Мутации генов

Известно, что многие заболевания связаны с мутациями генов, приводящими к понижению активности какого-либо важного фермента в [c.398]

Каким образом увеличивался размер генома клеток при эволюции организмов от низших форм к высшим Изменения формы и поведения организмов обусловлены мутациями, меняющими последовательность аминокислот в белках. Однако такие мутации не могли увеличить количества генетического материала в процессе эволюции. Вполне возможно, что в ряде случаев в клеточное ядро случайно включалась копия одного илн нескольких генов [32а]. Тогда при наличии дополнительной копии гена клетка могла выжить, даже если в результате мутации в одном из парных генов нарушались структура и функция кодируемого им белка если парный ген оставался неповрежденным, организм был способен расти и размножаться. Дополнительный, несущий мутацию ген мог оставаться в нефункционирующем состоянии много поколений. До тех пор, пока этот ген продуцировал безвредные, нефункционирующие белки, он не элиминировался под давлением естественного отбора и со временем мог опять мутировать. Вполне возможно, что в конце концов белок, кодируемый этим многократно мутировавшим геном, оказывался в каком-то отношении полезным для клетки. [c.38]

Установление первичной структуры субъединиц молекулы гемоглобина стимулировало исследования по расшифровке структуры так называемых аномальных гемоглобинов. В крови человека в общей сложности открыто около 150 различных типов мутантных гемоглобинов. Появляются мутантные формы гемоглобинов в крови вследствие мутации генов. Обычно мутации делят на 3 класса в соответствии с топографией измененного участка молекулы. Если замена аминокислоты происходит на поверхности молекулы гемоглобина, то это мутация первого класса подобные мутации обычно не сопровождаются развитием тяжелой патологии, и болезнь протекает бессимптомно исключение составляет серповидно-клеточная анемия. При замене аминокислоты вблизи гема нарушается связывание [c.81]

Известны многочисленные случаи наследуемых нарушений синтеза белка, приводящих к тяжелым патологическим состояниям. Например, частичное подавление синтеза а- или р-цепей гемоглобина приводит к развитию гемолитических анемий или талассемий. В некоторых странах щироко распространена р-талассемия, связанная с наличием дефектных генов, кодирующих синтез р-цепей гемоглобина. Мутации генов, кодирующих синтез а-цепей, приводят к тяжелым последствиям уже на уровне внутриутробного развития плода. [c.88]

Летальная мутация. Мутация гена, приводящая к образованию совершенно дефектного генного продукта, неспособного поддерживать жизнедеятельность организма. [c.1013]

Естественно предположить, что у мутанта г заблокирована стадия превращения У в 2, т. е. этот ауксотрофный мутант не способен синтезировать в достаточных количествах активный фермент 3, ответственный за превращение У 7. Дальнейшие исследования показали, что мутация гена дикого типа может привести к одному из следующих фенотипов а) полное отсутствие фермента 3 или другого белка, необходимого для превращения У в Z [c.486]

Анализ действия излучений на клетку автор проводит, исходя из радио-генетических изменений, т. е. мутаций генов и хромосомных перестроек. [c.3]

Существуют некоторые эффекты, вызываемые излучениями в клетках высших животных эти эффекты являются, по-видимому, результатом ионизации больших молекул в клетке. Эти реакции, которые можно объединить под общим наименованием мутация генов, рассмотрены в гл. V и IX, [c.57]

В этих случаях влияние ограничивается генами, которые лежат в непосредственной близости к разрыву, а не распространяется на расстояние, составляющее несколько процентов длины всей хромосомы. Это обстоятельство делает вероятным правильность только что упомянутого объяснения, а именно, что ионизирующая частица, которая вызывает разрыв, одновременно южет вызвать мутацию гена, лежащего рядом с разрывом. [c.113]

Вероятно, можно спокойно не считаться с возможностью возникновения мутации гена в результате ионизации вне его, поскольку эта возможность очень невелика по сравнению с вероятностью мутации при ионизации в пределах гена, однако этот вопрос требует дальнейшего изучения. Во всяком случае соображения, к изложению которых мы сейчас переходим, делают ясным, что возможности (а) и (б), вместе взятые, практически не мец][ают получать в основном правильные результаты при помощи вычислений, основанных на теории мишени. [c.136]

Поскольку вероятность возникновения генной мутации пропорциональна дозе облучения и не зависит от его интенсивности, видимо, можно считать, что причиной генной мутации является прохождение одной ионизирующей частицы через ген. В случае у-лучей ионизирующей частицей является быстрый электрон, на пути которого возникают на расстоянии порядка I мк друг от друга последовательные скопления ионов (т. е. последовательные первичные ионизации). Мы можем быть совершенно уверены, что диаметр гена значительно меньше 1 мк, так что при воздействии у-лучами имеется мало шансов на возникновение более одного скопления ионов в пределах гена. Так как эффективность у-лучей на одну ионизацию по меньшей мере столь же велика, как и эффективность излучений, дающих большую плотность ионизаций, будем считать, что одно скопление ионов может вызвать мутацию гена. Большинство скоплений иоиов представлено единичными ионизациями , и лишь небольшая часть общего количества ионизаций составляет скопления более чем из трех ионизаций. Таким образом, можно с полным правом заключить, что единичная ионизация или по крайней мере скопление из двух или трех ионизаций способны вызвать мутации гена, хотя мы, конечно, еще не доказали, что вероятность возникновения мутации в результате единичной ионизации в пределах гена приближается к единице. [c.137]

Количество погибающих бактерий и крупных вирусов (вакцина) вегетативных форм зависит от условий облучения (дозы, интенсивности, температуры и плотности ионизации), как и количество облученных спермиев дрозофилы, в которых возникают мутации. Поэтому мы истолковали гибель бактерий и крупных вирусов как результат возникновения летальных мутаций генов. Это объяснение носит предварительный характер, так как в настоящее время о генетике бактерий и вирусов практически ничего неизвестно. Однако такое объяснение кажется правдоподобным, так как с его помощью можно не только понять результаты опытов облучения, но и определить на основании этих результатов число генов в клетке, причем у бактерии оно оказывается меньше, чем у дрозофилы, а у вируса вакцины меньше, чем у бактерии. Если представление о летальном действии как о летальной мутации распространить и на мелкие кристаллизующиеся вирусы, то на основании опытов по облучению их нужно будет считать отдельными голыми генами. Таким образом, число генов в клетке, необходимое для того, чтобы объяснить летальное действие облучения летальными мутациями, увеличивается от вирусов к бактериям и от бактерий к дрозофиле, как и следовало ожидать, исходя из общих соображений. [c.253]

Теория мишеней была предложена как метод решения проблем радиационной биологии, рассматривающей изменения специфических макромолекул—мутации генов, разрывы хромосом, инактивацию вирусов и т. д. Основное положение теории состоит в том, что акты ионизации, имеющие место на некотором расстоянии от этих структур, очень мало влияют на рассматриваемые системы, несмотря на то, что они могли бы индуцировать другие процессы, имеющие биологическое значение. [c.207]

Некоторые мутации генов, кодирующих синтез белковых субъединиц гемоглобина, оказывают влияние на три гемоглобина — [c.442]

По мере того как мы узнаем, какие гены в геноме повреждены, мы приобретаем уверенность, что с помощью тех методов, которые будут разработаны в XXI веке, мы в конце концов научимся подавлять активность поврежденных (подвергшихся мутациям) генов, выступающих в роли вредных агентов и провоцирующих данное заболевание. Это один подход, который сегодня довольно активно развивается и с которым связаны немалые надежды. [c.129]

Наследственные (генные, хромосомные) болезни — заболевания, вызванные мутациями генов или хромосом в последнее время их часто называют также молекулярными болезнями. [c.190]

В последнее время птерины привлекли к себе особое внимание в связи с изучением механизма наследственности, так как их образование у некоторых насекомых (например. Drosophila melanogasier) специфически стимулируется или подавляется различными мутациями генов. Для птеринов характерна сильная флуоресценция в ультрафиолетовом свете, и это свойство часто используется для их обнаружения. [c.1050]

Пытаясь найти по возможности более простые системы для изучения синтеза ДНК, многие исследователи обратились к мелким ДНК-содержащим вирусам типа ФХ174 и М13. Они не обошли при этом вниманием бактериофаги, снабженные отростками фаги Я, Т7 и Т4, а также плазмиду колицина Е-1. Преимущество этих систем состоит в том, что для них легче смоделировать репликацию ДНК в клеточных экстрактах, а кроме того, ДНК вирусов и плазмид хорошо изучены с генетической точки зрения. Во многих случаях репликация зависит как от генов вируса, так и от генов клетки-хозяина. Так, например, мутации генов dnaB, D, Е, F и О приводят к потере способности поддерживать рост фага X точно так же, как и в случае, когда инактивированы /s-гены. Вместе с тем фаг X сохраняет способность к репликации в бактериях с мутантными генами А я С. Многие вирусы, в том числе Т-четные фаги, содержат гены, кодирующие синтез своих собственных специфических ДНК-полимераз и других белков, необходимых для репликации. [c.276]

Непосредственно синтез новой цепи ДНК осуществляется при помощи ДНК-полимераз. У прокариот найдено три типа этих ферментов, а именно ДНК-полимераза I, ДНК-полимераза II и ДНК-полимераза III. ДНК-полимераза I — протомер с молекулярной массой около 100 kDa. Фермент полифунк-ционален он обладает полимеразной и нуклеазной активностью. Принимает участие в процессах репарации ДНК. Роль ДНК-полимеразы П пока не совсем ясна, известно, однако, что мутации генов, ее кодирующих, не сказываются на жизнеспособности клеток. Из этих ферментов ДНК-полимераза П1 оказалась наиболее функционально значимой именно этот фермент катализирует наращивание полинуклеотидной цепи ДНК. Он является олигомером и состоит из семи неравнозначных субъединиц, одна из которых обладает наибольшей полимеразной активностью. Оказалось, однако, что ДНК-полимераза III не может самостоятельно присоединяться к цепи ДНК и инициировать образование новой цепи, поэтому синтез должен быть инициирован какой-то другой структурой. Такой структурой является фрагмент РНК, который синтезируется в сайте инициации и к которому присоединяется ДНК-полимераза. Этот фрагмент называется праймером, а РНК-полимераза, катализирующая его образование, — праймазой. [c.451]

Исследования воздействия излучения на живую клетку насчитывают значительно более долгую историю, чем изучение его действия на синтетические полимеры. С точки зрения благополучия человечества и интересов науки первая область действительно более важна. Но обе эти области знания базируются на одних и тех же основных принципах, связаны, по-видимому, с одними и теми же основными реакциями и фактически представляют собой одно целое. И здесь и там задача заключается в том, чтобы выяснить, как происходят при облучении сшивание полимерных цепей, их деструкция и ряд других реакций. В живой клетке мы имеем дело главным образом с молекулами протеинов и нуклеиновых кислот. Строение и состав этих полимеров в общем виде нам известны, но наиболее важные вопросы до сих пор ускользают от нашего понимания. До настоящего времени нам неизвестно (за исключением единственного случая с инсулином) расположение структурных единиц — аминокислот и нуклеозидов. Еще меньше мы знаем о том, как действует на них излучение и каким образом инициированные излучение.м ре акции вызывают в организме явление лучевой болезни, стимулируют разрушение тканей и их рост (может иметь место и то и другое) и мутации генов. Непонятным и весьма важным является вопрос о том, как малые дозы облучения, недостаточные для того, чтобы вызвать заметные эффекты в большинстве полимеров in vitro, могут создавать в клетке или в организме в целом большие изменения, приводящие к их гибели. Эти вопросы приобрели большое значение уже с момента открытия в 1895 г. рентгеновских лучей и в 1896 г. радиоактивности (Веккерель) [c.8]

В результате мутации гена, кодирующего р-цепь, остаток глутаминовой кислоты, присутствующий в положении 6 3-цепи нормального гемоглобина А, замещен на остаток валина. Такая замена приводит к утрате одного отрицательного заряда в каждой из двух Р-цепей. Б. Расположение 163 мутаций (кружки, обведенные черной линией), зарегистрированных в гемоглобинах человека к 1979 г. 105 мутаций находится в Р-цепях и 58 мутаций - в а-цепях. Инвариантные для обеих цепей остатки обозначены красными кружками. Мутации, локализованные в окрестности гемогруппы, с большой степенью вероятности приводят к серьезным функциональным нарушениям гемоглобина. [c.218]

Какова природа вещества (апорепрессора), синтез которого контролируется геном I Недавние эксперименты показали, что Ьас-репрессор представляет собой белок, способный специфически взаимодействовать с Ьас-онераторным участком в ДНК. Функция репрессора заключается в блокировании транскрипции. Удаление ренрессора (обычно в результате взаимодействия с индуктором) инициирует транскрипцию. Участок, служащий началом координированного синтеза т-РНК, расположен рядом с операторным участком и носит название промотора (р) В результате мутации гена I образуются мутантные репрессоры различных типов I"-штаммы либо вообще не синтезируют ас-ренрессора, либо синтезируют дефектный репрессор, не способный блокировать транскрипцию ас-оперона 1 -штаммы синтезируют молекулы репрессора, не способные эффективно взаимодействовать с индуктором, вследствие чего в этих клетках Ьас-оперон выключен всегда — как в отсутствие индуктора, так и в его присутствии наконец, [ -штаммы синтезируют репрессор, которому для соединения с оператором необходим индуктор. У этих штаммов ферменты -оперона синтезируются в отсутствие индуктора, а введение индуктора в среду ингибирует их синтез. [c.537]

Известно, что многие заболевания связаны с мутациями гена, приводящими к понижению активности одного из важных ферментов в организме человека. Такое понижение ферментативной активности может быть обусловлено образованием измененного апофермента со значительно более, низкой константой К реакции соединения со своим коферментом. Примером такого заболевания может служить цистатионинурия, которую распознают по наличию в моче цистатионина — производного аминокислоты метионина (табл. 24.1). Циетатионинурия приводит к задержке умственного развития и сопровождается неприятными физическими проявлениями. Обменные процессы цистатионина катализируются ферментом, роль кофермента которого играет пиридоксин (витамин Ве). Пиридоксин обычно назначают в дозах 1 мг в день. Установлено, что стократная доза [c.501]

С целью изучения генетических особенностей мутантной семьи из нее в 1971 — 1972 гг. выделено 1738 линий, которые исследовали в селекционных питомниках. Установлепо, что появление аль-биносных растений связано с рецессивной мутацией аллеля АА. В потомстве линий с генотипом Аа наблюдали почти идеальное расщенление в отношении 3 1 (три зеленых, один альбинос). Па-ряду с альбиносами, некоторые линии выщепляли формы с мужской стерильностью, что связано с рецессивной мутацией гена ММ. [c.134]

Другой случай, изученный Яновским и Ленноксом — ферменты, синтезирующие триптофан в Е. соИ. Вся серия ферментов, ведущих к триптофану, подавляется конечным продуктом триптофаном или его химическими аналогами, например 5-метил-тринтофаном. Однако существуют мутации гена-регулятора Вт -> Вт, при которых синтез всего ряда ферментов становится конститутивным. Ген-регулятор Вт находится далеко от группы цистронов, управляющих структурой ряда ферментов, ведунщх к триптофану. Гетерозиготы В т/В образующиеся в результате конъюгации, вели себя как В т, т. е. подавлялись триптофаном. Значит, в клетке под действием гена-регулятора Вт синтезируется репрессор, который действует не самостоятельно, а лишь вместе с триптофаном. Иными словами, триптофан выступает в роли корепрессора. По всей вероятности, необходима химическая реакция между эндогенным репрессором и внешним [c.494]

Таким же образом удалось получить мутации генов, управляющих многими другими специфическими химическими реакциями нейроспоры. В каждом случае, когда эти мутации изучались достаточно подробно, чтобы можно было сделать надежные выводы, мы убеждались в том, что отдельные гены непосредственно связаны с отдельными химическими реакциями. [c.164]

Когда было открыто, что облучение вызывает генные мутации, теория мишени для объяснения биологического действия радиации уже была в ходу. Когда выяснилось, что данные по вызыванию мутаций излучением согласуются с представлением, что мутация гена может быть вызвана единичной ионизацией, естественно было использовать данные по облучению для вычисления размера мишени, и в случае мутаций идентифицировать мишень с геном. Некоторые авторы в позднейших исследованиях заняли более осторожную позицию в этом вопросе, и кое-кто из них пошел настолько далеко, что заявил, будто размеры мишени не имеют ничего общего с размерами гена (например, Тимофеев-Рессовский и Дельбрюк, 1936 Мёллер, 1940). [c.136]

В гл. III мы уже рассмотрели те изменения в вычислениях, применяемых в теории мишени, которые влечет за собой необходимость учета этих возможностей. Для того чтобы возможность (а) имела серьезное значение, необходимо распространение эффекта ионизации на достаточно большое расстояние, при котором обеспечивалась бы ощутимая вероятность мутации гена в случае, если ионизация происходит вне его на расстоянии порядка генного диаметра или больше. Возможность некоторого распространения эффекта ионизации была рассмотрена в гл. II. Распространение на расстояние порядка 1 ммк может быть понято. С другой стороны, было экспериментально показано, что не происходит распространения эффекта на расстояние, разделяющее в профазе две сестринские хроматиды ( 100жл ) . Представление, что эффект ионизации может распространяться на заметное расстояние, было принято некоторыми генетиками (Мёллер, 1940) на том основании, что частота мелких перестроек хромосом оказалась пропорциональной дозе облучения (см. гл. VI). Это было сочтено за доказательство возможности вызвать два разрыва хромосомы на ощутимом расстоянии один от другого единичной ионизацией. Однако пропорциональность дозе не обязательно означает, что оба разрыва вызываются одной ионизацией, а лишь то, что они вызываются окаои ионизирующей частицей. Как будет объяснено в гл. VII, следует во всяком случае ожидать, что два разрыва, находящиеся в момент их возникновения на расстоянии не большем, чем приблизительно 100 ммк, вызываются одной и той же, а не двумя разными ионизирующими частицами. Таким образом, установление пропорциональности мелких перестроек дозе соответствует ожиданию, но не имеет отношения к вопросу о том, может ли одна ионизация вызвать два разрыва или не может. [c.136]

Полное выпадение гена в гомозиготном состоянии у дрозофилы обычно бывает летально. Если вследствие ионизации в гене происходит изменение, в результате которого он теряет способность самовоспроизведения или утрачивает всю свою специфическую активность, обычно отмечается возникновение рецессивной летали. Летальные мутации в данном локусе (не считая нехваток, вызванных выпадением участка хромосомы), видимо, возникают не многим чаще, чем видимью мутации , что кажется, пожалуй, удивительным. Мы можем составить себе некоторое представление о вероятности возникновения летальной мутации гена в результате ионизации, обратившись к опытам по инактивации ферментов и вирусов. Если принять, что инактивация ферментов и вирусов аналогична появлению летальных мутаций в них, то отношение размера мишени к размеру молекулы будет равно вероятности того, что ионизация в пределах молекулы вызовет летальную мутацию. В табл. 44 приведены данные о размерах мишеней и частиц для случаев инактивации некоторых энзимов и вирусов. Если мы вправе делать выводы о летальных мутациях генов по аналогии с инактивацией ферментов и вирусов, то данные табл. 44 показывают. [c.138]

Некоторые из способов проверки, предложенных в главах П1—V при обсуждении представления о зависимости инактивации частицы вируса или мутации гена от единичной ионизации, будут применены и в данном случае. Предполагается, что если разрыв хромосомы вызывается одной ионизирующей частицей, то число разрывов, вызванных данным типом излучений, будет пропорционально дозе и независиг.ю от интенсивности облучения и температуры. Однако обнаружить все первоначально вызванные разрывы не представляется возможным. Аберрации, обнаруживаемые в слюнных железах или методами скрещивания, у дрозофилы представляют собой не простые разрывы, а перестройки, связанные с двумя или большим числом разрывов. У традесканции, у которой наряду с более сложными перестройками происходят и простые разрывы, последние не представляют их общего числа. Это лишь остаток, сохранившийся после того, как многие первичные разрывы приняли участие в перестройках, а многие другие воссоединились . Поскольку, возможно, доля участвующих в перестройках или воссоединяющихся разрывов зависит от интенсивности облучения и температуры, применение предложенных выше способов проверки встречает затруднения. Например, у традесканции частота хроматидных разрывов уменьшается с повышением температуры (см. рис. 35, б, кривая 1). Это, по-видимому, следует объяснить исходя из представления, что повышение температуры способствует воссоединению. Имеются также некоторые указания на то, что повышение температуры (см. рис. 35, г) или облучение ультрафиолетовыми или инфракрасными лучами способствует воссоединениям в спермиях дрозофилы. [c.190]

Установлению числа генов не следует придавать слишком большое значение, так как точность его очень сильно зависит от любых ошибок в экспериментальном определении доз инактивации или в физических данных и методах вычисления. Мол<но, однако, смело утверждать, что если мы правы, рассматривая инактивацию вируса вакцины как следствие летальных мутаций генов, то число генов у этого вируса, несомненно, больше одного, хотя и гораздо меньп1е, чем у организма вроде дрозофилы, у которого их предполагается несколько тысяч, [c.237]

В экспериментах количественного характера падающая энергия, необходимая для снижения количества выживающих бактерий до определенного уровня, за который удобнее всего принять 37%, обычно определяется в эргах на квадратный сантиметр. Зная коэффициент адсорбции для протоплазмы бактерии (Гейтс, 1930) можно определить среднюю летальную дозу в эргах на грамм. Дозы ионизирующих излучений, измеренные в рентгенах, можно выразить в эргах на грамм, пользуясь данными табл. 2. Этим путем было установлено (подробности см. в работе Лк и Хэйнса, 1940), что внутри бактерии, убитой ультрафиолетовыми лучами, рассеивается примерно в 100 раз больше энергии (в эргах), чем в бактерии, убитой рентгеновыми лучами. Если летальный эффект представляет собой мутацию гена, то квантовый выход (т. е. вероятность возникновения летальной мутации в результате поглощения геном кванта) оказывается гораздо меньигим, чем ионный выход. К сходному выводу мы пришли при рассмотрении инактивации вирусов. [c.244]

У нас нет оснований предполагать, что гибель других организмов, кроме бактерий и вирусов, в сколько-нибудь значительной мере обусловлена генными мутациями. У дрозофилы рецессивные летальные мутации генов возникают под влиянием облучения в яйцах, в спермиях и, вероятно, в диплоидных клетках. Однако благодаря присутствию в этой же клетке нормального аллеломорфа рецессивные летальные мутации в диплоидных клетках не будут летальны, если тол1,ко они не произошли в Х-хромосоме самца. [c.253]

Аналогичное влияние на образование пигментов глаз у Drosophila оказывает мутация второго гена мутация гена сп в форму сп также ведет к потере способности образовывать оммохромы. Опыты по трансплантации и экстракции показали, что ген с/г+ влияет на более позднее звено цепи образования пигмента, так как предпосылкой для его действия является присутствие гена г +. [c.346]

Полиморфизм белков — это существование одного и того же белка в нескольких молекулярных формах, отличающихся по первичной структуре, физико-химическим свойствам и проявлениям биологической активности. Причинами полиморфизма белков являются рекомбинации и мутации генов. Изобелки — это множественные молекулярные формы белка, обнаруживаемые в пределах организмов одного биологического вида как результат наличия более чем одного структурного гена в генофонде вида. Множественные гены могут быть представлены как множественные аллели или как множественные генные локусы. [c.34]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология