofer W. (1981). Alcohol dehydrogenase gene of Drosophila melanogaster: relationship of intervening sequences to functional domains in

the protein, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 78, 2717-2721.

Coyne J. A. (1982). Gel electrophoresis and - cryptic protein variation, Isozymes, 6, 1-32. Gottlieb LD. (1981). Electrophoretic evidence and plant populations, Prog. Phytochem., 7, 1-46.

Grula J. W. et al. (1982). Sea urchin DNA sequence variation and reduced interspecies differences of the less variable DNA sequences, Evolution, 36, 665-676.

Hamrick J. L, Linhart Y В., Mitton J. B. (1979). Relationships between life history characteristics and electrophoretically detectable genetic variation in plants, Annu. Rev. Ecol. Syst., 10, 173-200.

Johnson G.B. Hidden heterogeneity among electrophoretic alleles. In: Measuring Selection in Natural Populations, ed. by F.B. Christiansen and Т. M. Fenchei, Springer, Berlin, 1977, pp. 223-244.

Kazazian H. H., Chakravarti A., Orkin S. H„ Antonarakis S. E, DNA polimorphismsin the human P-globin gene cluster. In: Evolution of Genes and Proteins, ed. by M. Nei and R. K. Koehn, Sinauer, Sunderland, Mass., 1983, pp. 137-146.

Koehn R.K., Eanes W.F. (1979). Molecular structure, polypeptide size, and genetic variation of enzymes, Isozymes, 3, 185-211.

Langley С. H., Montgomery E., Quattlebaum W. F. (1982). Restriction map variation in the Adh region of Drosophila, Proc. Natl. Acad. Sci. Usa, 79, 5631-5635.

Lewontin R. C, 1974. The Genetic Basis of Evolutionary Change, Columbia University Press, New York.

Nei M. Genetic polymorphism and the role of mutation in evolution. In: Evolution of Genes and Proteins, ed. by M. Nei and R. K. Koehn, Sinaeur, Sutherland, Mass., 1983, pp. 165-190.

Orkin S.H. et al. (1982). Linkage of the P-thalassemia mutations and P-globin gene polymorphisms with DNA polymorphisms in the human P-g!obin gene cluster, Nature, 296, 627-631.

Saura A., Lokki J., Suomalainen E. Selection and genetic differentiation in parthenogenetic populations. In: Measuring Selection in Natural Populations, ed. by F.B. Christiansen and Т. M. Fenchei, Springer, Berlin, 1977, pp. 381-402.

Schreier P. H., Bothwell A. L M., Mueller-Hill В., Baltimore D. (1981). Multiple differences between the nucleic acid sequences of the IgG2aa and IgG2ab alleles of the mouse, Proc. Natl. Acad. Sci, USA, 78, 4495-4499.

Selander R. K. Genie variation in natural populations. In: Molecular Evolution, ed. by F.J. Ayala, Sinauer, Sun

страница 18
< 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

Скачать книгу "Современная генетика. Том 3" (4.14Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(25.05.2019)