Синтез сдвиг рамки считывания

Мутации, сдвигающие рамку считывания информации. Это может происходить при выпадении какого-либо нуклеотидного звена цепи ДНК (деле-ции) или вставки дополнительных нуклеотидов (инсерции). Сдвиг рамки считывания меняет всю программу синтеза полипептидной цепи и, как правило, приводит к образованию нефункциональных белков, которые быстро деградируют в клетках. [c.455]

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]

Для осуществления реакций белкового синтеза, которые мы только что описали, требуется сложный каталитический аппарат Растущий конец полипептидной цепи должен, например, определенным образом подстраиваться к молекуле мРНК, для того чтобы каждый последующий кодон мРНК мог точно соединиться с антикодоном тРНК, не проскочив ни на один нуклеотид, ибо это привело бы к сдвигу рамки считывания (см. разд. 3.2.8). Эти и другие этапы белкового синтеза осуществляются рибосомами - крупными комплексами, состоящими из молекул белков и РНК. Рибосомы эукариот и прокариот очень сходны по своей структуре и функции. Каждая из них состоит из двух субъединиц - большой и малой, образующих в совокупности комплекс с массой в [c.264]

Вставки одного, двух или любого, не кратного трем, числа нуклеотидов в ген также приводят к образованию измененной мРНК со сдвигом рамки считывания, что в свою очередь ведет к последствиям, принципиально не отличающимся от тех, что возникают в результате делеций. Это может быть искажение аминокислотной последовательности в протяженной области, вслед за местом вставки образование нонсенс-кодона (в месте вставки или на некотором расстоянии от него) и преждевременная терминация синтеза белка или сквозное счи1ывание при элиминировании нормального стоп-кодона. Вставка, возникающая в гене вслед за делецией (или наоборот), может восстановить правильную рамку считывания (рис. 40.6, пример 4). Трансляция такой мРНК приведет к образованию полипептида с искаженным участком, заключенным между сайтами вставки и делеции. За точкой восстановления рамки считывания аминокислотная последовательность будет нормальной. Можно представить множество комбинаций делеций и вставок, в результате которых образуются белки, содержащие участки с измененной структурой, окруженные участками с исходной аминокислотной последовательностью. Этот феномен был убедительно продемонстрирован на бактериофаге Т4, что внесло значительный вклад в доказательство триплетной природы генетического кода. [c.100]

Совершенно естественно, что делеция, которая приводит к фенотипу гемоглобин Wayne , локализуется вблизи конца а-цепи Действительно, любая делеция, вызывающая сдвиг рамки считывания на протяженном участке структурного гена, по всей вероятности, будет приводить к синтезу функционально неактивных полипептидов Фенотипически это проявится как талассе-мия , и продукт гена вообще не будет обнаруживаться (как при Р°-талассемии) По-видимому, возникновение делеций является следствием ошибочного спаривания между гомологичными последователь- [c.86]

Нонсенс-мутации и мутации со сдвигом рамки считывания. Как уже указывалось ранее, мутации, приводящие к возникновению терминирующего кодона внутри экзона гена гемоглобина, обусловливают синтез укороченной, неактивной цепи и вызывают поэтому °-тaлa eмию. Выявлены три такие мутации, одна из них характерна для уроженцев Средиземноморья ( —Т). Обнаружена рестриктаза (Mael), узнающая [c.90]

В связи с рассмотрением РНК фага MS2, следует указать также на другой способ размещения разных кодирующих последовательностей в одной мРНК. Дело в том, что MS2 РНК кодирует еще и четвертый белок, названный белком лизиса, или L-белком (он, повидимому, участвует в лизисе хозяйской клетки на завершающей фазе инфекции). Этот белок закодирован участком РНК, начинающимся в конце С-цистрона, захватывающим всю 36-нуклеотидную вставку между С-цистроном и S-цистроном и заканчивающимся в пределах S-цистрона рамка считывания этого перекрывающегося L-цистрона сдвинута вправо на один остаток (+1 сдвиг), так что никакие его участки не транслируются при синтезе С-белка и S-белка. L-цистрон имеет свой инициаторный кодон AUG, не в фазе с кодонами С-цистрона, и, соответственно, свой терминаторный кодон UAA, не в фазе с кодонами S-цистрона. Эта ситуация изображена на рис. 7. Использование перекрывающихся кодирующих последовательностей в пределах одной мРНК встречается, однако, не часто и свойственно, по-видимому, в основном вирусным системам, где экономия места для размещения цистронов играет особенно важную роль. [c.21]

Надо сказать, что вне фазы (рамки) считывания триплеты UAA, UAG и UGA в пределах кодирующей последовательности мРНК встречаются существенно чаще, чем в фазе считывания, где имеется, как правило, всего один терминирующий кодон на всю кодирующую последовательность. Поэтому обычно случайный сдвиг рамки в процессе элонгации не может привести к синтезу очень длинного неправильного полипептида и чаще всего приводит к скорой терминации этой неправильной трансляции. В некодирующих участках мРНК, включая межцистронные участки полицистронных РНК, частота терминирующих триплетов обычно также высока. [c.265]

Две другие рамки считывания, которые находятся в иной фазе по отношению к открытой рамке считывания, обычно не могут быть использованы для синтеза белка, поскольку в их последовательности слишком часто встречаются кодоны-терминаторы. Такие рамки считывания называют блокированными. Типичный пример перекрывания открытой рамки считывания с двумя блокированными рамками считывания показан на рис. 4.8. Поскольку давление отбора происходило в пользу открытой рамки считывания, как о том свидетельствует последовательность аминокислот, в двух других фазах считывания шло беспрепятственное накопление кодонов-терминаторов. Возможно даже, что их накопление оказалось благоприятным, для того чтобы избежать образования нежелательных белков. В случайной последовательности ДНК кодоны-терминаторы составляют 3/64, что соответствует 1 кодону-терминатору на 20 триплетов (в зависимости от точного состава оснований). (Поэтому у мутантов со сдвигом рамки синтез полипептидной цепи обычно рано прекращается из-за нонсенс-кодона, оказавшегося во внефазовой рамке считывания.) [c.63]

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]

Рис. 10-58. Сдвиг рамки при трансляции необходим для образования обратной транскриптазы ретровируса. Вирусные обратная транскриптаза и интеграза образуются при расщеплении большого химерного белка gag-pol, а белки капсида в результате расщепления белка gag, присутствующего в больших количествах Синтез обоих белков начинается в одной точке, но у gag он заканчивается на стоп-кодоне в той же рамке считывания, а при сдвиге рамки в направлении — 1 синтезируется химерный белок. Сдвиг рамки обусловлен локальными особенностями в структуре РНК (к ним относится и показанная на рисунке петля РНК), которые приводят к тому, что гРНК , присоединенная к карбоксильному концу растущей полипептидной цепи, время от времени соскальзывает на один нуклеотид назад в рибосоме и спаривается с кодоном UUU вместо ииЛ, который определял ее включение. Представлена последовательность вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-1). (По Т. Ja ks et al.. Nature

СТО оказываются миссенс-мутациями (мутациями с изменением смысла), в которых последовательность кодирующего триплета оснований после замены кодирует уже другую аминокислоту. Вследствие вырожденности генетического кода аминокислота, кодируемая мутантным геном, часто оказывается сходной с той, которая кодировалась родительским триплетом, в результате чего формируется фенотип ( leaky ) лищь с частично нарушенной функцией (определяемой обычно белком). Такие штаммы имеют тенденцию спонтанно ревертировать к родительскому типу, проявляя таким образом генетическую нестабильность и частичную физиологическую неполноценность. Значительная часть мутаций с заменой оснований представляет собой нонсенс-мутации (бессмысленные мутации), характеризующиеся тем, что кодирующий какую-либо аминокислоту триплет превращается в триплет, не кодирующий никакой аминокислоты. В этом случае синтез соответствующего белка прерывается на измененном триплете, а образующийся незавершенный фрагмент белковой молекулы, как правило, не способен выполнять предназначенной исходному белку функции. Поэтому нонсенс-мутации фенотипически выражены, а способность ревертировать у них сохраняется. Мутации со сдвигом рамки возникают в случае вставки или делеции одного или нескольких оснований в молекулу ДНК- При этом происходит сдвиг рамки при считывании закодированной информации и как следствие — изменение последовательности аминокислот в белке мутантного штамма. [c.10]

Трансляция Ту. Установлена нуклеотидная последовательность нескольких Ту-элементов. Та цепь ДНК, которая отвечает транскрипту длиной 5,7 т.н., имеет две длинные открытые рамки считывания, при этом З -конец первой рамки (ORF А) перекрывается с 5 -концом второй (ORF В) на участке длиной примерно 40 нуклеотидов (это число варьирует у разных Ту), а считывание триплетов в ORF А и ORF В происходит с использованием разных рамок (рис. 10.31). Несмотря на обилие Ту-транскриптов, их трансляция в дрожжевых клетках протекает с очень низкой эффективностью. Однако если в клетку вводится плазмидный вектор, тоже содержащий Ту и обеспечивающий образование большого числа его копий, то Ту-полипеп-тиды синтезируются в большом количестве. Рамка ORF А длиной 1,3 т.н. транслируется с образованием полипептида мол. массой 55 кДа. Удивительно, что наряду с этим продуктом на уровне 5% синтезируется также полипептид мол. массой примерно 190 к Да, транслирующийся с обеих открытых рамок. Для завершения синтеза этого длинного полипептида во время трансляции происходит сдвиг [c.252]

Б. Замена одного основания — простейший тип мутации более сложные мутации могут приводить к потере или вставке одного или нескольких оснований. Если вставки или потери происходят в нетранскри-бируемых или фланкирующих участках, это может не привести к серьезным генетическим последствиям. Однако если они происходят в участке, кодирующем аминокислоты, последствия обычно легальны, так как последовательность аминокислот в белке будет совершенно другой, поскольку вставка или потеря оснований изменяют рамку считывания кодонов (см. приложение). Чаще всего, изменение рамки считывания кодонов (этот тип мутаций называется сдвиг рамки ) приводит к появлению стоп-кодона, а именно ТАА, TAG или TGA, которые преждевременно останавливают синтез белка (см приложение). [c.57]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология