Химически индуцированные мутации

Рис. 2.17. Мутации можно индуцировать с помощью химической модификации основания.

Наследственные изменения можно подразделить на изменения, возникающие в результате мутаций и рекомбинаций генетического материала. Скачкообразные изменения в генетическом материале клетки, приводящие к появлению новых признаков, получили название мутаций. Мутации возникают в популяции особей всегда, часто без видимых воздействий на популяцию. Такие мутации, причины возникновения которых нам неизвестны, называются спонтанными. Повышать частоту мутаций по сравнению со спонтанным фоном, т.е. индуцировать их, могут физические, химические и биологические факторы, действующие на генетический материал клетки. Физические факторы — это прежде всего коротковолновое излучение (ультрафиолетовые и рентгеновские лучи). К химическим мутагенам относятся аналоги оснований, производные акридина, алкилирующие и дезаминирующие агенты. Биологические факторы — это в первую очередь мигрирующие элементы (транспозоны и 15-элементы). [c.147]

Известны физические и химические агенты (мутагены), эффективно индуцирующие мутации было показано, что эффективность действия данного мутагена коррелирует с интенсивностью химических изменений, которым подвергается ДНК под его влиянием (см. гл. V). [c.484]

Наконец, надо указать, что высокая температура также в известной степени повышает частоту спонтанных мутаций. При повышенной температуре подвижность молекул и атомов увеличивается, и было высказано предположение, что вследствие этого внутримолекулярные изменения возникают легче, чем при более низких температурах. Повышение температуры благоприятствует всем химическим реакциям. Часто наблю- даемое возрастание частоты мутаций (иногда в 5 раз при повышении температуры на 10°) можно поэтому считать доводом в пользу мнения, что мутации обычно индуцируются химическими реакциями, протекающими в хромосомах. Однако было также замечено, что высокая температура может вызвать значительные структурные изменения хромосом. Таким образом, увеличение частоты мутаций при повышении температуры может быть следствием увеличения числа как внутримолекулярных изменений, так и структурных аберраций. [c.217]

Мутации. В классической генетике мутация определяется как резкий переход одной аллельной формы в другую, приводяш,ий к явному изменению фенотипа (фиг. 154, В). Мутации впервые наблюдал де Фриз. Они могут возникать спонтанно и могут быть индуцированы различными агентами мутагенами), например определенными химическими соединениями или рентгеновским излучением. Результаты исследования мутаций составляют фундамент генетики. [c.478]

Одним из основных отличий химического мутагенеза от радиации является специфичность действия химических соединений. Известно много случаев, когда мутагенное для одного организма вещество совершенно не вызывает у другого организма мутаций (В. Н. Никифоров, 1965). Например, уретан, индуцирующий мутации у плодовой мушки, растений и бактерий, совершенно не вызывает их у нейроспоры (Ауэрбах, 1958). Уретан является также канцерогенным для мышей и крыс, но не вызывает опухолей легких у кроликов и морских свинок (Роджерс, 1957) 5-бромдезоксиуридин способен вызвать у бактерии только точечные мутации, а в культуре клеток человека — разрывы хромосом (В. Г. Никифоров, 1965). [c.302]

Необходимо ясно различать между химическими мутагенами и хемостерилизаторами. Хемостерилизатор — это любой химикат, который вызывает стерильность, независимо от механизма, каким она достигается. Многие химические мутагены являются хемостерилизаторами, но не все хемостерилизаторы могут индуцировать наследуемые мутации и цитогенетические изменения. [c.112]

Мутации. Скачкообразные изменения в генетическом материале клетки, приводящие к появлению новых признаков, получили название мутаций. Мутации возникают в популяции особей всегда, часто без видимых воздействий на популяцию. Такие мутации, причины возникновения которых нам не известны, называются спонтанными. Повышать частоту мутаций по сравнению со спонтанным фоном, т. е. индуцировать их, могут многие физические и химические факторы, действующие на генетический материал клетки. Физические факторы — это прежде всего коротковолновое излучение (ультрафиолетовые и рентгеновские лучи). К химическим мутагенам относятся аналоги оснований, производные акридина, алкилирующие и дезаминирующие агенты. [c.128]

Спонтанные изменения генетической природы организма — продуцента основаны на процессах рекомбинации генетического материала in vivo (амплификация, конъюгация, трансдукция, трансформация и пр.). Для вьщеления из природных популяций высокопродуктивных штаммов микроорганизмов используют методы селекции, т. е. направленного отбора организмов со скачкообразным изменением геномов. Методы слепого многоступенчатого отбора случайных мутаций чрезвычайно длительны и могут занимать целые годы. Для возникновения мутаций интересующий ген должен удвоиться 10 —10 раз. Более эффективен метод искусственного повреждения генома. Таким методом является индуцированный мутагенез, основанный на использовании мутагенного действия ряда химических соединений (гидроксиламин, нит-розамины, азотистая кислота, бромурацил, 2-аминопурин, алки-лирующие агенты и др.), рентгеновских и ультрафиолетовых лучей. Мутагены вызывают замены и делеции оснований в составе ДНК, а также индуцируют мутации, приводящие к сдвигу рамки считывания информации. [c.33]

В экспериментах мутации индуцируются разнообразными химическими агентами. Этот факт свидетельствует о том, что, по-видимому, и в естественных условиях подобные факторы также служат причиной появления спонтанных мутаций у различных организмов, в том числе и у человека. Доказана мутагенная роль различных химических веществ и даже некоторых лекарственных препаратов. Это говорит о необходимости изучения мутагенного действия новых фармакологических веществ, пестицидов и других химических соединений, все шире используемых в медицине и сельском хозяйстве. [c.149]

Этиленимин и его производные являются наиболее мощными химическими мутагенами [17—26]. Изучение мутагенной активности триэтиленмеламина (ТЭМ) на дрозофиле [27—41] показало, что он индуцирует как интра-, так и интергенные мутации тип мутаций тот же, что и для ионизирующей радиации возрастание фрагментации Х-хромосом, хромосомные аберрации. Механизм химического мутагенеза производных этиленимина связан 42— 44] с атакой его молекулой пиримидинового предшественника дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). По сравнению с УФ- и рентгеновским облучением ТЭМ дает максимальное число мутаций на 1000 выживших спор [45, 46]. Комбинированный эффект [c.192]

Однократное и многократное облучение. Своими достижениями мутационная селекция обязана однократной обработке исходного материала мутагенным фактором (в виде облучения или воздействия химическим мутагеном) с последующим отбором мутаций в М], Мг и т. д. Между тем давно установлено, что развитие многих признаков, особенно количественных, наследственно обусловлено не одним, а несколькими генами. Отсюда у исследователей возникла мысль выяснить возможность применения многократных обработок ионизирующими излучениями, чтобы повысить частоту мутации, а также индуцировать последовательно. мутации ряда генов, действующих на развитие одного признака, и таким образом усилить степень выражения того или иного количественного признака. Так, по данным В. Г. Володина, частота мутаций после однократного облучения составляла 1%, а после пятикратного—12%. При пятикратном последовательном облучении ряда поколений дикого мелкоплодного томата (плоды размером с крупную клюкву) Г. Штуббе удалось отобрать формы с плодами такой же величины, как у культурных мелкоплодных сортов. Практически этим экспериментом удалось повторить за несколько лет длительную эволюцию культурных сортов томатов из диких форм. [c.107]

Эти мутанты возникают спонтанно, а также могут быть индуцированы аналогами оснований во время внутриклеточного развития фага f2 в этом случае мутации возникают в результате ошибок копирования либо во время синтеза минус -цепей РНК при образовании РФ, либо во время синтеза плюс -цепей на РП. Мутанты могут быть также индуцированы путем обработки зрелых вирусных частиц или выделенной из них инфекционной РНК химическими мутагенами, такими, как азотистая кислота. [c.475]

Планирование тестирующих программ. Из предшествующего обсуждения должно быть ясно, что на первый вопрос-действует ли и как действует определенный фактор на генетический материал-мы не можем отвечать абстрактно. В некоторых случаях химический состав соединения помогает нам сформулировать более конкретные гипотезы. Например, можно ожидать, что акридиновое соединение индуцирует главным образом мутации сдвига рамки считывания, а этиленимин и азотистый иприт производят алкилирующие эффекты и индуцируют геномные, хромосомные и генные мутации. Часто вещество разлагается столь быстро, что опасность мутагенного эффекта оказывается очень небольшой. Химический состав соединений может вообще не давать никакого намека на их мутагенные свойства, и тем не менее эти соеди- [c.266]

Во-первых, разработаны мет( ки для идентификации и скрининга потенциально опасных химических соединений (их мутагенной активности на различных бактериях и клетках млекопитающих). Эти исследования показали, что подавляющее большинство (более 90%) химических канцерогенов индуцируют опухоли путем повреждения ДНК, т. е. вызывая соматическую мутацию. Излуче <ие, конечно же, является потенциальным мутагеном (см. гл. 7) и, как мы увидим дальше, канцерогеном. [c.118]

Индуцированными мутациями называют наследуемые изменения генома, возникающие в результате тех или иных мутагенных воздействий в искусственных (экспериментальных) условиях или при неблагоприятных воздействиях окружающей среды. Среди важнейших мутагенных факторов, прежде всего, необходимо отметить химические мутагены - органические и неорганические вещества, вызывающие мутации, а также ионизирующее излучение. При детальном рассмотрении спонтанных и индуцированных мутаций становится ясно, что между этими двумя типами нет существенных различий. Действительно, большинство спонтанных мутаций возникает в результате мутагенного воздействия, которое их индуцирует, но не регистрируется экспериментатором. На более прочном фундаменте находится классификация [c.276]

Изменения в хромосомах, передающиеся потомству, принято называть мутациями. Этот термин впервые ввел де Фриз. Мутации вызывают изменение самых различных признаков у растений. Значение мутаций в эволюции и селекции растений как источника изменчивости считается общепризнанным. Поскольку спонтанные. мутации возникают очень редко, селекционер стремится их индуцировать воздействием радиации и химических мутагенов. [c.170]

Умение индуцировать мутации в клонированных генах с целью получения мутантных белков лежит в основе белковой инженерии. При этом используют две группы методов, приводящих к разным последствиям на молекулярном уровне. Первая группа основана на случайном мутагенезе, т.е. введении в мутагенизиру-емый участок гена многих мутаций, положение каждой из которых не контролируется исследователем, а ограничивается лишь размером фрагмента нуклеиновой кислоты, в который эти мутации вводятся. Более или менее случайный мутагенез имеет место, в частности, при инкубации нуклеиновых кислот с химическими мутагенами или осуществлении их синтеза с помощью ДНК-полимераз с ослабленной специфичностью в отношении субстра-тов-предшественников. Совокупность этих подходов активно используется при проведении направленной эволюции белковых молекул. Вторая группа методов, получившая название направленного или сайт-специфического мутагенеза, обеспечивает введение мутаций в строго определенные участки нуклеиновых кислот, что позволяет заменять отдельные аминокислотные остатки в кодируемых этими молекулами белках и ферментах. Направленный мутагенез является сердцем (но не мозгом) рационального дизайна и редизайна белковых молекул, к рассмотрению которого мы сейчас переходим. [c.278]

В последнее время доказано, что связь между облучением и мутационными изменениями может носить и не прямой характер. По-видимому, энергия излучения может вызвать в среде, окружающей хромосому, химические изменения, которые ведут к индуцированию генных мутаций и структурных перестроек в хромосомах. Так, у бактерий и грибов можно получить увеличение частоты мутаций, даже не облучая их, а лишь воспитывая на облученной среде. Следовательно, мутации могут индуцироваться и пострадиационными химическими изменениями, происшедшими в среде. [c.150]

Методы направленного химического мутагенеза позволяют индуцировать специфические мутации в строго определённом локусе (получение обратных мутаций — от патологического аллеля к нормальному). [c.308]

Изменение повреждающего эффекта химических лгутагенов является одной из проблем мутагенеза, так как хорошо известно, что слабые концентрации мутагенов, не влияя на жизнеспособность растений, как правило, либо не индуцируют мутаций, либо вызывают их в очень небольшом числе (при низких концентрациях иногда обнаруживается явление стимуляции). Средние, наиболее оптимальные по выходу мутантов концентрации мутагенов, [c.100]

В 1927 г. Г. Мёллер и Л. Стадлер открыли, что рентгеновские и ультрафиолетовые лучи способны индуцировать мутации, иными словами — пов ышать частоту мутаций по сравнению со спонтанным фоном. После этого выяснилось, что и многие другие физические и химические агенты также оказывают мутагенное действие на наследственное вещество [c.317]

В настоящее время ясно, что многие химические соединения, синтезированные для различных промышленных целей, мутагенны. Для того чтобы свести к минимуму воздействие мутагенных факторов на людей, необходимо уметь их быстро идентифицировать. Оказалось, что многие химические канцерогены вызывают мутации со сдвигом рамки сами по себе или преобразуются в клетке в формы, вызывающие такие мутации. В настоящее время активно обсуждается гипотеза, согласно которой канцерогены индуцируют мутации, которые и служат причиной образования злокачественньк опухолей. [c.22]

История [1384 1385]. То, что химические вещества индуцируют мутации, предполагалось еще на заре генетики. В своей первой публикации о радиационно-индуцирован-ных мутациях, Мёллер (1927) [1566] писал [c.260]

Физические, химические или биологические агенты, индуцирующие мутации, называются мутагенами. Мутагенным действием обладает ионизирующее излучение, УФ-лучи, ряд химических соединений, транспозирующиеся элементы и транспозон-подобные фаги (н-апример, фаг Ми), а также мутации в определенных генах (гены-мутаторы). [c.174]

Ноявление нового гена, происходит ли оно в полицистроновых участках или в других хромосомных районах, несет с собой селекционный, а также биологический прогресс. Возникает вопрос — какие из химических мутагенов и способов их применения ближе всего стоят к решению этой задачи Скорее всего это все сильные химические мутагены и супермутагены, вызывающие небольшую частоту хромосомных перестроек и.ли совсем их не индуцирующие. В то же время нельзя отвергнуть участие мутагенов, вызывающих новышенный выход перестроек хромосом, в том числе внутригенных. Образование новой полноценной генной структуры требует чередования ряда независимых однонуклеотидных мутаций, что дает материал для естественного отбора и приводит к повой генной структуре. [c.19]

В опытах в Мг были получены десяткп различных типов морфофизиологических мутаций ярового ячменя [2—5]. Для селекции на устойчивость к полеганию представляют интерес эректопдные мутанты, характеризующиеся повышенной, по сравнению с исходными формами, прочностью соломины. Такие мутанты индуцированы как с помощью радиационного, так н химического мутагенеза. Оказалось, что вероятность получения эректоидов больше прп использовании в качестве исходного материала гибридных семян первого поколения [2]. [c.199]

По-впдимому, особенности обмена даже у низкоорганизованных существ могут в такой степени изменять метаболизм химических соединений в организме, что особенно активно вызывающие мутации стадии превращения этих соединений имеются далеко не у всех организмов. У более высокоорганизованных животных различия в химизме обмена могут быть еще более выражены и могут ветре-, чаться чаще. Высокие скорости ферментативных процессов, наличие нескольких параллельных цепей обмена иной раз настолько изменяют характер превращения вещества в организме высших животных, что мутагенное для организмов одного вида вещество не будет вызывать мутации у животных других видов. Так, И. А. Рапопортом было показано, что бутилированньиг окситолуол стимулирует у дрозофилы мутации (Н. М. Эмануэль, 1962). Для крыс же это соеди-ненне является только тератогеном, а у мышей бутилокситолуол не индуцировал даже п морфогенных изменений (Браун и др., 1959). [c.302]

На основании результатов опытов с животными пока еще очень трудно определить опасность потенциально канцерогенного вещества для человека. Еще в большей степени относится это к тератогенезу и мутагенезу. Мутации, т. е. внезапные изменения внутри отдельных генов или целых хромосом в клеточных ядрах, могут быть индуцированы с помощью сильных физических факторов, таких, как гамма-лучи, нейтроны, или химически высокоактивных веществ. Большинство же химических средств защиты растений и искусственных структурооб-разователей почвы в практических условиях почти не [c.183]

Гетерокарионы, у которых в одной клетке сосуществуют генетически разные ядра, могут быть получены либо путем слияния (анастомоза) гиф разных мицелиев, либо в результате образования мутантного ядра в мицелии. Слияние ядер в гете-рокарионе происходит с низкой частотой (10 —Ю ), но этот процесс ускоряется под действием (-)-)-камфоры или УФ-света. Митотическую рекомбинацию в диплоидном ядре можно индуцировать с помощью химических и физических воздействий, которые либо вызывают мутации, либо ингибируют синтез. ДНК. Возврат к гаплоидному состоянию после рекомбинации,, видимо, происходит в результате постепенной утраты отдельных хромосом. Этому способствуют такие вещества, как п-фтор-фенилаланин и карбаматы бензимидазола, препятствующие образованию микротрубочек. [c.302]

Различия между химическими мутагенами и ионизирующей радиацией и между различными классами химических мутагенов по способности индуцировать геномные и хромосомные мутации. До сих пор все наши рассуждения были теоретическими и основывались на общих сведениях о метаболизме лекарств или же носили косвенный характер, основываясь главным образом на экспериментальных результатах, полученных в молекулярной биологии. Существуют ли прямые данные, свидетельствующие о различиях между классами мутагенов по их действию на клетки, особеннополовые клетки млекопитающих [c.265]

Обзор методов обнаружения мутаций у млекопитающих дается в разд. 5.2.1.2. Геномные и хромосомные мутации в настоящее время могут быть обнаружены почти на всех стадиях развития. В радиационной генетике возможно осуществление определенных экстраполяций на генные мутации, поскольку радиация индуцирует как хромосомные, так и генные мутации, а чувствительность присуща одним и тем же стадиям клеточного развития. Однако для многих химических мутагенов провести такую экстраполяцию гораздо сложнее. Некоторые соединения могут индуцировать генные мутации, но почти не индуцируют хромосомных мутаций. Поэтому здесь существует более настоятельная потребность в специальном поиске генных мутаций, чем в радиационной генетике. К сожалению, наш арсенал методов их обнаружения беднее, чем арсенал методов, применяемых для выявления геномных и хромосомных мутаций. Многолокусный тест, несмотря на свою пригодность с теоретической точки зрения, отнимает слишком много времени и слишком дорог для рутинного применения. Он, однако, очень полезен для тестирования небольшого числа веществ, относительно которых возникли на основании результатов, полученных более быстрыми, но менее надежными методами (см. ниже), подозрения, что они мутагенны. То же самое приложимо к индукции доминантных мутаций, приводящих к скелетным аномалиям или катарактам [1440]. Методы скринирования мутаций на энзиматическом или белковом уровне все еще находятся в развитии. Биохимическая изменчивость, обнаруженная в отдельных клетках, не может быть с уверенностью идентифицирована как мутационная по происхождению. Можно было бы ожидать сосредоточения усилий на дальнейшем совершенствовании методов скринирования белков и фермен- [c.267]

Таким образом, появился новый взгляд на вирусный онкогенез. Опухоле-родный вирус может просто перегружать клетку-хозяина продуктом нормального клеточного гена, участвующего в контроле клеточного деления. Этот продукт, по-видимому, вызывает неограниченную пролиферацию трансформированных клеток только потому, что он присутствует в избыточном количестве. Возможно, что и химический канцероген или спонтанная мутация лишь индуцируют чрезмерную экспрессию такого контролирующего гена и тем самым толкают клетку на путь малигнизации (рис. 11-18). [c.156]

Факторы, способные индуцировать мутационный эффект, получили название мутагенных. Установлено, что любые факторы внешней и внутренней среды могут нарушить гомеостаз, способный вызвать мутацию. Главнейшими мутагенными факторами являются 1) различные химические соединения, 2) различные виды излз чений. [c.149]

Для такого обсуждения важно разграничить различные типы индуцированных наследственных изменений. Суть проблемы составляет не индукция наслед ствениых изменений под влиянием внешних факторов, как таковая. Излучение высокой энергии и химические мутагены также являются внешними факторам и, которые индуцируют генные мутации. Но индуцироваиные этими факторами мутации ненаправленны каждый мутагенный фактор индуцирует разнообразные типы мутаций. Нас же интересует индукция направленных наследственных изменений, вызываемых внешними факторами. Направленность наследственного изменения представляет собой результат приобретения (или утраты) пре-формированного генетического материала определенного типа. Именно та1Кого рода изменения мы называем здесь наследственной индукцией. [c.158]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология