Взаимодействие двух мутаций

Следует отметить еще два обстоятельства. Во-первых, частоты аллелей обычно не находятся в состоянии, отвечающем равновесию между прямыми и обратными мутациями, потому что на них влияют и другие процессы. В частности, естественный отбор может благоприятствовать одному аллелю в ущерб другому равновесные частоты аллелей определяются при этом, как мы увидим в гл. 24, взаимодействием между мутациями и отбором. Во-вторых, при наличии прямых и обратных мутаций изменение частот аллелей происходит медленнее, чем в том случае, когда мутации идут только в одном направлении, поскольку обратные мутации частично компенсируют изменения частоты аллелей в результате прямых мутаций. Это еще раз подтверждает сказанное выше для того чтобы мутации сами по себе привели к сколько-нибудь значительному изменению частот аллелей, требуется очень много времени. [c.119]

Вернемся, однако, к начальным стадиям эволюции [388]. На начальных этапах эволюции вовсе не требуется строгого однозначного соответствия нуклеотидов и аминокислот. Конфигурации белковых макромолекул грубо определяются не строго однозначной аминокислотной последовательностью, а лишь порядком чередования в полипептидной цепи полярных и неполярных аминокислотных радикалов. Исходя из этого, все аминокислоты можно разделить на два класса — полярные и неполярные. Может быть, полярные аминокислоты следует в свою очередь разделить на отрицательно и положительно заряженные в водных растворах — тогда будет три класса. Таким образом, в начале эволюции было бы достаточно, чтобы одни нуклеотидные радикалы в полинуклеотидной цепи непосредственно кодировали связывание полярных аминокислот, а другие — неполярных. Здесь следует отметить работу М. В. Волькенштейна [55], обнаружившего корреляцию между нуклеотидным составом кодирующих триплетов (кодонов) и полярностью кодируемых ими аминокислот. Волькенштейн обратил внимание на то, что во всех случаях, когда второй нуклеотид в кодоне — аденин, кодируемый аминокислотный остаток полярен, во всех случаях, когда второй нуклеотид — уридин, аминокислотный остаток неполярен. Я думаю, что мы имеем здесь дело с корреляцией, обусловленной физико-химическими особенностями непосредственного взаимодействия аминокислот и нуклеотидов, действовавшей в древнейшие времена, когда современный перевод нуклеотидного языка в аминокислотный еще не сформировался. Сам Волькенштейн рассматривает эту корреляцию как приспособление, повышающее помехоустойчивость кода если в результате мутации изменится кодон, то велика вероятность того, что вместо одной, например, неполярной аминокислоты в кодируемом белке появится другая, но также неполярная. Конфигурация макромолекулы от этого изменится не очень сильно, и мутант не погибнет. Мне же кажется, что в ходе эволюции такая корреляция могла возник- [c.53]

В случае клеток эукариот техника генетических манипуляций разработана значительно слабее. Здесь больше полагаются на спонтанные мутации, приводящие к какому-либо фенотипическому дефекту. Последний может быть обнаружен непосредственно в полевых исследованиях, в лаборатории или в клинике, иногда в результате систематического поиска, но часто как побочный продукт другой работы. Например, многие мутации, затрагивающие гемоглобин, приводят к анемиям, а последние легко распознаются клинически. В результате известно очень большое число мутантных форм гемоглобина человека, установлены различия в аминокислотной последовательности, а в некоторых случаях поняты причины функциональных изменений. Например, гемоглобин Сидней содержит единственную замену — валин в 67-м положении /3-цепи заменен в нем на аланин. Фенотипическим проявлением такой замены в клинике является гемолитическая анемия. Эритроциты при этом становятся хрупкими и легко разрушаются. Исследования выделенного из них гемоглобина показывают, что гем /3-цепей слабо связан с белком и легко отделяется. Это приводит к двум последствиям. Дефицитный по гему белок становится значительно менее эффективным переносчиком кислорода — как потому, что содержит на два связывающих кислород гема меньше, чем нормальный, так и вследствие изменения формы кривой связывания кислорода, приводящего к менее эффективному освобождению кислорода в капиллярах. Кроме того, отделяющийся гем вреден он, по-видимому, взаимодействует с клеточной мембраной эритроцита, что каким-то образом увеличивает ломкость последнего. Непрочности связывания гема с гемоглобином Сидней можно дать простое объяснение на молекулярном уровне. В нормальном гемоглобине валин способствует образова- [c.39]

Можно выделить два уровня в системе взаимодействия и коэволюции ретротранспозон-хозяин. Первый уровень, исследованию которого посвящена проводимая в Отделе работа, первичен и схож у разных ретротранспозонов. Он обусловлен самим присутствием ретротранспозона в геноме и выражается в том, что многие гены хозяина, его белки и клеточная машина в целом участвуют в реализации жизненного цикла ретротранспозона. Возможность эффективного взаимодействия генов хозяина с ретротранспозоном обусловлена наличием в его структуре рецепторных последовательностей - мишеней, способных воспринимать различные регуляторные сигналы, в том числе сигналы, дискриминирующие базовые физиологические свойства хозяина, например, его пол и возраст. Проведенные исследования пока не дают оснований считать, что в геноме есть некие локусы, специализированные на контроле ретротранспозонов, но и исключить возможность того, что в процессе коэволюции некоторые гены специализировались в этом направлении, нельзя. Предполагается, что линии с высокой частотой транспозиций какого-либо ретротранспозона содержат пермиссивные аллели генов, контролирующих транспозиционный процесс, в то время как линии с низкой частотой транспозиций содержат соответствующие рестриктивные аллели. Генетический контроль транспозиций представляется довольно сложным. Не один, а несколько генов, контролирующих разные процессы, могут отвечать за высокую частоту транспозиций даже в одной линии. Остается открытым вопрос о том, встречаются ли в разных линиях, характеризующихся высокой частотой транспозиций данного ретротранспозона, пермиссивные аллели разных генов, или всякий раз речь идет о пермиссивных мутациях одного гена, может быть, немногих. Кроме того, гены хозяина, по крайней мере их часть, индивидуальны для каждого ретротранспозона. Возникает также вопрос, имеют ли описанные в лабораторных линиях локусы отношение к тем генам, которые регулируют частоту транспозиций ретротранспозонов в природных популяциях. Все эти вопросы остаются открытыми для дальнейшего изучения. [c.37]

Благодаря использованию большого набора мутаций по промоторам и генам активирующих белков дрожжей удалось выяснить некоторые особенности взаимодействия белков-активаторов с АП, а также характерные свойства этих белков. Белок GAL4 активирует гены, необходимые для катаболизма галактозы. GAL4 связывается с АП, представленной повторяющимися элементами по 17 п. н-Степень активирующего действия пропорциональна числу этих элементов в промоторе. Функция связывания ДНК и активации транскрипции принадлежит разным участкам белка GAL4, который содержит 881 аминокислоту. 73 остатка с N-конца молекулы белка достаточны для обеспечения специфического связывания с ДНК. Эгот участок связывает ионы цинка и содержит характерную структуру — цинковые пальцы , обнаруженные в целом ряде белков, активирующих транскрипцию (см. раздел 4 этой главы). Два других дискретных участка белка, включающих аминокислоты 149—196 и 768—881, достаточны для обеспечения активации транскрипции. Эти участки содержат кислые аминокислотные остатки. По-видимому, в разных активаторных белках эти районы обладают [c.196]

Регуляция синтеза ш-РНК. А priori ясно, что транскрипция должна по времени предшествовать трансляции (во всяком случае, транскрипция какой-то первой группы нуклеотидов, пусть даже эта группа очень мала). Таким образом, на этом уровне транскрипция, безусловно, может лимитировать трансляцию. Неясно, однако, можем ли мы считать, что в дальнейшем эти два процесса протекают независимо как во времени, так и в пространстве. Нетрудно, нанример, представить себе, что если реакционно-способная неустойчивая молекула т-РНК почему-либо не включится в работу трансляционной системы, то транскрипция сразу же прекращается или продукт транскрипции инактивируется (скажем, вследствие гидролиза, фосфоролиза или взаимодействия с другими компонентами клетки). Недавние эксперименты, проведенные на различных бактериальных системах, показывают, что транскрипция и трансляция — тесно связанные процессы. Одной интересной особенностью срштеза РНК у бактерий является зависимость этого синтеза (у так называемых жестко контролируемых штаммов) от присутствия в среде полного набора всех аминокислот. Если отсутствует хотя бы одна аминокислота, необходимая для роста данного ауксотрофа, то синтеза РНК не происходит. Такой жесткий контроль определяется наличием особого гена R ), место которого на генетической карте можно определить с помощью обычных методов. Мутации в этом гене (ЙС" ) приводят к появлению штаммов, у которых уже не наблюдается столь четкой зависимости между содержанием аминокислот в среде и синтезом РНК. На уровне транскрипции действуют, вероятно, и такие регуляторные меха- [c.505]

В конечном счете перед нами два варианта скачкообразности. Один — при индукции мутаций по доступным анализу физико-химическим свойствам и химическому строению, содержащим предпосылку известного статистического взаимодействия с геном, которое составляет у основных мутагенов положительную, хотя и неодинаковую величину в зависимости от стадци митоза. Другой — при действии нуклеотид-аналогов, когда сначала происходит почти без мутаций включение, а основной мутационный процесс развертывается через поколения — в последующих актах аутокатализа и является в целом вторичным. Аналогам недоступно непосредственное измерение состояния нормальных нуклеотидов, а значит и положение надежного пробного тела , так как они возмущаются в сторону упорядочения, близко к тому, как это делают нормальные матричные нуклеотиды. Взаимодействие с включенными аналогами, которое завершается во вторичном порядке транзициями и трансверсиями, открывает связи между нуклеотидами и известными аналогами, но в остальном не в состоянии открыть участвующих во включен1ш сил. [c.20]

Белок-репрессор имеет два типа связывающих сайтов, которые (как мы уже видели) взаимодействуют, обеспечивая его способность контролировать выражение генов в ответ на условия окружающей среды. Репрессор непосредственно узнает специфическую нуклеотидную последовательность оператора. Он связывается также с малой молекулой индуктора и вследствие этого теряет способность связываться с операторной ДНК. В субъединице репрессора могут быть идентифицированы два типа участков связывания. Для идентификации используют мутации в гене lad, которые инактивируют репрессор. Их возможная взаимосвязь in vivo зависит от мультимерной структуры репрессора. [c.184]

Анализируя формы гемоглобина в организмах, стоящих на разных ступенях филогенетической лестницы, можно восстановить некоторые события, приведшие к возникновению разнообразных типов этого белка. Появление гемоглобиноподобных молекул в ходе эволюции, но-видимому, способствовало увеличению размеров многоклеточных животных. Крупным животным для поддержания должного уровня кислорода в тканях уже недостаточно простой диффузии. В результате, гемоглобиновые молекулы обнаруживаются у всех позвоночных и многих беспозвоночных. Самая примитивная молекула, переносящая кислород, представляет собой глобиновую полипептидную цепь размером около 150 аминокислот. Она обнаруживается у многих морских червей, насекомых и примитивных рыб. Молекула гемоглобина у высших позвоночных устроена более сложно в ее состав входит два типа глобиновых цепей. По-видимому, около 500 млн лет назад в ходе эволюции высших рыб произошла серия мутаций и дупликации соответствуюшего гена. В результате этих событий вначале образовалось два слегка отличающихся друг от друга гена, кодирующих цепи а- и Р-глобинов в геноме каждой особи. У современных высших позвоночных каждая молекула гемоглобина представляет собой комплекс, состоящий из двух а- и двух Р-цепей. (рис. 10-65). Такая структура функционирует гораздо более эффективно, чем молекула гемоглобина, содержащая одну цепь. Четыре кислород-связывающих сайта в молекуле агРг взаимодействуют друг с другом. Это взаимодействие приводит к кооперативному аллостерическому изменению в молекуле при связывании и освобождении кислорода, позволяющему доставлять в ткани гораздо большие порпии кислорода. [c.238]

Геномные и хромосомные мутации часто происходят спонтанно. Для обнаружения значимого увеличения частоты мутаций в случае обычных доминантных генетических заболеваний необходимо на протяжении десятилетий проводить поголовный скрининг популяций больших стран. В случае мутаций, идентифицируемых на белковом уровне, большая и в высшей степени хорошо организованная программа будет успешной, если соответствующим образом увеличить число генов, проходящих скри-нирование [1577 1575]. Предложено два различных подхода. В первом [1574 1575] используют образцы пуповинной крови, отобранные из плаценты (детского места) сразу после родов. Одновременно производят отбор проб крови у обоих родителей. В этих образцах исследуют максимально возможное число систем электрофоретического полиморфизма и количественно оценивают активность некоторых ферментов. Такая программа нуждается в специальной организации для обеспечения взаимодействия с родителями и сбора крови. Вот поче- [c.274]

Мул<ская стерильность генетически может обусловливаться генами стерильности ядра и взаимодействием ядерных генов и плаз-могенов. В соответствии с этим различают два вида мужской стерильности ядерную, или генную (ГМС), и цитоплазматическую (ЦМС). Ядерная стерильность вызывается мутациями хромосомных генов тз. В связи с тем, что гены стерильности рецессивные, а гены фертильности доминантные, при этом типе наследования стерильности от скрещивания стерильных растений с фертильными [c.118]

Множественный аллелизм. При анализе наследования, связанного с независимым комбинированием генов, их взаимодействия и сцепленного состояния мы исходили из представления о двух возможных состояниях гена одного участка гомологичных хромосом, например Л и а или В и Ь. Но в процессе изучения мутаций было установлено, что один и тот же локус хромосомы в результате изменения своего строения может находиться в нескольких состояниях, образуя не два, а серию аллелей. Это явление получило название мноокественного аллелизма (рис. 86). Например, по гену окраски глаз у дрозофилы выявлена серия аллелей, состоя- [c.209]

Очень важно ясное представление о взаимодействии генотип — среда. Вот самый простой пример. Рецессивная мутация фенил-кетонурии блокирует превращение аминокислоты фенилаланин в тирозин, и ребенок, гомозиготный по этой мутации, становится олигофреном вследствии отравления тканей мозга предшественниками тирозина. Но если сменить диету и кормить младенца не молоком матери, содержащим фенилаланин, а пищей без фенилаланина, ребенок вырастает вполне психически здоровым. Таким образом, изменением условий среды (в данном случае кормлением) можно устранить дефекты генотипа. Эти и другие подобные факты нередко приводят как довод о неважности генотипа и могуществе среды. Это досадное, но нередко повторяемое (не генетиками) недоразумение. Тот факт, что определенными условиями можно потенциально мутантный фенотип исправить или улучшить до уровня нормы, вовсе не устраняет принципиальных различий между нормой и мутантом В данном случае именно мутант, а не норма чувствительны к изменению диеты. Когда генетик говорит о наследовании признака, то это следует воспринимать по принципу два пишем, три в уме . Ибо при этом подразумевается, что становление любого признака, и поведенческого в особенности, происходит по следующему сценарию наследственная программа (гены) — чувствительный период (ы) — предопределение пути развития — формирование признака ( самообучение ). В этологии, науке о поведении животных, хорошо известно явление импринтинга. По аналогии с ним Эфроимсон предлагает новый, очень удачный, на мой взгляд, термин импрессинг — для обозначения сверхранних впечатлений детства, которые действуют в чувствительный период и являются жизнеопределяющими. Чтобы чувства добрые проявлялись у взрослого человека, они должны быть пробуждены еще у ребенка. И напротив, этический код альтруизма и доброты может быть легко заглушен и извращен групповой этикой (классовой, национальной, узкорелигиозной и т. д.). [c.11]

Два первых подхода называют еще антисмысловыми , поскольку они основаны на использовании одноцепочечных олигонуклеотидов в противоположной ориентации. Так, с помощью антисмысловой технологии, заключающейся в отжиге на мРНК комплементарного какой-то ее части олигонуклеотида, происходит почти полное блокирование процесса трансляции данной мРНК, за счет чего кодируемый ею фермент или какой-то другой белок практически не вырабатывается. Таким образом, можно частично исправить вредную мутацию, не допустив появления в клетках дефектного белка или хотя бы резко снизив его количество. Использование подобного олигонуклеотида на транскрипционном уровне рассчитано на его взаимодействие с двойной спиралью ДНК путем инвазии и образования так называемых триплексных структур, которые мешают процессу транскрипции и следовательно ведут к непоявлению соответствующих мРНК. [c.65]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология