Нуклеотиды вставки и делеции

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]

Определение нуклеотидной последовательности ДНК может стать мощным методом определения аминокислотной последовательности белков. Генетический код является вырожденным в том смысле, что большая часть аминокислот описывается более чем одним кодоном. Поэтому нельзя установить нуклеотидную последовательность по коллинеарной аминокислотной последовательности. Однако удается извлечь информацию о неизвестной аминокислотной последовательности белка, анализируя исходную нуклеотидную последовательность. Реализация этого косвенного метода наталкивается на серьезное препятствие экспериментальные ошибки, отвечающие делециям н вставкам отдельных нуклеотидов в полинуклеотидной последовательности, настолько нарушают порядок нуклеотидных триплетов, что правильное определение аминокислот оказывается пока не возможным. [c.18]

Точковые мутации замещения составляют лишь малую часть мутаций, характерных для бактерий. Более многочисленными и более опасными для клеток являются мутации, связанные с вставками и делециями нуклеотидов. [c.971]

Особый интерес представляет взаимодействие нуклеиновых кислот с некоторыми полициклическими ароматическими (основными) красителями, катионы которых имеют плоское строение. Примером таких соединений могут служить акридины (профлавин, акридиновый оранжевый и т. д.). Красители этого типа уже давно используются для окрашивания биологических объектов. Избирательно связываясь с ДНК или РНК, они переводят их в видимую форму. Этот эффект легко наблюдать по поглощению или флуоресценции красителей. В последнее время такие красители приобрели исключительно важное значение как мутагены, обладающие селективным действием, а именно способностью вызывать вставки или делеции (т. е. включение или выпадение единичных нуклеотидов) при репликации ДНК и таким путем специфически подавлять эту репликацию (см. стр. 492). [c.148]

Фаговые векторы. Космиды. ВАС- и YA -векторы. Векторы на основе бактериальных плазмид широко используются для клонирования, но у них есть один важный недостаток — небольшая емкость. В таких векторах можно клонировать фрагменты в среднем не более 7—8 т. н. п., а последовательности эукариотических генов гораздо длиннее (в среднем IО—25 т. н. п). Кроме того, для изучения регуляторных последовательностей, находящихся за пределами кодирующей части генов, необходимо клонировать еще более протяженные области генома. Оказалось, что для клонирования таких фрагментов плазмидные векторы не подходят. Дело в том, что плазмиды, содержащие большие вставки хромосомной ДНК (более 8 т. н. п.), нестабильны и при репликации постепенно уменьшаются в размере в результате делеций нуклеотидов чужеродной ДНК. [c.40]

Из этих опытов видно, что генетический код читается как последовательность, у которой рамка считывания фиксирована наличием стартовой точки, так что одиночные вставки и делеции компенсируют друг друга. При двойных же вставках или двойных делециях мутации не компенсируются. Из этого, однако, не ясно, из скольких нуклеотидов состоит кодон. Но если сконструировать тройных мутантов, то комбинации типа (- - - - -Ь) и (---) будут иметь дикий фенотип, другие же комбинации останутся мутантными. Из этого следует, что код считывается триплетами, так как тройные вставки и тройные делеции добавляют или удаляют только по одной аминокислоте. Измененная часть белка ограничена при этом участком между первым и третьим мутационными сайтами (рис. 4.3). [c.58]

На рис. 22.14 изображены различия в нуклеотидных последовательностях двух аллелей из двух гомологичных хромосом одного организма, аллелей гена глобина человека. Всего обнаруживается 13 замен одних нуклеотидов другими и, кроме того, один аллель содержит три делеции (или, наоборот,-второй аллель-три вставки). Ни одной нуклеотидной замены не произошло в экзонах большинство (девять) замен расположено в 5 -половине длинного интрона. Из трех делеций две имеют длину по 4 п. н. (положения 741-744 и 791-794 в последовательности) третья делеция включает 18 пар нуклеотидов (начиная от положения 1080). [c.101]

Нуклеотидная последовательность ДНК любого организма-результат его эволюционной истории. Расшифровка этой истории по последовательности ДНК-далеко не простая задача. В эволюционном масштабе ДНК очень лабильна некоторые гены удваиваются и могут перестать функционировать или приобрести новые функции последовательности различной длины могут амплифицироваться и присутствовать в клетке во множестве копий отдельные гены и более крупные участки нуклеотидной последовательности способны менять свое расположение в хромосомах. Кроме того, существует явление согласованной эволюции, когда последовательность одного гена копируется другим, в результате чего память о заменах, вставках и делециях, накопленных в процессе эволюции последнего, стирается. В настоящее время в геномах человека и других высших организмов уже расшифрованы (секвенированы) участки ДНК длиной во многие тысячи нуклеотидов. Ежегодно к этому списку прибавляются все новые и новые последовательности. [c.231]

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]

При сравнении гемагглютининов штаммов различных типов или подтипов наблюдали более обширные делеции/вставки [25, 35]. Так как считают, что все гемагглютинины вирусов гриппа, включая вирусы типов В и С, происходят от общего предка, вставки или делеции нуклеотидов — распространенные явления, влияющие на эволюцию НА вирусов гриппа. В этом отношении следует отметить, что различия, наблюдаемые в НА вирусов гриппа, которые имеют ограниченный ареал распространения в клетках млекопитающих и птиц, так же значительны, как и различия ш некоторых белках, обнаруживаемые у сильно отличающихся эукариотов. Например, при определении последовательности аминокислот в молекулах цитохрома С свыше 60 различных эукариотов только 27 позиций в цепи, состоящей приблизительно из 100 аминокислот, оказались полностью идентичными у всех видов [42]. При этом были изучены растения, дрожжи, амфибии,. птицы и млекопитающие. Поэтому весьма примечательно, что такие же существенные эволюционные отклонения наблюдались в генах НА вирусов гриппа, выделенных только от людей. [c.325]

Делеции/вставки наблюдались также в генах NA. Определение последовательности части аминокислотных остатков (первые -200—300 нуклеотидов конца 3 ) различных N 1-генов выявило участки изменений в этом регионе [4] сравнение полных последовательностей генов N1 и N2 также позволило выявить делеции/ вставки в процессе эволюции этих генов [19, 26, 43]. [c.325]

Д. Вставка или делеция нуклеотида [c.79]

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]

Небольшие делеции в окрестностях сайтов рестрикции можно получать быстрее удалением липких концов линеаризованной плазмидной ДНК после рестрикции с последующим замыканием линейной ДНК в кольцо лигированием по образовавшимся тупым концам. В этом случае размер делеции соответствует размеру одноцепочечных липких концов в сайтах рестрикции. Кроме того, такой метод допускает простую проверку наличия мутаций в требуемом участке ДНК, так как в результате мутации происходит потеря уникального сайта рестрикции. Для получения вставок коротких или протяженных последовательностей нуклеотидов в исследуемые участки клонируемых генов также разработаны эффективные и надежные методы. В простейшем случае такая задача решается путем расщепления исследуемого гена рестриктазой по уникальному сайту рестрикции и встраивания по этому сайту фрагмента природной ДНК или синтетического двухцепочечного олигонуклеотида, который фланкирован соответствующими липкими концами. Лигирование может проводиться и по тупым концам. В таком случае последовательности нуклеотидов на концах вставки уже не имеют существенного значения для встраивания этого фрагмента по сайту рестрикции. [c.289]

Тот же принцип объединения двух фрагментов ДНК, перекрывающихся за счет праймеров, используется при получении делеций и вставок. Для создания делеции (на рис. 35,2 обозначена прямоугольниками на цепях ДНК) берут внутренние праймеры Ь и с, 5 -концы которых комплементарны матрице по одну сторону делетируемой последовательности нуклеотидов, а 3 -концы - последовательности нуклеотидов, фланкирующей другой ее конец. Образующиеся при этом продукты ПЦР АВ и СО перекрываются в точке делеции и далее используются как и в предыдущем случае. При получении вставок (см. рис. 35,5) применяют внутренние праймеры Ь и с, комплементарные друг другу своими 5 -концевыми частями, которые соответствуют образуемой олигонуклеотидной вставке во фрагмент матричной ДНК. 3 -Концы этих праймеров комплементарны участкам [c.296]

Замена нуклеотида Делеция Вставка [c.89]

Полиморфизм длины рестрикционных фрагментов. Замены, делеции и вставки нуклеотидов вызывают изменения в первичной структуре ДНК, а следовательно, и в расположении сайтов рестрикции. После обработки рестриктазами образуются фрагменты, размер которых больше или меньше такового при работе с неизмененной ДНК. Этим пользуют- [c.91]

Мутации, в результате которых происходит делеция или вставка одного или нескольких нуклеотидов, называют мутациями со сдвигом рамки. Представим себе РНК, транскрибируемую с ДНК, в которой Произошла делеция или вставка. Информационная РНК считывается белоксинтезирующей системой с некоторой начальной точ1Ки. При считывании кодонов, каждый из которых содержит по три основания, аминокислоты включаются в белок в порядке расположения соответствующих кодонов. Если же в ДНК, а следовательно, и в мРНК, встречается делеция или вставка, то все последующие кодоны будут считываться неправильно, так как рамка считывания окажется сдвинутой вперед или назад на один или два нуклеотида ). В результате будет синтезироватся белок, мало похожий на белок, синтезируемый в [c.247]

Вставки и делеции нуклеотидов вызьтают мутации со сдвигом рамки [c.971]

Супрессия. При исследовании реверсии к дикому типу (т. е. возврата к прототрофности) в различных системах было показано, что в действительности повторная мутация происходит не в месте первичной мутации, а в другом участке хромосомы. В результате этой так называемой супрессорной мутации также наблюдается реверсия. Некоторые случаи такой псевдореверсии можно объяснить исходя из уже рассмотренных нами представлений. Возвратимся к фиг. 160 (вариант 4) и к обсуждению вопроса об ошибках в трансляции, вызванных мутациями со сдвигом рамки (стр. 491). Посмотрим, что произойдет, если вблизи первичной делеции нуклеотида возникнет вторая делеция (или вблизи первичной вставки нуклеотида возникнет вторая вставка) Легко видеть, что последовательность, возникающая после выпадения второго нуклеотида, например у +1, остается все еще дефектной [c.495]

Кодовое отношение. Кодовое отношение (г) можно определить как число нуклеотидов в кодоне. Мы уже упоминали об изящных опытах Крика с акридиновыми мутантами фага Т4, в которых индуцировались три последовательные точковые мутации (делеции или вставки) в определенном гене. Из этих опытов следовало, что кодовое отношение равно или кратно трем. Наиболее просто кодовое отношение можно было бы установить, измерив длину участка ДНК, кодирующего полипептид с известным числом аминокислотных остатков. Однако определить величину г таким способом пока не удается согласно приблизительным оценкам, эта величина безусловно меньше 10 и, вероятно, меньше 5. Так, например, РНК вируса — сателлита вируса некроза табака содержит 1200 нуклеотидов, а число аминокислотных остатков в белковой субъединице его оболочки равно 400 отсюда г = 3. Аналогичные оценки величины г были сделаны для большого числа различных белков. Другие доказательства триплетности кода были получены с помощью бесклеточных систем. Было показано, что 1) тринуклеотиды эффективно связывают специфические аминоацил-s-PHK с рибосомами [c.499]

Известно, что молекулы профлавина и других акридинов вклиниваются между основаниями двухцепочечных ДНК а мутагенный эффект соединения такого рода, судя по имеющимся данным, заключается в том, что они вызывают делецию (нехватку) или вставку одного или нескольких нуклеотидов. С помощью электронного микроскопа было обнаружено, что ДНК мутантного фага X, имеющего двойную делецию, на 20% короче, чем у дикого типа [303]. Изучение мутантов этого типа дало в руки исследователей ценный материал, подтверждающий три-плетную природу генетического кода [79, 80]. Особенно интересны двойные мутации в одном и том же цистроне. Если в результате второй мутации утраченная в результате первой мутации активность генного продукта восстанавливается (например, лизоцимная активность), то можно предположить, что нехватка некоторого нуклеотида в РНК скомпенсировалась вставкой по соседству другого нуклеотида [499[. [c.210]

Эта методика будет описана в гл. 9, но сами результаты анализа можно изложить сейчас. Рестрикционный анализ ДНК многих мутантов, из числа представленных в табл. 6.4, позволяет определить делеции и вставки, превышающие размером 50 н. п. Более мелкие изменения, в том числе замены отдельных нуклеотидных пар, пока неразличимы. Как указывается в табл. 6.4, из 14 исследованных независимых спонтанных мутантов восемь содержат вставки больших участков ДНК и один (w ) представляет собой делецию участка длиной не менее 100 н.п. Из пяти индуцированных рентгеновским облучением мутаций две оказались крупными делециями. Большинство мутаций, обусловленных вставками, если не все, связаны с присутствием подвижных элементов в последовательности дикого типа гена white. Подвижные элементы-это длинные последовательности нуклеотидов, встроенные в геномы практически всех эукариот и прокариот, и изредка способные случайно менять свою локализацию. Эти особенности мы обсудим в следующих главах. Одна из наиболее интенсивно исследовавшихся мутаций обусловлена вставкой элемента opia. Этот элемент представляет собой нуклеотидную последовательность длиной около 5000 н.п, включающую ДНК провируса РНК-ретровируса, инфицирующего дрозофилу. [c.183]

Интеркаляция в свою очередь приводит к вставке или делеции нуклеотидов во время последующей репликации. В результате происходят мутации сдвига рамки, при которых в транскрибируемой молекуле мРНК закодированная информация, подлежащая трансляции, имеет сдвиг в рамке считывания. При этом нарушается последовательность аминокислот за участком вставки или делеции. Обычно сдвиг рамки ведет к появлению бессмысленного кодона (нонсенс-кодона), и поэтому фенотипически мутанты в данном случае сходны с нонсенс-мутантами, образованными в результате замены оснований в обоих случаях функция, затрагиваемая мутацией, полностью нарушается. [c.21]

Вставки одного, двух или любого, не кратного трем, числа нуклеотидов в ген также приводят к образованию измененной мРНК со сдвигом рамки считывания, что в свою очередь ведет к последствиям, принципиально не отличающимся от тех, что возникают в результате делеций. Это может быть искажение аминокислотной последовательности в протяженной области, вслед за местом вставки образование нонсенс-кодона (в месте вставки или на некотором расстоянии от него) и преждевременная терминация синтеза белка или сквозное счи1ывание при элиминировании нормального стоп-кодона. Вставка, возникающая в гене вслед за делецией (или наоборот), может восстановить правильную рамку считывания (рис. 40.6, пример 4). Трансляция такой мРНК приведет к образованию полипептида с искаженным участком, заключенным между сайтами вставки и делеции. За точкой восстановления рамки считывания аминокислотная последовательность будет нормальной. Можно представить множество комбинаций делеций и вставок, в результате которых образуются белки, содержащие участки с измененной структурой, окруженные участками с исходной аминокислотной последовательностью. Этот феномен был убедительно продемонстрирован на бактериофаге Т4, что внесло значительный вклад в доказательство триплетной природы генетического кода. [c.100]

Рис. 40.6. Примеры различных вариантов изменений в структуре мРНК и в транслируемой аминокислотной последователь ности, вызванных делециями и вставками в кодирующей области гена. Стрелками обозначены сайты вставок и делеций. Цифры в кружках указывают на число встроенных или удаленных нуклеотидов.

Из рис. 3.6-3.8 видно, что если бы в расшифровке ДНК возниклс ошибка типа делеции или вставки некоторого числа нуклеотидов, не кратного трем, то она проявилась бы в перескоке индикатора области иг-одной рамки в другую. [c.106]

По влиянию на экспрессию генов мутации разделяют на две категории мутации типа замен пар оснований и типа сдвига рамки считывания (й-атезЫЛ). Последние представляют собой делеции или вставки нуклеотидов, число которых не кратно трем, что связано с триплетностью генетического кода. Первичную мутацию иногда называют прямой мутацией, а мутацию, восстанавливающую исходную структуру гена, - обратной мутацией, или реверсией. Возврат к исходному фенотипу у мутантного организма вследствие восстановления функции мутантного гена нередко происходит не за счет истинной реверсии, а вследствие мутации в другой части того же самого гена или даже другого неаллельного гена. В этом случае возвратную мутацию называют супрессорной. Молекулярно-генетические механизмы, благодаря которым происходит супрессия мутантного фенотипа, весьма разнообразны. [c.278]

К наиболее полезным для анализа модификациям в структуре гена относятся замена одного нуклеотида или группы нуклеотидов, делеции или вставки нескольких нуклеотидов или протяженных участков ДНК и перестройки внутри гена. Ниже мы обсудим, каким образом эти модификации используются для идентификации регуляторных последовательностей, которые обеспечивают правильную экспрессию гена и отвечают за его тканеспецифичную и зависящую от времени регуляцию. Кроме того, изучение новых генов, образующихся при слиянии частей различных генов, очень облегчает идентификацию последовательностей, ответственных за правильную экспрессию. Например, слияние промотора SV40 и различных его производных с последовательностями, кодирующими легко идентифицируемые бактериальные или эукариотические клеточные белки, позволяет выяснить, какие последовательности промотора обеспечивают правильную инициацию, эффективность и регуляцию транскрипции гена SV40. Аналогичные химерные гены, содержащие, например, промоторы генов инсулина или эластазы, слитые с областью, кодирующей Т-антиген SV40, позволяют идентифицировать элементы, ограничивающие экспрессию генов инсулина или эластазы исключительно Р-клетками островков Лангерганса или ацинарными клетками соответственно. Для применения методов обратной генетики необходимо, чтобы существовал один или лучше несколько способов определения фенотипического проявления измененного гена. Соответствующие бесклеточные системы, с помощью которых можно определять эффективность транскрипции нормальных и модифицированных генов, а также изучать процессинг или трансляцию РНК, дают прекрасную возможность для анализа функции генов и последствий отдельных изменений в них. Трансфицируя нормальные и модифицированные гены с помощью [c.20]

От С-конца молекулы фермента бета-лактамазы из В. ИсЬет/огт15 после того, как он синтезируется, отделяется несколько аминокислот. Последовательность на С-конце этого фермента можно установить путем сравнения его с ферментом мутанта, у которого происходит сдвиг рамки считывания в результате вставки или делеции одного нуклеотида. Аминокислотные последовательности очищенного фермента из клеток дикого типа и из клеток мутанта со сдвигом рамки представлены ниже, начиная с 263-го остатка до С-конца [c.11]

Генетика нейрофиброматоза 1-го типа на генеалогическом уровне была ясна уже в начале XX столетия. В последние годы она выяснена до уровня гена. Локус нейрофиброматоза 1-го типа расположен в коротком плече хромосомы 17д11.2. Величина гена — 350 ООО пар нуклеотидов. В нём 59 экзонов. Ген полностью секвенирован. Обнаружено более 100 типов мутаций (транслокации, делеции, вставки, точковые замены), однако корреляция клинической картины с типом мутаций ешё не установлена. [c.127]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология