Мутации инсерционные

Привычные представления о стабильности генетической организации были сильно поколеблены в 70-х годах исследованиями подвижных генетических элементов у бактерий. Первые такие элементы у бактерий получили название инсерционных последовательностей (IS) или вставок. У Е. соИ они были выявлены как причина возникновения определенного типа мутаций. Эти мутации полностью подавляют экспрессию гена, в котором они происходят. [c.241]

Исследование гетеродуплексных молекул, образованных ДНК мутанта и ДНК дикого типа, показало, что инсерционные мутанты содержат участки ДНК, встроенные в молекулу ДНК дикого типа (рис. 8.11). Было обнаружено, что несколько различных встраивающихся последовательностей могут вызывать мутации многих генов. Некоторые свойства наиболее известных из этих последовательностей представлены в табл. 8.1. Они различаются размером, но имеют некоторые общие черты строения. На концах содержатся одинаковые или почти одинаковые нуклеотидные последовательности, расположенные, однако, в обратном порядке. В случае IS1, например, концевые последовательности содержат по 23 нуклеотида, 18 из которых одинаковы для обоих [c.241]

Наиболее характерная особенность-это способность перемещаться по геному. При этом происходит репликация инсерционной последовательности исходный экземпляр остается в прежнем сайте, а копия встраивается в мишень. Сайты-мишени, куда встраиваются инсерционные последовательности, вообще говоря, почти не обладают специфичностью. Функции, обеспечивающие способность к перемещению (транспозиции), закодированы в самой инсерционной последовательности и жестко регулируются, поскольку транспозиция представляет собой редкое событие, происходящее на порядок реже, чем сами спонтанные мутации. [c.242]

Инсерционные последовательности могут точно вырезаться при этом происходит реверсия IS-индуцированной мутации к дикому типу. [c.242]

Мутации, вызываемые транспозонами. В генетике бактерий все большее значение приобретает метод получения мутаций с помопдью транс-позонов. Транспозоны (Тп) представляют собой короткие двойные цепи ДНК, которые состоят из более чем 2000 пар оснований и обычно обусловливают устойчивость к одному антибиотику, в исключительных случаях-к нескольким, Транспозоны способны перепрыгивать из одного участка генома в другой, в частности из бактериальной хромосомы в плазмиду и обратно таким образом, они могут включаться в различные участки генома (см. разд. 15.3,1), В случае внедрения транспозо-на в какой-либо структурный ген хромосомы нуклеотидная последовательность этого гена будет нарушена и генетическая информация не сможет транслироваться в функционально полноценный полипептид. ВЬзникнет инсерционный мутант. [c.447]

Как было установлено около 15 лет назад, некоторые мутации, спонтанно возникающие у Es heri hia oli, объясняются включением чужеродной ДНК. Такие мутации происходят в структурных и регуляторных генах по всей хромосоме. Чужеродная ДНК представляет собой так называемые инсерционные последовательности (IS-элементы) они встречаются как в бактериальных хромосомах, так и в плазмидах. IS-эле-менты состоят из 800-1400 пар нуклеотидов распознаваемых фенотипических признаков они не кодируют, и об их функциях мало что известно. Мутагенное действие их обусловлено просто включением посторонней ДНК, нарушающим процесс транскрипции (с. 447). Можно предполагать, что IS-элементы играют важную роль в перестройках генетического материала. [c.455]

Транспозирующиеся элементы были открыты при обнаружении вставок (инсерций) нового материала в пределах бактериальных оперонов. Такие вставки локализуются внутри гена и предотвращают его транскрипцию и (или) трансляцию. Кроме того, они могут проявлять полярный эффект, выражающийся в уменьшении степени экспрессии следующих за ними генов оперона. Первоначально определенные как негативные мутации, вставки були идентифицированы благодаря тому, что в отличие от точечных мутаций единственной формой реверсий для них является делетирование встроенного материала. При сравнении последовательностей, присутствующих в различных инсерционных мутантах, оказалось возможным классифицировать несколько дискретных элементов. Каждый тип элемента мог быть встроен в любой ориентации в определенный сайт. [c.459]

Инсерционные последовательности. Различные последовательности нуклеотидов, обнаруженные в бактериях и способные к перемещению из одного хромосомного локуса в другой. Спонтанное перемещение таких последовательностей может вызывать мутации в исходном или новом участке внедрения. Эти последовательности могут нести активные промоторы или терминаторы синтеза мРНК и служить участками-мишенями для интеграции эписом. [c.308]

Размножение нормальных клеток регулируется ингибирующими и стимулирующими молекулами, которые являются соответственно продуктами генов-супрессоров опухолевого роста и протоонкогенов. Проявление раковых свойств у клетки может быть результатом как потери или инактивации обеих клеточных копий гена-супрессора, так и амплификации или гиперактивации одной из двух копий протоонкогена Наследуемые нарушения пролиферативного контроля могут быть вызваны также внедрением в клетку чужеродного вирусного генетического материала. Ретровирусы могут сами становиться онкогенными, захватывая копию клеточного протоонкогена клетки-хозяина и превращая его в онкоген они могут также создавать онкоген в клетке, действуя как инсерционный мутаген и внедряясь в ее геном рядом с протоонкогеном. Хотя полагают, что большинство онкологических заболеваний у человека вызывается не вирусами, обнаруживаемые в опухолевой ДНК мутации часто затрагивают те же протоонкогены, что и найденные при изучении ретро-вирусов. Способы превращения протоонкогенов в онкогены в опухолях у человека включают точковые мутации, амплификацию генов, а также хромосомные транслокации, которые могут привести к нарушению контроля экспрессии этого протоонкогена или к его соединению с другим геном с последующим синтезом нового белка. Подобно этому, гены-супрессоры опухолевого роста могут быть функционально утеряны в результате мутаций самого разного характера люди, унаследовавшие от родителей делецию или дефектную копию одного из таких генов, могут проявить выраженную предрасположенность к определенному типу рака, что демонстрирует пример с ретинобластомой. Молекулярнобиологический анализ опухолевых клеток от больных, страдающих одной из наиболее распространенных форм рака, выявил сложный и неоднородный спектр генетических повреждений, включая и активацию онкогенов и потерю генов-супрессоров опухолевого роста. Эти данные являются отражением случайного характера эволюционного процесса, в ходе которого возникает рак, и говорят о том, что каждая злокачественная опухоль, с молекулярной точки зрения уникальна. [c.481]

С появлением методологии генной инженерии метод локализованного мутагенеза становится доступным для широкого круга микроорганизмов. В наиболее простом варианте клонированный фрагмент ДНК, ограниченный удобными сайтами рестрикции, может быть выделен и подвергнут мутагенезу in vitro. Вследствие проведения реакции in vitro дозы мутагена могут быть достаточно высокими, что сильно повышает частоту мутагенеза. Такой подход использован при создании штамма-продуцента гомосерина (см. гл. 4). Для получения стабильных неревер-тирующих мутаций в определенном гене можно применить метод инсерционного локализованного мутагенеза. С этой целью инактивируемый ген клонируют на плазмиде и встраивают в него детерминант устойчивости к антибиотику (рис. 29). Затем компетентные клетки трансформируют сконструированной гибридной плазмидой (или полученной при ее расщеплении линейной молекулой ДНК), содержащей указанный детерминант, фланкированный последовательностями, гомологичными хромосомному гену. В результате двойного кроссинговера происходит интеграция гена лекарственной устойчивости в гомологичный район хромосомы. Искомые трансформанты отбирают на селективных [c.160]

В настоящее время наиболее изучены два представителя этого рода Ps. aeruginosa (штамм РАО) и Ps. putida. Для генетического анализа псевдомонад используются конъюгативные плазмиды, способные мобилизовать перенос хромосомных генов, и неконъюгативные плазмиды. Разработаны методы индукции инсерционных или делеционных мутаций при внедрении транспозонов и других мигрирующих элементов. Система клонирования [c.164]

Существование транспонируемых элементов (транспозонов) приводит к необходимости введения дополнительных правил. Вставки (инсерционные мутации) обозначают теми же тремя буквами, символами генов и номерами аллелей, как это было описано выше. К этому добавляют символ, обозначающий встроенный материал. Символ этот ставится после двух двоеточий. (Например, his 8e9l ТпЮ обозначает определенную вставку сообщающего лекарственную устойчивость транспозона ТпЮ в ген his этой мутации дан номер 8691 аллеля his.y В символе транспонируемого элемента две прописные буквы обозначают тип элемента. Простые последовательности-вставки, которые содержат лишь гены, участвующие в транспозиции, обозначают IS. Более сложные транспозоны, включающие дополнительные гены, например гены устойчивости к лекарственному препарату, обозначаются Тп. [c.13]

Генетическая изменчивость - основополагающее свойство живого, и одним из главных ее источников являются мутации. У дрозофилы около половины мутаций с видимым эффектом вызваны встройками (инсерциями) ретротранспозонов в соответствующие гены. Отметим, что такие инсерцион-ные мутации описаны не только у дрозофилы, но и у многих других организмов, в том числе и у человека. [c.30]

Существуют и более прямые методы оценки влияния инсерционных мутаций на приспособленность. Одним из таких методов является поиск корреляций между накоплением новых инсерций ретротранспозонов и увеличением числа их копий в геноме, с одной стороны, и изменением приспособленности, с другой. Принципиальную возможность оценить корреляцию между числом копий ретротранспозонов в геноме и приспособленностью дает срав- [c.31]

Высказывалась интересная гипотеза о том, что соединение экзонов между собой при их амплификации и перемешивании происходит вследствие рекомбинаций в интронах, благодаря чему кодирующие участки генов остаются интактными. Эта гипотеза предполагает, что интроны являются древними структурами, которые присутствовали в самых ранних генах и клетках и были утрачены в ходе эволюции прокариот. Согласно другой гипотезе, интроны, напротив, представляют собой вставки (инсерции) в ранее существовавшие кодирующие области при помощи механизма, более присущего эукариотам, чем прокариотам. Правда, с инсерционной моделью связаны некоторые проблемы, не возникающие в том случае, если принимается гипотеза о древнем происхождении интронов. В частности, встает вопрос о том, каковы последствия мутаций, вызванных широко распространенными случайными вставками некодирующих сегментов ДНК, и вопрос о необходимости одновременной эволюции механизма сплайсинга. С другой стороны, если интроны присутствовали в самых ранних геномах, то и сплайсинг тоже должен быть очень древним процессом. Данные о том, что некоторые интроны катализи- [c.17]

Семейства поторяющихся последовательностей как нефункциональные структуры. В разд. 9.4.Г мы уже говорили о том, что некоторые геномные сегменты не выполняют никаких генетических функций. По-видимому, именно таковы псевдогены и процессированные гены. Если учесть, что многие диспергированные семейства содержат большое число таких генов, то можно сделать вывод о нефункционально-сти целых семейств. Такая ДНК получила название эгоистичной, поскольку вся ее деятельность направлена на собственные амплификацию и распространение в геноме. Возможные механизмы амплификации и распространения описаны в гл. 10. Здесь мы лишь отметим, что такие события отнюдь не безобидны распространение повторов в геноме может приводить к инсерционным мутациям в регуляторных или кодирующих последовательностях. Кроме того, множественные диспергированные повторы могут благоприятствовать делециям функциональных сегментов в результате гомологичной рекомбинации. Таким образом, ничем не органиченная эгоистичность может иметь катастрофические последствия для функциональной части генома. [c.206]

Инсерционные последовательности (IS). Такие lS-элементы, как IS1, IS2 и IS10, имеют определенную длину и уникальную нуклеотидную последовательность (табл. 10.1). Их перемещения в новые геномные локусы часто приводят к мутациям, заключающимся в прерывании регуляторных и кодирующих участков. Частота транспозиций у разных элементов неодинакова и составляет 10 -10 на поколение. При транспозиции IS в новое положение исходный IS-элемент остается на прежнем месте таким образом, инсерция сопровождается точным синтезом второй копии и зависит от репликативных функций хозяина. Она не зависит от рекомбинационного аппарата Е. соИ не требуется также никакой гомологичности между IS и геномным сайтом-мишенью. [c.230]

Мобильные элементы других видов в D.melano-gast r также варьируют по числу копий и тоже вызывают инсерционные мутации (разд. 10.3). Однако их структура и механизм транспозиции существенно отличаются от таковых для Р-элемента. Свойства Р-элементов, в частности наличие концевых инвертированных повторов и генов, кодирующих один или несколько необходимых для транспозиции факторов, наводит па мысль об их сходстве с мобильными элементами бактерий. Более того, Р-элемент, как и ТпЗ, может сам подавлять детерминируемые им процессы, в частности транспозицию, хотя это сложный процесс, который зависит и от других генетических факторов. [c.238]

Автономные контролирующие элементы вызывают нестабильные инсерционные мутации (рис. 10.20), неавтономные же, как правило, связаны со стабильными мутациями, которые, однако, становятся нестабильными, когда в какой-либо области генома присутствует автономный элемент того же семейства. Здесь имеет смысл вернуться к свойствам Р-элементов D.melanogaster полноразмерные Р-элементы можно считать автономными, поскольку они сами детерминируют собственную транспозицию [c.244]

И наконец, выявление мутаций, обусловленных транспозицией Ту-элемента, окончательно показало, что транспозиция действительно происходит. Такие события наблюдались неоднократно, хотя Ту-элемент перемещается в какой-то определенный локус лишь в одной из 10 клеток. Некоторые инсерционные Ту-мутации прерывают кодирующие области, но в большинстве случаев они обусловливаются встраиванием Ту-элемента в почему-то предпочитаемый им 5 -регуляторный участок соответствующей транскрипционной единицы. Эти мутации приводят к разным фенотипическим эффектам. В некоторых случаях прекращается транскрипция генов, соседствующих со вставкой, при этом Ту-элемент может находиться в любой ориентации (рис. 10.30). В других случаях, напротив, наблюдается 50-кратное увеличение синтеза мРНК и продукта гена, примыкающего к вставке. В сверхпродуцентах Ту-элемент всегда оказывается встроенным так, что транскрибируется в направлении. противоположном направлению транскрипции соседнего гена (рис. 10.30). Сверхпродукция за- [c.250]

Второй новый подход к изучению детерминации и дифференцировки у млекопитающих основан на использовании трансгенных мыщей. Этот подход был разработан для определения временных и пространственных аспектов экспрессии генов и для постановки экспериментов по генной терапии (рис. IV. 15). Суть его состоит во встраивании инъецированных генов в цеспецифические, случайные сайты генома клетки-хозяина. Такое отсутствие специфичности может затруднить исследование генной экспрессии и генотерапии, однако даст преимущества при изучении морфогенеза. Случайное встраивание инъецированной ДНК в кодирующие или важные в регуляторном отнощении участки может привести к изменению экспрессии гена-мищени. В результате может синтезироваться мутантный генный продукт или вообще блокироваться экспрессия данного гена. Этот метод внесения мутаций аналогичен так называемому инсерционному мутагенезу, широко использующемуся в генетике прокариот, дрожжей, D. melanogaster и кукурузы. В последнем случае в качестве [c.368]

Инсерционный мутагенез у трансгенных мышей, вызывающий наследственную деформацию конечностей. Трансгенные мыши (рис. IV.15) были получены путем инъекции в зародыши сегмента ДНК, несущего ретровирусный LTR в качестве промотора и мышиный протоонкоген туе в составе вектора pBR322, и последующего инбридинга потомков. Все мыши данной линии несли рецессивную аутосомную мутацию, как еидно из фотографии четырехдневных гомозиготных мутантных мышей (Л) и их скелетов (Б). У гомозигот конечности деформированы. При скрещиваниях зта аномалия конечностей (Id) сегрегирует вместе с участками ДНК, которые гибридизуются с последовательностями LTR- [c.369]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология