Митохондриальные мутации

Рис. 7-71. Различие в схеме наследования митохондриальных и ядерных генов у дрожжей. Две дрожжевые клетки из четырех, образовавшихся в результате мейоза. получают тот или иной ядерный ген от одной гаплоидной родительской клетки, а две другие - от другой (менделевское наследование) В отличие от этого в результате постепенной митотической сегрегации митохондрий в период вегетативного роста (см. текст) вполне может случиться, что все четыре клетки, образовавшиеся при мейозе, получат митохондриальные гены только от одной из двух гаплоидных родительских клеток (неменделевское, или цитоплазматическое, наследование). В этом примере мутация митохондриального гена придает митохондриям устойчивость к хлорамфениколу - ингибитору белкового синтеза в энергопреобразующих органеллах и бактериях (разд. 5.1.15).

Рис. 7-24. Схематическое представление митохондриальных мутаций с делециями, которые подавляют последствия ядерной мутации ре(494 (задача 7-37).

Но есть и другая точка зрения. Согласно ей, коды митохондрий не более древние, а наоборот, более молодые, чем основной код, и возникли, когда ббльшая часть митохондриальных генов уже перешла в ядро. В митохондриальной ДНК осталось так мало генов, что изменение кода перестало быть обязательно смертельным событием для митохондрии и клетки в целом. После того, как такое изменение произошло из-за мутации в аппарате синтеза белка, в структурных генах произошли мутации, компенсирующие эти изменения кода. После этого процесс перехода генов из митохондрий в ядро прекратился, так как аппарат синтеза белка митохондрий не мог уже быть подменен аппаратом клетки. Эта гипотеза привлекательна тем, что объясняет, почему передача генов из митохондрий в ядро остановилась на полдороге. [c.75]

Полиморфизм ДНК и наследственные болезни, связанные с митохондриальными мутациями. Расшифровка нуклеотидной последовательности митохондриального генома человека ускорила выявление в нем полиморфных сайтов рестрикции (разд. [c.147]

ДНК в митохондриях является материнской основой наследственности. Известно, что генетический материал в молекулах ДНК, способен мутировать. В митохондриях окислительные процессы, связанные с синтезом АТФ, сопровождаются образованием большого количества свободных радикалов, которые могут вызывать мутации в митохондриальной ДНК, а процесс репарации митохондриальной ДНК развит, вероятно, не так хорошо, как ДНК ядерной. Так, частота мутаций в митохондриальной ДНК примерно в 10 раз выше, чем в ядерной. Для митохондриальной ДНК известны точечные мутации, делеции, вставки и выпадения. [c.100]

Рис. 1-17. к кому ближе человек, к горилле или орангутану Ответ на этот вопрос можно получить, проанализировав последовательности ДНК этих видов и построив родословную, представленную в верхней части рисунка. Для выяснения филогенетического родства между близкородственными организмами обычно используют митохондриальную ДНК, поскольку она эволюционирует примерно в 5-10 раз быстрее, чем ядерная ДНК. В нижней части рисунка приведена последовательность первых 75 нуклеотидов одного и того же гена (митохондриальный ген, кодирующий субъединицу NAD-дегидрогеназы) для каждого из видов Цветными буквами отмечены участки, по которым горилла и орангутан отличаются от человека. Прямоугольники под нуклеотидными последовательностями обозначают аминокислоты в соответствующих белках. Названия аминокислот, если они отличаются от соответствующих аминокислот человека, также выделены цветом. Проведенный анализ показывает, что последовательность гориллы отличается от последовательности человека на 10%, а орангутана - на 17%. Предполагая, что эти различия обусловлены случайными мутациями, появляющимися с одинаковой частотой в линии каждого вида, можно вывести родословную, показанную на [c.25]

Большое количество митохондрий содержится в ооцитах, тогда как в спермин их только четыре. При оплодотворении эти митохондрии не попадают в ооцит. Следовательно, все митохондрии во всех клетках любого индивида имеют материнское происхождение [360]. В связи с этим возникает вопрос, может ли мутация в митохондриальной ДНК быть причиной наследственного заболевания. Такая патология должна передаваться только от матери всем ее детям (разд. 3.15). [c.147]

Встает естественный вопрос может ли мутация в митохондриальной ДНК быть причиной наследственных заболеваний Отличительным признаком [c.100]

Некоторые мутационные изменения большой рРНК митохондриальных рибосом придают устойчивость к хлорамфениколу. Этот антибиотик останавливает синтез белка, осуществляемый бактериальными и митохондриальными рибосомами, блокируя пептидилтрансфераз-ную реакцию. При этом у бактериальных мутантов, устойчивых к хлорамфениколу, изменены белки 508-суб-частицы. В митохондриях мутации затрагивают единственное основание, находящееся на расстоянии 243 нуклеотидов от З -конца большой рРНК. [c.112]

Было обнаружено существование интересного сходства между митохондриальными интронами дрожжей и некоторыми генами рРНК. В их состав входит несколько довольно коротких сходных последовательностей. Они расположены на некотором расстоянии от границ экзон—интрон (на самих границах таких консервативных последовательностей нет). Некоторые последовательности причастны к сплайсингу, по крайней мере, в случае гена box, поскольку они обеспечивают создание сайтов, соответствующих 1/ш -мутациям box 9 и box 2, блокирующим сплайсинг. [c.260]

В табл. 22.4 приведены комплексы, содержащие белки, синтезированные в митохондриях дрожжей. АТРаза состоит из двух частей мембранного фактора, образуемого двумя или более субъединицами, кодируемых митохондриальным геномом, и растворимой АТРазы F1, состоящей примерно из пяти субъединиц, синтезируемых в цитоплазме. Цитохром-с—оксидаза также состоит из субъединиц, происходящих из обоих источников. В состав комплекса цитохромов Ьс входит один белок митохондриального происхождения, связанный с щестью субъеди- ницами цитоплазматического происхождения. Малая субъединица рибосомы включает в себя один белок (Уаг 1), кодируемый митохондриальными генами. Были получены мутации, позволяющие идентифицировать почти все митохондриальные гены. [c.284]

То, что определенная мутация по ядерным генам может нарушать синтез определенного белкового компонента, проще всего объяснить тем, что она затронула уникальный структурный ген. Из этого следует, что должны существовать количественные различия в представительстве белковых компонентов, кодируемых генами органелл и ядерными генами, поскольку копий митохондриального генома намного больше (см. табл. 22.2). По-видимому, ядерные гены экспрессируются более эффективно. Наличие таких различий было прямо подтверждено в случае одного из ферментов хлоропластов, рибу-лозобисфосфат-карбоксилазы кукурузы, большая субъединица которой кодируется геном органеллы, присутствующим в клетке в виде большого числа копий, а малая субъединица кодируется ядерным геном, представленным неповторяющейся ДНК. [c.284]

Существование генетической рекомбинации в митохондриях дрожжей (см. ниже) позволило создать генетическую карту генома митохондрий, которая была сопоставлена с физической картой при изучении возникающих естественным путем делеций митохондриального генома (называемых петит-мутациями). Участок, занимаемый каждым геном, определяли по положению на карте соответствующей мРНК. [c.285]

Предпосылкой для рекомбинации служит одновременное присутствие геномов двух родителей-условие, не выполняющееся при преобладании однородительского наследования генетического материала. Но, поскольку существуют примеры, когда потомству передаются геномы обеих родительских органелл, сразу возникает вопрос как они могут взаимодействовать между собой Возможна ли комплементация различных мутаций может ли происходить рекомбинация между геномами Для комплементации необходимо перемешивание продуктов экспрессии генов для рекомбинации требуется расположение двух геномов физически рядом друг с другом. Оба требования несколько противоречат устоявшемуся взгляду на индивидуальную органеллу, который мог возникнуть на основе представления об эндогенной экспрессии генов органеллы как о процессе, строго ограниченном ее пределами. Однако (по меньшей мере у одного из видов организмов) может происходить рекомбинация хлоропластных ДНК а у другого вида между митохондриальными геномами может происходить и комплементация, и рекомбинация. [c.287]

Все петит-мутации нарушают функционирование митохондрий. Они не становятся летальными, поскольку дрожжи могут существовать и в аэробных условиях (когда необходимо дыхание) и в анаэробных (когда без него можно обойтись). Следовательно, мутации митохондриального генома являются условно-летальными, вызывающими гибель дрожжей лишь в аэробных условиях в анаэробных же условиях они выживают. Таким образом, нарушение функций митохондрий приводит к переходу на анаэробный способ существования. Несомненно, такой переход невозможен в случае, например, клеток животных, для которых прекращение функционирования митохондрий оказывается летальным. (Аналогичная генетическая ситуация наблюдается в случае хлоропластов С. reinhardii, которые не нуждаются в фотосинтезе в присутствии ацетата.) [c.288]

Петит-мутации S. erevisiae распадаются на три типа. Ядерные петиты-это менделевские (т.е. ядерные) мутации, полностью нарушающие деятельность митохондрий. Нейтральные петиты (rho°) представляют собой крайний случай, когда отсутствует вся митохондриальная ДНК. Это рецессивный генотип. В митохондриальной ДНК су-прессируемых петитов (rho ) имеются значительные аномалии. Митохондрии rho содержат кольцевые молекулы ДНК, размеры которых значительно меньше размеров обычного генома, а сложность составляет только небольшую часть ее обычной величины, находясь в пределах от 0,2 до 36%. Это означает, что большая часть митохондриального генома делетирована. [c.288]

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

Но ряду причин большинство экспериментов по изучению механизмов биогенеза митохондрий проводится на культурах Sa haromy es arlshergensis (пивные дрожжи) и S. erevisiae ( пекарские дрожжи). Во-первых, при росте на глюкозе эти дрожжи обнаруживают уникальную способность существовать только за счет гликолиза и поэтому могут обходиться без функционально активных митохондрий, т.е. без окислительного фосфорилирования. Это дает возможность работать с клетками, митохондриальная и ядерная ДНК которых несут мутации, препятствующие нормальному развитию митохондрий. Такие мутации летальны почти у всех организмов. Во-вторых, дрожжи - простые одноклеточные эукариоты - легко выращивать и подвергать биохимическим исследованиям. И наконец, у дрожжей, обычно размножающихся бесполым способом путем почкования (асимметричного митоза), встречается и половой процесс. При половом размножении две гаплоидные клетки сливаются, образуя диплоидную зиготу, которая затем либо делится путем митоза, либо претерпевает мейоз и снова дает гаплоидные клетки. Возможность контролировать в лабораторных условиях чередование бесполого и полового размножения (разд. 13.2) намного облегчает проведение генетического анализа. Такой анализ позволяет выявить гены, ответственные за функцию митохондрий, и установить, которые из них находятся в ядерной ДНК и которые - в митохондриальной, поскольку мутации митохондриальных генов не наследуются по законам Менделя, которым подчиняется наследование ядерных генов [c.493]

Противники эндосимбиотической гипотезы обычно считают, что мембранная система митохондрий возникла путем впячивания существовавших мембран, а именно плазматической мембраны у прокариотов [1555, 1556, 1900]. Таким образом, внутренняя мембранная система аэробных прокариотов должна быть предшественником митохондриальной системы. На какой-то стадии митохондрии отделились от плазматической мембраны, а затем неизвестным способом приобрели часть ДНК клетки. Ряд мутаций должен был постепенно привести от прокариотов к эукариотам. [c.197]

По ряду причин механизмы биогенеза митохондрий изучают сейчас в большинстве случаев на культурах Sa haromy es arlsbergensis (пивные дрожжи) и S. erevisiae (пекарские дрожжи). Во-первых, при росте на глюкозе эти дрожжи обнаруживают уникальную способность существовать только за счет гликолиза, т.е. обходиться без функции митохондрий. Это дает возможность изучать мутации в митохондриальной и ядерной ДНК, препятствующие развитию этих органелл. Такие мутации легальны почти у всех других организмов. Во-вторых, дрожжи-простые одноклеточные эукариоты-легко культивировать и подвергать биохимическому исследованию. И наконец, дрожжи могут размножаться как в гаплоидной, так и в диплоидной фазе, обычно бесполым способом-почкованием (асимметричный митоз). Но у дрожжей встречается и половой процесс время от времени две гаплоидные клетки сливаются, образуя диплоидную зиготу, которая затем либо делится путем митоза, [c.58]

Для того чтобы понять механизм неменделевского (цитоплазматического) наследования митохондриальных генов, рассмотрим, что происходит с такими генами, когда две гаплоидные клетки сливаются, образуя диплоидную зиготу. В случае, представленном на рис. 9-65, одна дрожжевая клетка несет мутацию, определяющую резистентность митохондриального белкового синтеза к хлорамфениколу, тогда как другая-клетка дикого типа-чувствительна к этому антибиотику. Мутантные гены легко выявить, выращивая дрожжи на среде с глицеролом, использовать который способны только клетки с ин-тактными митохондриями поэтому в присутствии хлорамфеникола на такой среде смогут расти только клетки, несущие мутантный ген. Наша диплоидная зигота вначале будет иметь митохондрии как мутантного, так и дикого типа. От зиготы в результате митоза отпочкуется диплоидная дочерняя клетка, которая будет содержать лишь небольшое число митохондрий. После нескольких митотических циклов в конце концов какая-то из новых клеток получит [c.59]

Если митохондрии существуют только как зрелые формы, то хлоропласты в зародьппах растений находятся в незрелом состоянии-в виде пропластид (разд. 19.3.1). Когда растение выращивают в темноте, пропластиды не превращаются в зрелые формы. Развитие хлоропластов останавливается на стадии пропластид и в том случае, если ДНК хлоропласта дефектна или вовсе отсутствует. У высших растений подобные мутации хлоропластов легальны, но у таких одноклеточных водорослей, как Euglena, мутанты прекрасно выживают, если их обеспечить субстратом для окисления. Эти мутанты аналогичны митохондриальным мутантам petite у дрожжей. [c.63]

Если есть тестеры с перекрывающимися делециями, захватывающими как разные, так и одинаковые участки мтДНК, в сумме составляющими весь митохондриальный геном, то в качественном тесте можно картировать любую мутацию мтДНК. Карта митохондриального генома имеет кольцевую форму (рис. 10.8). Ниже дан перечень картированных генов (см. стр. 242). [c.241]

Девин А.Б., Колтовая H.A. Генетический анализ митохондриальной / Ло-мутабильности у дрожжей сахаромицетов. III. Сравнительный анализ влияния различных ядерных мутаций srm и дисомии по хромосоме IV на /Ло-мутагенез // Генетика. 1986. Т. 22. С. 2768-2774. [c.104]

Просвирова Т.Ю., Девин А.В. Генетический анализ митохондриальной rha -мутабильно-сти у дрожжей сахаромицетов. Сообщение V, Выделение и картирование ядерной мутации srmS. снижающей одновременно г/го--мутабильность и митотическую стабильность хромосом и Генетика. 1988. Т. 24. С. 1586-1592. [c.104]

Очевидно, что взаимодействие между продуктами хромосомных, митохондриальных и хлоропласт-ных генов обусловлено генетически. Например, мутации в митохондриальной ДНК у дрожжей и кукурузы могут супрессироваться хромосомными мутациями. Определенные виды мужской стерильности (образование стерильной пыльцы), широко распространенные у растений, вызваны мутациями в митохондриальной ДНК и наследуются не в соответствии [c.216]

Митохондриальная ДНК эволюционирует гораздо быстрее, чем ядерная, и мутации в ней происходят почти в десять раз чаще. В результате возникает широкий внутривидовой полиморфизм, и ощутимые изменения выявляются даже в пределах нескольких поколений. Благодаря высокой скорости мутирования полиморфизм эндонуклеазных сайтов становится очень удобным параметром при популяционно-генетических исследованиях растений и животных, в том числе и человека. [c.217]

Смотреть страницы где упоминается термин Митохондриальные мутации: [c.240] [c.531] [c.98] [c.98] [c.43] [c.326] [c.496] [c.497] [c.148] [c.59] [c.242] [c.92] [c.95] [c.96] [c.205] [c.112] [c.221] [c.221] [c.222] [c.361] [c.100]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология