Замены нуклеотидов

Всего 350 (66,5%) правильных замен и 176 (33,5%) неправильных. К правильным заменам относятся и тихие мутации , т. е. те случаи, в которых замена нуклеотида не сопровождается заменой остатка вследствие вырождения кода. Код устроен так, что вероятность правильной мутации вдвое больше неправильной. [c.282]

Замена нуклеотида Делеция Вставка [c.89]

Щелочная фосфатаза имеет молекулярный вес 80 ООО и состоит из 2 одинаковых блоков, по 380 аминокислотных звеньев каждый. Блоки соединены ионными связями. При гидролизе трипсином получается 35 полипептидов, которые могут быть хорошо разделены электрофорезом и хроматографией Исследование фосфатазы ревертантов показало, что она отличается от обычного белка из клеток дикого типа часто 1, изредка 2 аминокислотными звеньями. Мутация Р - Р приводит к клеткам, неспособным синтезировать активную щелочную фосфатазу. С помощью генетических экспериментов по рекомбинации место повреждения в цепи ДНК установлено с точностью до 2—3 нуклеотидных звеньев. Когда возникает возвратная мутация, происходит новая замена нуклеотида в том же звене или рядом и возникает опять осмысленное сочетание, но необязательно то же самое, какое было до первой мутации. Полипептидная цепь синтезируется на матрице, но одно аминокислотное звено оказывается измененным. Если замена звена [c.418]

Нарушения биосинтеза гемоглобина вследствие изменения в генетическом материале. Незначительное изменение генетического материала, например замена нуклеотида или изменение чередования двух нуклеотидов в полинуклеотидной цепи того или другого гена, приводит к замене аминокислоты в полипептидной цепи, синтез которой он контролирует. Так возникают аномальные гемоглобины. По-видимому, некоторые генные локусы особенно чувствительны к таким изменениям. Изменения в одном и том же локусе р-гена, например, приводит к замене в положении 6 Р-цепи глутаминовой кислоты валином (НЬ S) или лизином (НЬ С). Незначительное изменение генетического материала приводит к значительным последствиям для организма. НЬ S отличается от НЬА только одной аминокислотой, но он очень плохо растворим в воде при малых давлениях кислорода. Вследствие этого он образует кристаллоидные структуры (тактоиды), которые сильно искажают мембрану эритроцитов. Эритроциты, содержащие НЬ S, при малых давлениях кислорода часто имеют вид серпов, поэтому болезнь, возникающая вследствие замены гемоглобина А гемоглобином S, получила название серповидноклеточной анемии. Для возникновения болезни необходимо, чтобы лицо было гомозиготным по гену НЬ S, т. е. оба Р-гена были генами Р . Организм вырабатывает при этом а-цепи и р -цепи [c.146]

Рис. 22.14. Нуклеотидные различия между двумя аллелями гена у. В верхней части даны замены нуклеотидов, в нижней- деле-ции/инсерции. Схема строения самого гена изображена посредине черные участки-это эк-зоны, белые-интроны,

Сравнение последовательностей ДПК у разных организмов показывает, что в митохондриальном геноме скорость замены нуклеотидов в процессе эволюции в 10 раз выше, чем в ядре, что, вероятно, объясняется снижением точности либо репликации, либо репарации митохондриальной ДПК, либо того и другого вместе. Поскольку в митохондриях животной клетки все РПК и белки образуются в результате репликации и экспрессии последовательности ДПК, состоящей всего лишь из 16500 нуклеотидов, вероятность ошибки на каждый считываемый нуклеотид [c.491]

Существуют нормальные варианты последовательностей ДНК человека (полиморфизм). Такие варианты встречаются примерно 1 раз на 500 нуклеотидов или 10 раз на геном. Сюда входят делеции, вставки, а также единичные замены нуклеотидов. У здоровых людей эти изменения либо не затрагивают кодирующих последовательностей, либо происходят в функционально несущественных участках кодирующих областей ДНК. Полиморфизм структуры ДНК может быть прямо связан и с определенными заболеваниями. В последние годы феномен полиморфизма все чаще используется для идентификации соответствующих специфических генов. [c.47]

Конечная цель генетического анализа выявить различия на уровне ДНК, т.е. идентифицировать мутантный сайт. Последовательность нуклеотидов в ДНК содержит информацию для последовательности аминокислот в полипептидной цепи. Вот почему, если прямой анализ на уровне ДНК невозможен, определяют различия на уровне аминокислотной последовательности белков, а по ней уже судят о перестройке на уровне ДНК. Впервые это было осуществлено для гемоглобинов (разд. 4.3). Впоследствии такой анализ позволил сделать вывод о перестройках в ДНК, кодирующих другие белки. Оказалось, что у большинства мутантных белков в определенном положении одна аминокислота замещена на другую в результате замены нуклеотида в соответствующем кодоне. Обнаружены и другие перестройки делеции, сдвиг рамки считывания и нонсенс-мутации (разд. 4.3, 5.1). В этом случае генетический вариант [c.230]

Наконец, изучение гемоглобинов продемонстрировало многообразие механизмов возникновения мутаций у человека. Они могут затрагивать как структурные гены, так и прилегающие регуляторные участки. В большинстве случаев-это замены нуклеотидов, но встречаются и делеции, которые могут сильно различаться по длине. Хо гя у прокариот мутации со сдвигом рам- [c.100]

Итак, закономерности микро- и макроэволюции связаны с преобразованием структуры генов. Анализ генов и кодируемых ими макромолекул (белков, РНК) выявил не только основные тенденции в эволюционном преобразовании генетического материала, но и показал пути преобразования генов. Стало очевидно, что точковые мутации — замены нуклеотидов и аминокислотных остатков сами по себе недостаточны для прогрессивной эволюции. [c.494]

На генном уровне изменения первичной структуры ДНК под действием мутаций менее значительны, чем при хромосомных мутациях, однако, генные мутации встречаются более часто. В результате генных мутаций происходят замены, делеции и вставки одного или нескольких нуклеотидов, транслокации, дупликации и инверсии различных частей гена. В том случае, когда под действием мутации изменяется лишь один нуклеотид, говорят о точковых мутациях. Поскольку в состав ДНК входят азотистые основания только двух типов - пурины и пиримидины, все точковые мутации с заменой оснований разделяют на два класса транзиции (замена пурина на пурин или пиримидина на пиримидин) и трансверсии (замена пурина на пиримидин или наоборот). Из-за вырожденности генетического кода могут быть три генетических последствия точковых мутаций сохранение смысла кодона (синонимическая замена нуклеотида), изменение смысла кодона, приводящее к замене аминокислоты в соответствующем месте полипептидной цепи (миссенс-мутация) или образование бессмысленного кодона с преждевременной терминацией (нон- [c.277]

Каждый тип мутации вызывает разные последствия. Так, замена нуклеотида [c.88]

Методы обнаружения нуклеотидных замен в геномной ДНК позволили исследователям разобраться в природе многих наследственных болезней человека. Эти методы дают возможность идентифицировать специфические мутации, приводящие к заболеванию [1—6], а также полиморфные участки ДНК, используемые в качестве маркеров в генетическом анализе [7—11]. Благодаря развитию методов выявления нуклеотидных замен стала реальностью пренатальная диагностика многих наследственных болезней человека. Если ген, отвечающий за заболевание, известен, соответствующую мутацию можно обнаружить в геномной ДНК или в РНК при помощи блот-гибридизации с использованием меченых олигонуклеотидов в качестве гибридизационных зондов. В том случае, когда мутировавшая нуклеотидная последовательность неизвестна, замены нуклеотидов можно определить по полиморфизму длины рестрикционных фрагментов <ПДРФ) [7]. ПДРФ обнаруживается по наличию или отсутствию сайта рестрикции во фрагменте геномной ДНК при гибридизации меченого ДНК-зонда с обработанной рестриктазами геномной ДНК, расфракционированной по размеру в агарозном геле и перенесенной на мембранный фильтр. Этот метод оказался очень эффективным для выявления как значимых мутаций, так и нейтрального полиморфизма в геноме человека и других организмов. Однако большую часть мутаций и полиморфных участков генома не удается обнаружить с помощью анализа ПДРФ, поскольку вероятность того, что замена нуклеотида изменит именно сайт рестрикции, низка. Так, например, многие точковые мутации гена р-глобина человека, вызывающие талассемию, не изменяют сайтов рестрикции, а потому не могут быть непосред- [c.123]

A. Замены нуклеотида с изменением смысла кодона. [c.94]

Д. Замены нуклеотида без изменения смысла кодона. [c.94]

Вырезание интрона происходит очень точно это обеспечивается наличием сложной вторичной и третичной структуры РНК. Нуклеотидная последовательность интрона с учетом комплементарных взаимодействий отдельных участков может быть представлена в виде достаточно сложной структуры (рис. 99). Сходную структуру имеет интрон предшественника рРНК митохондрии. Замены отдельных нуклеотидов в составе интрона обнаруживают необходимость отдельных элементов его структуры для самосплайсинга. Например, нарушение комплементарности в районе А препятствует сплайсингу. Оказывается, что для правильного сплайсинга необходимы также комплементарные взаимодействия нуклеотидов (вне плоскости рисунка ) в элементах Б и В. Замена нуклеотида в районе Б, нарушившая комплементарность и сплайсинг, может быть компенсирована другой нуклеотидной заменой в районе В, если она восстановит комплементарные взаимодействия. Каталитические свойства определяются особой структурой РНК, создаваемой в результате комплементарных взаимодействий. [c.167]

Включение нуклеотида, не комплементарного матричному, деления или замена нуклеотида обычно приводят к образованию петли в двойной спирали ДНК (см. с. 230). В последующих репликациях ДНК петля исчезает вследствие полуконсерватив-иого синтеза, но первичная структура ДНК остается измененной. Наряду с образованием петель возможно образование пары, отличной от уотсон-криковской вследствие способности азотистого основания создавать необычные водородные связи (с. 231), а также вследствие таутомерии (с. 37). [c.283]

Замены нуклеотидов являются транзициями или трансверсиями. Транзиции — замещения пурина на пурин и пиримидина на пиримидин А = = = Г, Ц У, траисверсии — замещения пурина [c.284]

Указанные здесь различия между лошадью, с одной стороны, и человеком и макаком-резусом с другой (16 и 17), больше различий, приведенных в табл. 26.6 (15 и 14). Две дополнительные замены нуклеотидов необходимы, чтобы включить все перечисленные в этой таблице виды в единое филогенетическое древо. Сравнение с другими видами показывает, что в предковой линии произошла нуклеотидная замена, затем компенсированная реципрокной заменой. [c.225]

Благодаря методам генной инженерии исследователи получили возможность использовать для изучения клеточных механизмов мутации человека. Например, известно, что группа наследственных заболеваний крови, объединяемых под названием талассемии, характеризуется резким падением уровня гемоглобина. Секвенирование ДНК 50 больных талассемией показало, что в большинстве случаев снижение уровня гемоглобина было вызвано нарушением в сплайсинге РНК. Единичные замены нуклеотидов, обнаруженные в ДНК, либо инактивировали сайт сплайсинга, либо приводили к возникновению нового такого сайта. Удивительно, но анализ мРНК этих же больных показал, что потеря сайта сплайсинга не ведет к его отменению оставшийся нормальным второй, участвующий в сплайсинге сайт, ищет поблизости подходящий участок и соединяется с ним. Нри этом может реализоваться несколько вариантов сплайсинга, т. е. мутантный ген способен детерминировать несколько измененных белков (рис. [c.159]

Гибридизация зонда с комплементарными последовательностями геномных (клонированных или амплифицированных путем ПЦР) ДНК- Если в гибридизуемой ДНК имеется замена нуклеотида, образующие РНК—ДНК-дуплексы содержат однонуклеотидные неспаренные участки. [c.124]

Гетеродуплексы дают возможность наблюдать изменение подвижности мутантных фрагментов ДНК в геле, не выявляемое при стандартных условиях проведения электрофореза. Зачастую единичные мутации можно обнаружить по вызываемым ими значительным изменениям структуры доменов во фрагменте ДНК. Изменения эти отражаются и на характере плавления ДНК домены, имевшие изначально самую высокую температуру плавления, могут стать самыми легкоплавкими. Таким образом, когда вместо гомодуплексов используются гетеродуплексы, ДГГЭ позволяет выявлять замены нуклеотидов даже в самых тугоплавких доменах. [c.132]

Приведенные здесь схемы ДГГЭ обеспечивают более высокую разрешающую способность и эффективность обнаружения мутаций за счет использования гетеродуплексов. Их основные этапы приведены на рис. 4. Исследуемые препараты ДНК отжигают с меченым одноцепочечным ДНК-зондом, и если в них произошла замена нуклеотида, образовавшийся гетеродуплекс будет иметь однонуклеотидный неспаренный участок. Далее про- [c.132]

Такой метод оценки гетерозиготности особей в популяции обладает несравненно большей разрешающей способностью, нежели изучение разнообразия по морфологическим признакам. Однако и он не оценивает все возможные варианты аллелей, присутствующие в популяции. При этом недооцениваются замены аминокислот, которые не меняют заряд молекулы, а такие варианты вполне реальны. Их существование выявили исследования с использованием систем ген—фермент (см. гл. 15). Возможно также существование мутантных аллелей, различающихся по третьим положениям отдельных кодонов, а как известно, очень часто замены нуклеотидов в третьем положении кодона оказываются синонимическими, т. е. не изменяют значения кодона, не приводят к замещениям аминокислотных остатков (см. гл. 15, рис. 15.16). Особенно сложно выявить в гетерозиготе так называемые нулевые аллели, несущие нонсенс-кодоны и вследствие этого не представленные активными ферментными молекулами в изозимном спектре. Существуют и другие причины отсутствия ферментативной активности. [c.462]

Интрон-экзонная структура генов вносит дополнительные коррективы в их эволюционные преобразования у эукариот. Во-первых, интроны увеличивают расстояния между до-генами, кодирующими разные домены, и таким образом повышают вероятность их перетасовки как таковых. Во-вторых, интроны, не кодирующие какой-либо активности, фиксируют замены нуклеотидов и протяженные перестройки значительно быстрее, чем экзоны. [c.493]

Системы ПЦР в реальном времени, основанные на молекулярных маяках , обладают гораздо большей специфичностью, чем система TaqMan, и позволяют обнаруживать одиночные замены нуклеотидов в ДНК. Кроме того, в отличие от последней системы, они пригодны для количественной оценки содержания продукта ПЦР в реакционной смеси по завершении реакции с помощью флуориметра. Молекулярные маяки могут быть использованы и для обнаружения продуктов реакции в системах изотермической амплификации, которые будут подробнее рассмотрены ниже [307]. [c.230]

Благодаря своей высокой эффективности и простоте направленное введение мутаций с использованием олигонуклеотидов по модифицированной методике Т.А. Кункеля до сих пор находит широкое применение [16, 17]. В этом подходе для направленного введения мутаций используют 20-25-звенный олигонуклеотид, комплементарный мутагенизируемому участку гена, который содержит все требуемые замены нуклеотидов. Мутагенизируемый ген или его участок клонируют в фагмидном векторе, в котором далее стандартными методами заменяют ряд остатков тимина на остатки уридина и переводят в одноцепочечную форму. Олигонуклеотид гибридизуют с такой кольцевой одноцепочечной ДНК и используют в качестве праймера для модифицированной Т7-ДНК-полимеразы (секвеназы), с помощью которой в присутствии обычных четырех дезоксирибонуклеозидтрифосфатов синтезируют комплементарную цепь ДНК (рис. 33). [c.290]

При реализации такого подхода из гена, клонированного в составе векторной плазмиды, по двум близко расположенным уникальным сайтам рестрикции вырезается фрагмент ДНК, в который требуется внести мутации, и на его место встраивается синтетический двухцепочечный олигонуклеотид, содержащий необходимые замены нуклеотидов (кассету мутаций). В этом случае, если в окрестностях мутагенизируемого локуса гена отсутствуют подходящие природные сайты рестрикции, их вводят с помощью направленного мутагенеза. Разработка автоматических синтезаторов ДНК сделала синтез олигодезоксирибонук-леотидов простой и даже рутинной процедурой. Более того, использование на некоторых этапах синтеза вместо одного нуклеотида смеси из двух, трех или даже всех четырех дезоксирибо-нуклеозидтрифосфатов позволяет получать за один прием сложную смесь олигонуклеотидов, которые могут содержать в определенных сайтах наборы кодонов для многих или даже всех 20 природных аминокислот. Это дает возможность осуществлять одновременный скрининг по искомому мутантному фенотипу большого числа разных мутантных клонов, полученных в одном цикле клонирования. С помощью кассетного мутагенеза можно определять функциональную роль отдельных сайтов и целых доменов в полипептидных цепях конкретных белков и создавать рекомбинантные белки с новыми, подчас неожиданными свойствами. [c.323]

Как уже упоминалось в разделе 3.1.5 первой части книги, повышение концентрации дезоксирибонуклеозидтрифосфатов и ионов Mg2+ в реакционной смеси приводит к возрастанию числа ошибок амплификации ДНК во время ПЦР. К тем же последствиям ведет замена ионов Mg2+ на ионы Мп2+ или их совместное использование [80]. Для достижения максимального мутагенного эффекта необходимо соблюдать определенное соотношение между концентрациями всех четырех дезоксирибонуклеозидтри-фосфатов в инкубационной смеси [81]. К сожалению, даже в оптимальных условиях замены нуклеотидов в системах такого рода не происходят случайным образом транзиции (замены пурина на пурин и пиримидина на пиримидин) превалируют над трансверсиями (замены пурина на пиримидин и наоборот). Благодаря этому, в результате такого мутагенеза в среднем было обнаружено появление в конкретном участке мутантной полипептидной цепи лишь 5,7 а.о. из 20 теоретически возможных [82]. Следовательно, данный подход в его обычном воплощении не пригоден для создания репрезентативных клонотек нуклеотидных последовательностей, кодирующих все возможные варианты полипептидных цепей, исследуемых методом направленной эволюции. [c.326]

Гены, кодирующие синтез двух образцов моноклональных антител идиотипа Т15 к фосфорилхолину. Черными вертикальными линиями указаны позиции, в которых обнаружены замены нуклеотидов (мутации) по сравнению с гаметной последовательностью. Значительное число мутаций имеется в интронах и экзо-нах обоих генов, но особенно их много во втором гипервариабельном участке - Ш2. В отличие от этого в генах константных областей мутаций не обнаружено. [c.140]

С начала 70-х гг., когда было показано, что ДНК можно расщепить на фрагменты и затем снова соединить in vitro, рекомбинантные ДНК стали важным инструментом молекулярной биологии [И]. В настоящее время методы генной инженерии позволяют изолировать, размножить и прочитать (определить нуклеотидную последовательность) любой нужный ген, принадлежит ли он растению, животному или микроорганизму. Зная нуклеотидную последовательность ДНК представляющего интерес гена, мы можем затем установить аминокислотную последовательность кодируемого им белка. Верно и обратное-для любой требуемой полипептидной цепи можно создать соо1ветствующую нуклеотидную последовательность. Для относительно небольших пептидов в 1981 г. осуществлен химический синтез гена in vitro [14]. Таким образом, не существует теоретических препятствий к конструированию генов, кодирующих новые функции. Трудности возникают, если нужно синтезировать длинные полинуклеотиды-с приемлемым выходом, не загрязненные побочными продуктами сходного строения, а также при проектировании полипептидной последовательности, обеспечивающей желаемые функции. Мы еще очень мало знаем о факторах, определяющих упаковку белка. Поэтому сейчас мы ограничиваемся модификацией существующих белков путем замены нуклеотидов в соответствующих областях гена. [c.102]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология