Природа мутаций в области

Еш,е до того как была окончательно установлена триплетная природа кодонов, Крик и его сотрудники, остроумно использовав мутации со сдвигом рамки, доказали, что генетический код действительно составлен из нуклеотидных триплетов. Рассмотрим, что произойдет при спаривании двух штаммов бактерий, каждый из которых несет мутацию со сдвигом рамки (например, делецию —1). В результате генетической рекомбинации могут образоваться мутанты, содержаш,ие обе мутации со сдвигом рамки. Однако распознать такие рекомбинанты будет трудно, так как (согласно практически любой теории кодирования) они по-прежнему будут продуцировать полностью дефектные белки. Крику и его сотрудникам удалось, однако, ввести в тот же ген третью мутацию со сдвигом рамки того же типа и наблюдать, что рекомбинанты, несуш,ие все три делеции (или вставки), были способны синтезировать, по крайней мере частично, активные белки. Это объясняется просто. Делеции одного или двух нуклеотидов полностью инактивируют ген, тогда как при делеции трех нуклеотидов, расположенных в пределах одного гена и близко друг от друга, ген укорачивается лишь на три нуклеотида. В гене будет содержаться в этом случае лишь небольшая область с измененными кодонами. Кодируемый белок будет нормальным, за исключением небольшого участка, в котором некоторые из аминокислот будут заменены, а одна будет полностью отсутствовать. Мы уже знаем, что в большинстве белков полностью инвариантна лишь сравнительно небольшая доля аминокислот. Таким образом, очень часто ген, в котором модифицирована небольшая область, может синтезировать функционально активные продукты при условии, что не произошло сдвига рамки считывания. [c.252]

Природа мутаций в области гП [c.163]

Распространение мутагенов в окружающей среде чревато повышением частоты мутаций, а следовательно, увеличением генетического груза человечества, что в свою очередь влечет за собой физические страдания больных, ставит сложные моральные проблемы перед обществом и, наконец, ложится на его плечи тяжелым экономическим бременем (см. гл. 20). Генетическая токсикология изучает мутагенную активность факторов антропогенной природы, прежде всего химических соединений, разрабатывает методы и способы оценки их генетической активности. Эта наука ставит своей целью свести к минимуму степень риска мутагенных воздействий, уменьшить генетическую опасность во всех областях человеческой деятельности. [c.526]

Развитие современной генетики характеризуется проникновением молекулярных принципов исследований во все области учения о наследственности. Широкое развитие получили исследования по таким проблемам, как искусственный синтез гена вне организма, продленный мутагенез и молекулярная природа мутаций, гибридизация соматических клеток, получение гаплоидных растений при культивировании пыльников, механизмы регуляции активности генов и действие генов в процессах индивидуального развития, молекулярные основы рекомбинаций, репараций (восстановления) [c.9]

Изучение спонтанных и индуцированных мутаций до сих пор еще представляет собой главный метод расширения наших знаний о генах. Особенно важные и интересные результаты в этой области были получены на микроорганизмах, грибах и бактериях. Даже бактериофаги, которые едва ли можно рассматривать как самостоятельные организмы, оказались прекрасным материалом для изучения природы генов. [c.260]

Осуществление неравного кроссинговера в кластере глобиновых генов человека подтверждается природой некоторых форм талассемии. Талассемия может возникнуть в результате любой мутации, нарушающей синтез либо а-, либо Р-глобина. В зависимости от степени наблюдаемого нарушения талассемию подразделяют на а - и реформы (когда отсутствует сколько-нибудь заметный синтез цепей одного из этих типов) или и Р" -формы (когда снижен уровень синтеза цепей). Талассемия была обнаружена у больных, страдающих анемиями (наиболее распространенными в определенных популяциях людей, например среди жителей Средиземноморья). Многие а°-и р°-формы талассемии возникают в результате делеций части соответствующего кластера генов глобина. По крайней мере в некоторых случаях концы участков, подвергающихся делециям, находятся в гомологичных областях, что в точности соответствует предположению об их возможном возникновении в результате неравного кроссинговера. [c.272]

Сама по себе гипотеза клонального отбора не объясняет в полной мере ни природы разнообразия антител, ни того факта, что качество подгонки антитела и антигена изменяется при повторных встречах. В основе этих свойств иммунной системы могут лежать какие-то другие факторы, тоже обеспечивающие разнообразие и V . В покое В-клетки памяти накапливают мутации, возникающие как в самих У ,-областях, так и в ближайшем их окружении, причем частота этих мутаций в миллион раз превышает частоту спонтанных мутаций в других генах. В результате происходит изменение DR, т. е. изменение антигенной специфичности антитела с уже перестроенной Уц-областью. Иногда сайт связывания изменяется настолько, что антитело вообще теряет свою активность. Но мутационные изменения могут и улучшать соответствие между антителом и антигеном. Тогда при повторном контакте с антигеном активируются преимущественно те В-клетки, которые способны продуцировать наиболее прочно связывающиеся антитела. Поскольку эта система создает клетки, наученные распознавать угрозу повторной инфекции более эффективно, безопасность организма существенно повышается. [c.294]

Сходство между механизмами аттенуации триптофанового и гистидинового оперонов отчетливо выражено. В каждом случае лишение клеток именно аминоацил-тРНК непосредственно предотвращает терминирование транскрипции и обеспечивает таким образом транскрибирование структурных генов. Разница лишь в том, что триптофановый оперон подвержен также репрессор-опе-раторным взаимодействиям, тогда как в гистидиновом опероне аттенуация обеспечивает единственный способ контроля. (Мутации в лидерной области /гг5-оперона первоначально были обозначены как ЫзО, поскольку считалось, что с их помощью идентифицирован оператор. Этот пример показывает, что природа таких мутаций не может считаться установленной до тех пор, пока не будет исследован биохимически молекулярный механизм контроля.) [c.195]

Можно ли описать заболевание на молекулярном уровне Большим триумфом в этой области было выяснение молекулярных основ этиологии и патогенеза болезней, вызванных витаминной недостаточностью (часть шестая) и гормональными нарушениями (часть пятая). Это позволило предотвратить гибель многих миллионов людей от неполноценного питания и сделало возможным успешное лечение сотен тысяч больных с эндокринными расстройствами. Более того, современное развитие науки позволило синтезировать лекарства, которые облегчают течение ряда болезней. Так, например, ингибиторы карбоангидразы эффективны при лечении глаукомы и уремии, ингибитор ксантиноксидазы — прп подагре, ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот при лейкемии, предшественник определенного нейромедиатора — при паркинсонизме и т. д. В последнее время в результате детальных исследований удалось выявить у человека около 1500 нарушений метаболизма, имеющих генетическую природу. Более трети из них возникает из-за мутаций в определенном специфическом гене. Имеющиеся данные позволяют считать, что каждый из нас является носителем не менее чем полудюжины дефектных генов. Эта обширнейшая область человеческого самопознания начала развиваться лишь в последнее время. [c.22]

Современной основой профилактики наследственной патологии являются теоретические разработки в области генетики человека и медицины, которые позволили понять 1) молекулярную природу наследственных болезней, механизмы и процессы их развития в пре- и постнатальном периодах 2) закономерности сохранения мутаций (а иногда и распространения) в семьях и популяциях 3) процессы возникновения и становления мутаций в зародышевых и соматических клетках. [c.305]

Объяснение в терминах молекулярной биологии. Биохимическая природа мутаций star и asteroid не изучалась. С другой стороны, было известно, что у грибов, бактерий и фагов генетическая рекомбинация внутри функциональных генов, т.е. внутри областей ДНК, несущих информацию об одной полипептидной цепи,-вполне нормальное явление. В настоящее время цис-транс-эф-фект рассматривают как следствие проявления двух мутаций, неспособных дополнять друг друга функционально, т.е. расположенных внутри одного и того же струк- [c.206]

В 1935 г. ученик Бора Макс Дельбрюк в статье, озаглавленной О природе генных мутаций и структуре гена , разъяснил, что именно генетика является той областью биологии, в которой объяснения с позиций физики и химии могут оказаться недостаточными в том смысле, который имел в виду Бор. Дельбрюк указывал, что если в физике все измерения могут быть в принципе сведены к измерению места и времени, основное понятие генетики — различие в признаке — вряд ли может быть осмысленно выражено в абсолютных единицах . Потому, полагал Дельбрюк, можно считать, что генетика автономна и в нее не следует впутывать физико-химические концепции . Дельбрюк охотно принял, что тонкий 1 генетический анализ [плодовой мушки Drosophila привел к (определению размеров гена, которые сравнимы с размерами самых больших пз известных молекул, наделенных специфической структурой. Это привело к тому, что многие исследователи считают гены всего лишь молекулами особого типа, детальная структура которых пока неизвестна . Тем не менее Дельбрюк ясно понимал необходимость учитывать, что в этом случае имеется существенное отличие от химического определения молекулы В химии мы говорим об определенном типе молекул, когда сталкиваемся с веществом, определенным и одинаковым образом реагирующим на химическое возбуждение. В генетике же мы имеем по определению только один отдельный образец генной молекулы , находящейся в химически гетерогенном окружении . Как бы то ни было, главная причина, которая заставляет считать ген молекулой, состоит в том, что ген явно остается стабильным в течение длительного времени, несмотря на внешние воздействия. Эта стабильность, полагал Дельбрюк, может быть объяснена только в том случае, если фиксировано среднее положение и электронное состояние каждого атома, входящего в состав генной молекулы . Лишь тогда, когда какой-нибудь атом этого ансамбля получает энергию, превышающую Э1ьергию активации, необходимую для изменения его положения, могут происходить прерывистые, скачкообразные изменения расположения атомов в этой генной молекуле . Эти изменения, очевидно, должны соответствовать генным мутациям. [c.32]

На сегодняшний день оперонная теория получила весьма детальное экспериментальное подтверждение. Удалось выделить репрессор в чистом виде и показать, таким образом, что он действительно имеет белковую природу. Была определена аминокислотная последовательность белка-репрессора, которая, как оказалось, полностью совпадает с последовательностью, предсказанной на основании определения нуклеотидной последовательности гена I. Была также установлена нуклеотидная последовательность регуляторных участков /ас-оперона, промоторного и операторного (рис. 15.9), локализованы мутации в этих участках. Показано, что очищенный репрессор в отсутствие индуктора действительно связывается с изолированным операторным фрагментом ДНК. Репрессор также связывается с индуктором, при этом происходит аллостерическое изменение его пространственной структуры, приводящее к значительному ослаблению связи репрессора с операторной областью ДНК. [c.177]

Неопределенность многих ранних экспериментов по генетике вирусов гриппа (а также некоторых более поздних исследований) можно объяснить вынужденным использованием неполных генетических маркеров. Поскольку вирусология животных возникла на основе ее первоначальной тесной связи с патологией, были все основания надеяться на маркеры, связанные с патогенностью вируса для экспериментальных животных. Полигенная природа таких явлений, как консолидация легочной ткани у мышей, была расшифрована впервые F. Burnet — пионером в этой области. Оказа-тось, что необходима серия мутации для адаптации вируса к репликации в легких мышей и последуюш его развития множественных легочных поражений [20]. Из маркеров вирулентности наибо-lee пригодным оказался маркер нейровирулентности, выявляемый а вумя независимо полученными мутантами оригинального штамма WS—NWS [118] и WS—N [31]. Однако этот маркер также оказался полигенным [49 см. также далее обсуждение проблемы виру-иентности]. [c.14]

Своими огромными успехами за последние годы биология связана тому, что она вступила в самое тесное соприкосновение с физикой, химией и математикой. Эти успехи полностью подтвердили основное положение знаменитой книги Шредингера Что такое жизнь с точки зрения физики о том, что механизм жизнедеятельности может быть полностью описан физическими законами. В настоящее время представляется почти очевидным высказанное Шрединге-ром еще около 30 лет назад фундаментальное положение о том, что постоянство наследственных свойств не является молекулярно-статистическим, а существенным образом связано со свойствами индивидуальных молекулярных структур стабильность последних имеет ту же природу, что и стабильность других атомно-молекулярных систем, и объясняется дискретностью их энергетического спектра, а изменения носителя наследственных признаков (ДНК) — мутации — представляют собой квантовые переходы Благодаря этим представлениям, а также существенному использованию идей теории информации, дающих конкретное выражение формулы Шредингера возникновение порадка из йирядка , стали возможными выдающиеся открытия в биологии в области явлений наследственности, приведшие к выяснению роли нуклеиновых кислот. [c.3]

Исследователи, работающие в области направленной эволюции, изначально используют клонотеки последовательностей, которые, несмотря на случайный характер их создания, охватывают лишь небольшую часть теоретически возможного пространства последовательностей, представляющего набор молекул с аминокислотными остатками (или нуклеотидами) во всевозможных сочетаниях. Поскольку такие клонотеки получают руками экспериментатора, то с их помощью можно конструировать макромолекулы, не встречающиеся в природных условиях. Однако размер полного пространства последовательностей слишком велик, чтобы с ним можно было работать экспериментально. Поэтому в белковой инженерии на практике часто реализуют компромиссный вариант подхода, в котором в качестве исходной последовательности при конструировании нового фермента используют известную последовательность с исследованной пространственной структурой, функциональность которой уже была апробирована в природе. В этом случае на основе имеющихся знаний о структуре и механизмах функционирования активного центра исходного фермента с помощью направленного мутагенеза заменяют конкретные аминокислотные остатки в надежде получить фермент с требуемыми свойствами. Такой подход получил название рационального редизайна. Одним из плодотворных подходов в этом направлении исследований является инженерия белковых поверхностей (pat h engineering), при котором с помощью мутаций изменяют участки полипептидной цепи в окрестностях аминокислотных остатков, сближенных на поверхно- [c.275]

В эту недавно выделенную группу входят синдромы, обусловленные незначительными делециями или дупликациями строго определённых участков хромосом. Соответственно их называют микроделеционными и микродупликацион-ными синдромами. Многие из этих синдромов первоначально были описаны как доминантные заболевания (точечные мутации), но с помощью современных высокоразрешающих цитогенетических методов (особенно молекулярноцитогенетических) установлена истинная этиологическая природа синдромов. Теперь стало возможным обнаруживать делеции и дупликации протяжённостью до одного гена с примыкающими областями. [c.193]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология