Мутации со сдвигом рамки

Рис. 15.4. Изменение разбивки считываемой последовательности на триплеты в результате мутации со сдвигом рамки . Бактериофаг Т4 способен образовывать лизоцим. Этот фермент кодируется геном фага. Вверху представлен отрезок нормальной нуклеотидной последовательности (фаг дикого типа) и указаны соответствующие аминокислоты, Внизу приведена нуклеотидная последовательность двойного мутанта, полученного из дикого типа в результате двукратной обработки профлавином. Нуклеотид А во втором триплете утрачен, и начиная с этого места триплеты считываются неправильно ( рамка считывания сдвинута). В результате включения О в конце пятого неверного триплета в дальнейшем восстанавливается правильный порядок считывания. Таким образом, нуклеотидные последовательности двойного мутанта и дикого типа различны только на участке от второго до пятого триплета включительно. Если кодируемые этими триплетами аминокислоты не существенны для функции данного белка, то вторая мутация восстанавливает свойства (фенотип) дикого типа (генетическая супрессия).

Изучение г//-мутаций предоставило также генетические свидетельства в пользу существования кодонов, терминирующих синтез полипептидной цепи. Комплементационный анализ показал, что цистроны А и В кодируют две различные генетические функции. Это значит, что на границе между этими цистронами должны находиться определенные генетические знаки препинания . Делеция такого пограничного участка приводит к слиянию неделетированных участков Л и В в один общий цистрон. Так, делеция 1589 (рис. 12.2) приводит к возникновению гПА-мутанта, сохраняющего, несмотря на частичную делецию в В-цистроне, его функциональность, т.е. способность кодировать активный В-белок. Участок В-цистрона, исчезающий при делеции 1589, содержит ту самую область, в которой картируются мутации F O и ее производные. Это подтверждает сделанный в предыдущем разделе вывод о том, что данный участок В-белка не существен для проявления нормальной активности. Введение мутации со сдвигом рамки в неактивный Л-участок слитых цистронов, образовавшихся в результате делеции 1589, нарушает и функциональную активность В-участка. Следовательно, слитая мРНК имеет направление трансляции Л -> В считывание этой мРНК приводит к образованию одного слитого полипептида. [c.74]

Еш,е до того как была окончательно установлена триплетная природа кодонов, Крик и его сотрудники, остроумно использовав мутации со сдвигом рамки, доказали, что генетический код действительно составлен из нуклеотидных триплетов. Рассмотрим, что произойдет при спаривании двух штаммов бактерий, каждый из которых несет мутацию со сдвигом рамки (например, делецию —1). В результате генетической рекомбинации могут образоваться мутанты, содержаш,ие обе мутации со сдвигом рамки. Однако распознать такие рекомбинанты будет трудно, так как (согласно практически любой теории кодирования) они по-прежнему будут продуцировать полностью дефектные белки. Крику и его сотрудникам удалось, однако, ввести в тот же ген третью мутацию со сдвигом рамки того же типа и наблюдать, что рекомбинанты, несуш,ие все три делеции (или вставки), были способны синтезировать, по крайней мере частично, активные белки. Это объясняется просто. Делеции одного или двух нуклеотидов полностью инактивируют ген, тогда как при делеции трех нуклеотидов, расположенных в пределах одного гена и близко друг от друга, ген укорачивается лишь на три нуклеотида. В гене будет содержаться в этом случае лишь небольшая область с измененными кодонами. Кодируемый белок будет нормальным, за исключением небольшого участка, в котором некоторые из аминокислот будут заменены, а одна будет полностью отсутствовать. Мы уже знаем, что в большинстве белков полностью инвариантна лишь сравнительно небольшая доля аминокислот. Таким образом, очень часто ген, в котором модифицирована небольшая область, может синтезировать функционально активные продукты при условии, что не произошло сдвига рамки считывания. [c.252]

В меньшей степени, чем замена пар оснований, распространены мутации со сдвигом рамки (раздел Г,1). Такие мутанты в отличие от мутантов с заменой оснований не так легко ревертируют, причем реверсия не индуцируется веществами, вызывающими замену оснований.. [c.290]

Если мутация обусловлена вставкой или делецией одной нуклеотидной пары в ге е, то при этом могут происходить более глубокие генетические повреждения, чем в случае замены основания. Следствием подобной мутации будет нарушение нормального соответствия между кодонами в ДНК и аминокислотами в кодируемом полипептиде. Нарушения начнутся с той точки, в которой появилась или исчезла пара оснований, поскольку именно в этом месте возникает сдвиг рамки считывания ДНК. В результате полипептидный продукт будет иметь правильную аминокислотную последовательность вплоть до точки мутации, а далее аминокислотная последовательность будет совершенно искажена (рис. 30-8). Мутации со сдвигом рамки часто приводят к появлению внутреннего терминирующего кодона, вызывающего преждевременное прекращение синтеза полипептида и образование укороченного продукта. Подавляющее большинство точковых мута ций со сдвигом рамки приводит к образованию биологически [c.971]

Мутации со сдвигом рамки делят на -f- или — в зависимости от того, происходит ли вставка или делеция небольшого числа оснований. Таким образом, мутации со вставкой можно обозначать +1 +2 и т.д. Встречаются также мутации, при которых включаются или выпадают большие участки ДНК. Так, например, большая вставка может иметь место при включении в ген длинного участка чужеродной ДНК. Потери или добавки больших кусков хромосом также могут быть отнесены к мутациям типа делеции или вставки. [c.248]

Мутация со сдвигом рамки считывания [c.30]

Рис. 30-8. Мутации со сдвигом рамки вызываются делецией или вставкой основания (показа ны красными стрелками). Начиная с кодона, в котором потеряно или приобретено основание, аминокислотная последовательность будет полностью искажена (изображена красным цветом). Большинство мутаций со сдвигом рамки детальны.

Рис. 30-9. Акридин - мутаген, вызывающий мутации со сдвигом рамки. Молекула акридина плоская, и ее кольцевая структура отчасти напоминает пуриновое основание. Акридин встраивается между двумя соседними парами оснований ДНК, слегка раздвигая их. При репликации ДНК в новую цепь напротив акридина включается дополнительное основание.

Интеркалирующий мутаген. Мутаген, который встраивается между двумя соседними нуклеотидами и вызывает мутацию со сдвигом рамки. [c.1011]

Мутации этого типа были названы мутациями со сдвигом рамки. Они обусловливают ошибочную трансляцию кодовых групп, следующих за [c.491]

Индукция мутаций со сдвигом рамки [c.492]

Когда с помощью генетической рекомбинации акридиновые мутации отделяли от их супрессоров, супрессоры (как и сами мутации) проявляли свойства, характерные для мутаций со сдвигом рамки считывания. [c.58]

Рис. 4.3. Мутации со сдвигом рамки показывают, что генетический код читается триплетами, начиная с фиксированной стартовой точки.

МУТАЦИЯ, наследуемое изменение генотипа. Различают точечные М. и крупные перестройки ДНК. К точечным относятся замены одиночных пар оснований ДНК (транзи-ции — замены одного пурина на другой и одного пиримидина на другой, трансверсии — замены пурина на пиримидин и наоборот) и выпадения или вставки одиночных нуклеотидных пар ДНК (мутации со сдвигом рамки считывания). Замена пары оснований может приводить к изменению кодона и послед, замене аминокислоты в кодируемом белке (миссенс-мутация) или же к образованию бессмысленного кодона и прекращению трансляции данной матричной РНК (нонсенс-мутация). К крупным перестройкам ДНК относятся делении (выпадения), дупликации (удвоения), инверсии (повороты на 180°), транслокации (перемещения) участков ДНК, а также инсерции (встраивания) новых сегментов ДНК. Иногда к М. относят изменения числа хромосом в клетке (геномная М.). Различают спонтанные М., возникающие с частотой 10 —10 (отношение числа мутировавших нуклеотидных звеньев к общему числу мономерных звеньев ДНК), и индуцированные, частота к-рых может пре-вьипат . 10 М. могут быть индуцированы хим. (дезаминирующие, алкилирующие и др. реагенты), физ. (ионизирующие излучения) и биол. мигрирующие генетические элементы) мутагенными факторами. Частота и специфичность возникновения спонтанных и индуцированных М. находятся под генетич. контролем. [c.356]

Из этого не следует, однако, что возникновение любой мутации одинаково вероятно. Например, различны вероятности возникновения транзиций и трансверсий, а вероятность замен оснований отлична от вероятностей мутации со сдвигом рамки. [c.24]

Мутации, в результате которых происходит делеция или вставка одного или нескольких нуклеотидов, называют мутациями со сдвигом рамки. Представим себе РНК, транскрибируемую с ДНК, в которой Произошла делеция или вставка. Информационная РНК считывается белоксинтезирующей системой с некоторой начальной точ1Ки. При считывании кодонов, каждый из которых содержит по три основания, аминокислоты включаются в белок в порядке расположения соответствующих кодонов. Если же в ДНК, а следовательно, и в мРНК, встречается делеция или вставка, то все последующие кодоны будут считываться неправильно, так как рамка считывания окажется сдвинутой вперед или назад на один или два нуклеотида ). В результате будет синтезироватся белок, мало похожий на белок, синтезируемый в [c.247]

Мутация со сдвигом рамки (Frameshift mutation) Мутация, связанная с появлением лишнего или с потерей одного или нескольких (в числе, не кратном трем) нуклеотидов. Приводит к нарущению триплетного кода и синтезу совершенно другого белка (если только синтез вообще не блокируется). [c.554]

Вставки и делеции нуклеотидов вызьтают мутации со сдвигом рамки [c.971]

Иногда одна мутация со сдвигом рамки может быть компенсирована другой такой же мутацией. Если первая из этих мутаций вызвана потерей одной пары оснований, то вторая мутация в том же гене, обусловленная приобретением одной пары оснований и расположенная вслед за первой мутацией, позволит восстановить правильную рамку считыва- [c.971]

НИЯ последовательности, лежащей за точкой второй мутации. В таком случае вторая мутация супрессирует, т.е. подавляет проявление первой, и потому называется супрессорной. Иногда, хотя и крайне редко, теряется или приобретается группа из трех следующих друг за другом оснований. При этом в образующемся полипептидном продукте в данной точке окажется пропущенной (или, наоборот, дополнительной) какая-то аминокислота, тогда как вся остальная аминокислотная последовательность будет правильной. Такие мутации обычно не приносят особого вреда. Мутации со сдвигом рамки, супрессорные мутации и мутации одновременно по трем основаниям сыграли в свое время важную роль в установлении триплетности генетического кода. [c.972]

Мутации со сдвигом рамки могут индуцироваться некоторыми большими плоскими молекулами, которые похожи на обьиные основания или на пары оснований. Такие молекулы способны интер-калировать (т. е. встраиваться) между двумя соседними парами оснований, в результате чего в ДНК появляется дополнительное основание. При репликации такой измененной цепи в дочернюю цепь в результате ошибочного спаривания с интеркалированной молекулой может встроиться дополнительное основание. К таким интеркалирующим мутагенам относится, в частности, акридин (рис. 30-9). [c.972]

Для мутаций класса 1, называемых также точечными мутациями, характерна высокая частота реверсии. В случае мутаций класса 2, к которым относятся также мутации со сдвигом рамки (см. рис. 15.4), ревер-танты редки, а после мутаций класса 3 (за некоторыми исключениями) ревертанты не появляются. [c.443]

Супрессия. При исследовании реверсии к дикому типу (т. е. возврата к прототрофности) в различных системах было показано, что в действительности повторная мутация происходит не в месте первичной мутации, а в другом участке хромосомы. В результате этой так называемой супрессорной мутации также наблюдается реверсия. Некоторые случаи такой псевдореверсии можно объяснить исходя из уже рассмотренных нами представлений. Возвратимся к фиг. 160 (вариант 4) и к обсуждению вопроса об ошибках в трансляции, вызванных мутациями со сдвигом рамки (стр. 491). Посмотрим, что произойдет, если вблизи первичной делеции нуклеотида возникнет вторая делеция (или вблизи первичной вставки нуклеотида возникнет вторая вставка) Легко видеть, что последовательность, возникающая после выпадения второго нуклеотида, например у +1, остается все еще дефектной [c.495]

Во многих случаях токсины вызывают ингибирование важных генетических элементов, например селективное ингибирование РНК-полимеразы I цинком при инициации синтеза РНК [74] или взаимодействие шестивалентного хрома с ДНК, вызывающее мутации со сдвигом рамки и замены пар оснований, усиливаемые ошибками при репликационной репарации [75]. Цинк и серебро действуют на цепь переноса электронов [76], кроме того, цинк также ингибирует трансгидрогеназные реакции и окисление НАД-Н [77]. [c.55]

Как правило, у мРНК имеется постоянная рамка считывания. Трансляция начинается с кодона AUG и последовательно продолжается до терминирующего кодона. При этом процесс происходит таким образом, что считывается все подряд. Поэтому вставка или делеция основания вызывают мутацию со сдвигом рамки считывания. В результате после сайта, в котором произошла мутация, трансляция происходит уже в другой рамке считывания. Рибосомы и тРНК, продолжая узнавать три- [c.101]

В результате мутаций, супрессирующих мутации со сдвигом рамки, восстанавливается исходная рамка считывания. В гл. 4 мы уже обсуждали, что для этого необходимо компенсировать делеции и вставки, возникшие в гене. Но оказалось, что наряду с этим можно получить ряд внегенных супрессоров, которые не действуют на терминирующие кодоны и не вызывают замены одной аминокислоты на другую. [c.101]

Митохондриальный генетический код Мутация со сдвигом рамки nonsense-Мутация Перекрывающиеся кодирующие последовательности Правила неоднозначного соответствия Терминаторный кодон [c.101]

Данные о природе мутаций со сдвигом рамки получены при анализе аминокислотной последовательности белков, которые кодируются генами, содержащими взаимно супрессирующие мутации рамки (см. гл. 12). На рис. 20.9 сравнивается аминокислотная последовательность лизоци-ма фага Т4 дикого типа с соответствующими последовательностями белков фаговых мутантов, несущих две мутации со сдвигом рамки. С помощью таблиц генетического кода мы можем восстановить ве- [c.14]

Большая часть изученных мутаций, вызывающих сдвиг рамки, обнаружена в последовательностях, которые состоят из одинаковых оснований или пар оснований (рис. 20.10). Джордж Стрейзингер предложил гипотезу возникновения мутаций со сдвигом рамки, в соответствии с которой они происходят в результате локальной диссоциации двойной спирали и последующего неправильного ее восстановления в участках, содержащих одинаковые основания (рис. 20,11). В соотвествии с этой гипотезой действие мутагенов, сдвигающих рамки считывания, должно состоять в облегчении образования таких неправильно реассоцииро-ванных участков или в их стабилизации. [c.16]

В настоящее время ясно, что многие химические соединения, синтезированные для различных промышленных целей, мутагенны. Для того чтобы свести к минимуму воздействие мутагенных факторов на людей, необходимо уметь их быстро идентифицировать. Оказалось, что многие химические канцерогены вызывают мутации со сдвигом рамки сами по себе или преобразуются в клетке в формы, вызывающие такие мутации. В настоящее время активно обсуждается гипотеза, согласно которой канцерогены индуцируют мутации, которые и служат причиной образования злокачественньк опухолей. [c.22]

Биохимия Том 3 (1980) -- [ c.247 , c.248 , c.252 , c.290 , c.294 ]

Общая микробиология (1987) -- [ c.445 ]

Основы биологической химии (1970) -- [ c.491 , c.492 , c.495 ]

Молекулярная генетика (1974) -- [ c.330 , c.445 , c.446 ]

Современная генетика Т.3 (1988) -- [ c.8 , c.14 , c.15 , c.74 , c.91 , c.102 ]

Методы общей бактериологии Т.3 (1984) -- [ c.10 , c.11 ]

Молекулярная биология клетки Сборник задач (1994) -- [ c.11 , c.19 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология