Мутации, мутанты

Обработка Число изученных Всхо- жесть, % Семьи с мутациями Мутанты Уровень изменчивости. аЗ. Х10-< [c.127]

И на минимальной среде. Однако примерно одна спора из двухсот давала начало грибу, который мог расти лишь на полной среде. Отсюда они сделали вывод, что эти необычные грибы, неспособные расти на минимальной среде, развились из мутантных спор, в наследственном материале которых произошла генная мутация, блокировавшая какой-то важный метаболический путь. Каждый из этих мутантов способен расти на полной среде потому, что в добавленном в среду дрожжевом экстракте он находит уже в готовом виде то вещество, синтезировать которое из глюкозы и неорганических солей он не может из-за происшедшей у него мутации. Мутант может найти в полной среде в основном следующие пищевые факторы двадцать стандартных аминокислот, два-три витамина, пуриновые и пиримидиновые основания. Чтобы определить, в каком именно из этих факторов нуждается для своего роста тот или иной мутант, образцы гриба этого мутанта вносят в ряд пробирок с минимальной средой. В каждую из этих пробирок добавляют один из этих факторов роста, так что в раз- [c.116]

Дайте определения понятий мутация , мутант . [c.317]

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]

В меньшей степени, чем замена пар оснований, распространены мутации со сдвигом рамки (раздел Г,1). Такие мутанты в отличие от мутантов с заменой оснований не так легко ревертируют, причем реверсия не индуцируется веществами, вызывающими замену оснований.. [c.290]

На практике высокопродуктивные организмы часто обладают двумя видами мутаций и являются ауксотрофно-регуляторными мутантами. [c.39]

Белки-мутанты можно привлекать к интерпретации структурных принципов. Все фиксированные мутации белков можно рассматривать как эксперименты природы, которые указывают нам, какие вариации мало влияют на стабильность белка и на динамику свертывания. С другой стороны, случайные и, по-видимому, нефиксирую-ш иеся мутации, как в аномальном гемоглобине, дают примеры вариаций, заметно понижающих стабильность белковой структуры. Оба типа мутаций можно использовать для совершенствования наших представлений о невалентных силах в белках. Для этой цели можно использовать процедуры минимизации энергии исходных и мутировавших полипептидных цепей на основе известных трехмерных структур [501]. Определенные таким образом разности энергий и геометрические отклонения можно сравнить с экспериментальными данными, полученными соответственно из термодинамических измерений [413, 417[ и рентгеноструктурных исследований с высоким разрешением. Аналогичные сопоставления можно провести с помощью моделирования свертывания цепи (разд. 8.6), которое позволяет получить дополнительную информацию о некоторых аспектах процесса свертывания. [c.207]

Методом гибридологического анализа была установлена генетическая природа данных мутаций. Мутант К-3 представляет собой мо-ногенную мутацию. Мутанты К-Ю и К-202 — дигенные. При скрещивании мутантов с исходной формой в Рз наблюдалось для К-3 обычное менделевское расщепление на исходную форму и мутант в соотношении 3 1, а для К-Ю и К-202 — расщепление 9 3 3 1. [c.120]

Признак Обработка ГС Семьи с мутациями, % Мутанты, % Уровень изменчивос- ти Раз-10- Кратность. эффекта ГС Уровень значимости по критерию Вилкоксо-яа [c.310]

Делеционные мутанты оказались весьма полезными Бензеру для построения детальной карты области г . При этом отпала необходимость в невероятно трудоемкой работе по скрещиванию каждого мутанта коллекции со всеми остальными мутантами (что составило бы в общей сложности не один миллион скрещиваний). Бензер разделил область гП генома фага Т4 на отдельные сегменты (как показано на фиг. 151), каждый из которых соответствовал участку на карте, затронутому одной определенной делецией. После этого очень легко было определить сегмент, в котором расположена та или иная мутация. Для этого требовалось только установить, с какими делециями данная мутация дает и с какими не дает при скрещивании рекомбинантов дикого типа. При помощи таких делеций с подходящими начальными и конечными точками Бензер приступил к распределению всех гП-мутантов по 47 сегментам области гП (фиг. 152). Для этого неизвестный гП-мутант сначала скрещивали с семью мутантами, несущими семь стандартных делеций, определяющих семь основных сегментов. После того как выяснилось, в каком из этих семи сегментов располагается мутация, мутант скрещивали со вторым набором делеций. Таким путем всего в два этапа удается локализовать любую точковую мутацию в одном из 47 сегментов карты. Необходимо подчеркнуть, что без применения этого весьма эффективного метода, позволяющего очень быстро локализовать на карте любую мутацию, наши сведения о тонкой структуре генома фага оставались бы весьма скудными. Дело в том, что по мере возрастания в арифметической прогрессии числа выявленных мутаций число скрещиваний, необходимых для их локализации, возрастает в геометрической прогрессии. [c.309]

Для выяснения механизма репликации бактериальной хромосомы незаменимую роль сыграл анализ разнообразных мутантов, нарушающих репликацию ДНК. Синтез ДНК — функция жизненно важная, и мутации, инактивирующие ферменты синтеза ДНК, легальны. Поэтому, как и в других подобных случаях, были использованы условно летальные мутации, в частности температурочувствитель-ные (ts). [c.54]

Рифампицин — чрезвычайно эффективный ингибитор бактериальной РНК-полимеразы при концентрации антибиотика 2-10 М степень ингибирования достигает 50%. Рифампицин не препятствует связыванию полимеразы с ДНК, но ингибирует инициацию транскрипции. У мутантов Е. соИ, резистентных к рифампицину (/- /-ген), образуется РНК-полимераза с измененной -субъединицей (иногда это проявляется и в изменении электрофоретической подвижности). Родственный антибиотик стрептолидигии также связывается с -субъединицей РНК-полимеразы и блокирует элонгацию. На хромосомной карте мутации, обусловливающие резистентность к этому антибиотику, располагаются очень близко к /-мутациям. [c.208]

Подвергнув популяцию бактерий действию антибиотиков, можно отобрать мутанты, способные расти в присутствии соответствующего антибиотика. Этим путем были получены, в частности, мутанты Е. соИ, устойчивые к стрептомицину (однако следует сказать, что частота их появления была очень низкой примерно 10 ). Было установлено, что измененный ген (rpsL или sir А) расположен на генетической карте в области, соответствующей 72 мин >. В дальнейшем было показано, что стрептомицин связывается с рибосомным белком S12, а rpsL — ген этого белка. Среди устойчивых к стрептомицину бактерий можно отобрать мутанты, ставшие зависимыми от этого антибиотика и не способные расти в его отсутствие. Было показано, что такая зависимость от Стрептомицина возникает в результате изменений рнбосомного белка S4. Из этих экспериментов отчетливо видно, что для существенного изменения чувствительности живого организма к определенному токсину или даже для того, чтобы организм сделался зависящим от этого токсина, оказывается достаточно единичной точковой мутации, изменяющей всего лишь одну аминокислоту. [c.240]

Изменения в структуре ДНК встречаются очень редко. Так, например, в среднем ген может удвоиться 10 раз, прежде чем произойдет заметная мутация [128а]. Тем не менее, работая с бактериями нли бактериофагами, мы можем обследовать чрезвычайно большое число особей в поисках мутаций. Если, например, посеять один миллион вирусных частиц на чашку с агаром в условиях, позволяющих распознать мутацию определенного гена, то в среднем мы можем надеяться обнаружить один мутант. Наиболее часто встречаются мутации, обусловленные заменами пар оснований (точковые мутации). Оии происходят в результате включения неправильного основания при репликации или репарации ДНК. При таких мутациях одно основание в триплете кодона замещается другим. В результате возникает другой кодон, что приводит к замене в соответствующем белке одной аминокислоты на другую . Замену одного пиримидина на другой С—)-Т или Т—)-С) или одного пурина на другой пурин иногда называют транзицией, тогда как замену пурина на пиримидин или, [c.246]

Для того чтобы тонкое генетическое картирование можно было осуществить на практике, необходим еще один метод. Была составлена генетическая карта для ряда мутантных бактериофагов с делециями, захватывающими большие участки гена г11. С помощью этих мутантов можно было легко определить, в каком именно участке гена соответствующего мутанта находится данная мутация. Последующие эксперименты по рекомбинации с использованием предварительно идентифицированных мутаций позволяют уточнить локализацию мутации в ранее исследованном участке гена. Таким способом Бензеру удалось идентифицировать более 300 мутаций в гене гИ. Он пришел к выводу, что минимальное расстояние между двумя мутантными участками полностью согласуется со строением гена, предложенным Уотсоном и Криком. [c.250]

Как можно ответить на вопрос о том, локализованы ли мутации в одном и том же гене, в близко расположенных генах или же в генах, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии Ответ на этот вопрос можно получить с помощью теста на комплементацию. Если два мутантных бактериофага несут мутации в разных генах, то при заражении бактерии обоими мутантными фагами одновременно часто оказывается, что бактериофаги могут размножаться в бактерии-хозяине. Поскольку в этйм случае у каждого фага есть неповрежденный ген для Одного из двух затронутых белков, все генетические функции в этом случае выполняются. Если же у обоих мутантных фагов поврежден Один и тот же ген, то такие фаги не смогут дополнять функции друг Друга при совместном заражении. Такой эксперимент часто называют Чис-гранс-сравнением. Одновременное заражение двумя различными мутантами — это транс-тест. В качестве же контроля используют цис-тест бактерию заражают одновременно рекомбинантом, несущим обе мутации в одной и той же ДНК, и стандартным фагом. В этом случае репликация должна протекать нормально. [c.250]

Какие химические процессы лежат в основе супрессии (подавления) одной мутации другой мутацией, локализованной в иной точке хромосомы Однозначного ответа на этот вопрос дать нельзя. Редко мутация супрессируется другой мутацией, локализованной в пределах того же самого гена. Такой эффект может быть назван внутригенной комплементацией. Предположим, что мутация приводит к такой аминокислотной замене, которая нарушает стабильность структуры или функцию белка. Возможно, что мутация в другом сайте, захватывая остаток, взаимодействующий с замещенной аминокислотой, меняет характер взаимодействия двух остатков, что приводит к восстановлению функциональной активности белка. Так, например, если боковая цепь первой аминокислоты мала, а в результате мутации она замещается на более длинную боковую цепь, то вторая мутация, приводящая к уменьшению размера другой боковой цепи, может позволить образующемуся белку свертываться и функционировать подобно нормальному белку. Такой случай был обнаружен среди мутантов триптофансинтетазы [144]. Мутанты этого белка, у которых Gly-211 был заменен на Glu нли Туг-175— на ys, синтезировали неактивные ферменты, тогда как двойной мутант, т. е. мутант, в котором имели место обе эти замены, синтезировал активную триптофансинтетазу. Считают, что в большинстве случаев внутригенной супрессии происходят изменения во взаимодействии субъединиц олигомерных белков. [c.255]

Рассмотрим теперь вкратце не совсем понятные химические явления, лежащие в основе таких явлений, как генетическая рекомбинация, интеграция вирусной ДНК с геномом клетки-хозяина и исключение профага из хромосомы клетки-хозяина. О сложности процесса рекомбинации свидетельствует тот факт, что у мутантов, дефектных по способности к рекомбинации, мутации локализуются не в одном, а в нескольких участках (генах) хромосомы Е. oli-, соответствующие гены обозначаются через гесА, В, С, F, G и Н. Бактерии с мутациями в некоторых из этих генов необычайно чувствительны к ультрафиолетовому облучению, что свидетельствует об их неспособности репарировать (восстанавливать) повреждения ДНК, вызванные действием ультрафиолета (гл. 13, разд. Г, 2). Из этого следует, что некоторые из ферментов, обеспечивающих процесс рекомбинации, нужны клетке также и для восстановления повреждений, вызванных действием ультрафиолетового излучения. Однако специфические функции большинства продуктов этих генов все еще до конца не выяснены. Считают, что у Е. oli имеются две полноценные системы общей рекомбинации. В геноме фага Я, имеются гены, кодирующие другую рекомбинационную систему, функционирующую независимо от продуктов генов фага Я, inf и xis (рис. 15-15), необходимых для интеграции и исключения генетического материала вируса и обеспечивающих процессы сайт-специфической (для определенных участков геномов) рекомбинации между генами клетки-хозяина и вируса. [c.281]

Как можно распознать мутагенное соединение Очень ценный метод, основанный на использовании тест-штаммов бактерий, предложили Амес и сотрудники, использовавшие мутанты Salmonella, не способные синтезировать собственный гистидин, но способные расти, когда мутагенный агент вызывает обратную мутацию. Мутации одного такого [c.293]

Аминокислотная последовательность Р.б. кодируется т.наз. регуляторными генами. Мутационная инактивация репрессора приводит к неконтролируемому синтезу мРНК, и, следовательно, определенного белка (в результате трансляции-синтеза белка на мРНК-матрице). Такие организмы наз. конститутивными мутантами. Утрата в результате мутации активатора приводит к стойкому сниженшо синтеза регулируемого белка. [c.218]

Уровень экспрессии структурных генов в той или иной степени может бьггь изменен в результате мутаций, осуществляемых по различным участкам оперона. Целенаправленная селекция перспективных мутантов для создания высокопродуктивных организмов — важнейшая задача биотехнологии, ибо лишь дефекты регуляции обмена веществ обеспечивают синтез целевых продуктов метаболизма. [c.38]

У микроорганизмов выявлено огромное число мутаций, которые влияют на их способность изменять поглощение питательных веществ [38]. Здесь мы ограничимся рассмотрением системы, обеспечивающей транспорт калия в Е. oli [45, 47]. Один из мутантов Е. oli нормально живет в 0,1 М растворе К+, но не может существовать при значительно более низких концентрациях этого иона, хотя большинство других штаммов легко переносят такие условия. У штамма Е. oli К 12 обнаружено по крайней мере 6 генов, необходимых для функционирования трех разных систем, обеспечивающих поглощение калия. Две такие системы транспортируют калий внутрь клетки (против градиента концентрации) при сравнительно высоких концентрациях ионов К+ в окружающей среде. Третья система способна накачивать ионы К+ в клетку из среды с очень низкой концентрацией значение, характеризующее полунасыщение системы (/См), составляет приблизительно 10 М. Интересно отметить, что если бактерия растет -в среде с высоким содержанием К+, то система, характеризующаяся высоким сродством к ионам К+, не активна, т. е. соответствующий ген выключен (репрессирован). Однако, если эту бактерию культивировать в среде с очень низкой концентрацией ионов К+, то происходит экспрессия гена и транспортная система начинает функционировать. [c.360]

Наоборот, в отнощении ячменя нет столь четких результатов. Если и были получены мутанты, имеющие количественные и качественные отличия по содержанию их запасного белка, то один Riso 56 (или Ног-2са) соответствует мутации структурного локуса Ног-2 [154]. У фасоли также было обнаружено существование доминантного гена, действие которого значительно уменьшает количество продуцируемого фазеолина [16]. Вероятно, что будут выявлены и другие типы модели регуляции. Однако и эти упомянутые результаты обнадеживают и ясно показывают, на какие новые пути ориентированы исследования. [c.61]

Разработанный Ферштом эмпирический подход к изучению термодинамических и кинетических аспектов свертывания белковой цепи с привлечением сайт-направленного мутагенеза позволил автору и сотрудникам проанализировать все этапы формирования трехмерной структуры белка (барназы), не содержащего дисульфидных связей [31-33]. Изучение обратимой денатурации начинается с тщательного визуального анализа трехмерной структуры белка с целью выявления остатков, которые предположительно могут играть важную роль в структурной стабилизации и кинетике свертывания. Следующий этап заключается в модификации потенциально важных для сборки межостаточных взаимодействий путем специальных химических изменений белковых цепей актуальных остатков и сайт-направленного мутагенеза. Завершается этап составлением оптимального набора и его синтеза методами генной инженерии. Далее проводятся термодинамические и кинетические экспериментальные исследования механизма ренатурации (денатурации) нативного белка и мутантов, определения констант равновесия, констант скорости и величин изменений свободной энергии Гиббса стабильных структур, промежуточных и переходных состояний. Найденные значения используются для построения энергетических профилей путей свертывания белковых цепей дикого и мутантного типов. На их основе определяются разностные энергетические диаграммы, которые показывают различия в уровнях энергии всех состояний на пути свертывания белка и мутантов. Реализация описанной процедуры приводит к эмпирическим зависимостям между важными для свертывания белковой цепи взаимодействиями боковых цепей и параметрами, по мысли Фершта, характеризующими кинетику, равновесное состояние и механизм ренатурации [И]. Каждая мутация, которая в [c.87]

Замены, влияющие на процесс свертывания, исследуются на моделях — аналогах белков. В предыдущих разделах обсуждалось влияние замен аминокислот на функцию или на стабильность свернутых белков. Однако очевидно, что наиболее отрицательное воздействие мутация оказывает на динамику свертывания полипептидной цепи. Исследование этой проблемы на естественных мутантах затруднительно по двум причинам. Во-первых, если путь свертывания белка-мутанта полностью заблокирован, то полипептидную цепь невозможно идентифицировать и выделить обычными биохимическими методами (однако можно использовать иммунологические [94, 4181 или комплементационные методики [446]). Кроме того, полипептиды, которые после их биосинтеза не свертываются совсем или свертываются слишком медленно, часто подвержены быстрому разрушению in vivo [154]. Эти трудности заставили искать модели для изучения влияния мутаций на свертывание белка среди полусинте-тических аналогов белков [497—499] или белков с модифицированными боковыми цепями [445] (разд. 8.2). [c.206]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология