Аллоферменты

Аллоферментами называют генные продукты одного гетерозиготного локуса, тогда как термин изоферменты обычно употребляют в том случае, когда в кодировании какого-либо фермента участвуют различные локусы. Основываясь на том, что говорилось выше о смене изоферментов при температурной акклимации, мы могли бы предсказать, что и аллоферменты, возможно, играют важную роль в адаптации к температуре, а также и к другим факторам внешней среды. [c.284]

Относительно преимуществ гетерозиготности по белкам с точки зрения температурной адаптации была выдвинута гипотеза, согласно которой организмы, живущие в условиях непредсказуемого температурного режима, будут проявлять тенденцию к большей генетической изменчивости — у них будет больше аллоферментов, чем у организмов, живущих в стабильной среде. Эта гипотеза основана на предположении, что различные аллоферменты данного фермента будут особенно хорошо работать в разных диапазонах температуры. Поэтому мы могли бы ожидать, что, подобно тому как у форели есть два генных локуса для теплового и холодового вариантов ацетилхолинэстеразы, найдутся и такие случаи, когда один аллель определенного гена кодирует тепловой аллофермент, а другой аллель — Холодовой аллофермент. [c.284]

Во всех рассмотренных до сих пор ферментных системах, включая системы изоферментов и аллоферментов, изменение функциональных характеристик было связано с изменениями в первичной структуре ферментов. Для осуществления таких изменений требуется очень много времени. Для генетического изменения, разумеется, нужна как минимум одна генерация, а чаще — весьма большое число генераций. Даже процесс индукции нового фермента во время температурной акклимации, по-видимому, отнимает не менее одной или двух недель. Таким образом, для того чтобы образование новых вариантов того или иного фермента могло играть какую-то роль в немедленной компенсации температурных эффектов, необходимо наличие механизмов, которые позволяли бы животному приобретать нужные варианты намного быстрее, чем это происходит при адаптации к более медленным и постепенным изменениям температуры. [c.285]

Как измерить изменчивость аллоферментов в популяциях [c.239]

Хотя число видов, у которых была изучена изменчивость аллоферментов, значительно выше 100, они составляют слишком маленькую выборку по сравнению с общим числом известных видов растений и животных, которое уже превысило 2 млн. Тем не менее результаты изучения этих 100 видов, несмотря на их некоторую pasiHopeHnBO Tb, дают кое-какие предварительные оценки. [c.241]

В линиях клеток от различных особей одного и того же вида часто встречаются различные ко-доминантные аллели данного ферментативного локуса, продукты которого полиморфны и разделяются электрофоретически. В большинстве случаев фенотип этих аллельных изозимов (аллоферментов) чрезвычайно стабилен. В соответствии с этим если определить фенотипы аллоферментов для достаточного числа локусов, то они могут стать генетической аллоферментной визитной карточкой для каждой изучаемой специфической линии клеток [19—24]. [c.138]

При работе с линиями клеток человека определение фенотипов аллоферментов семи или более ферментов, таких как аде-нозиндезаминаза (АДА), ГФД, эстераза О (ЭС-О), пептидаза [c.138]

Примеры зимограмм для шести таких аллоферментов из линий клеток человека приведены на рис. 4.7. В случае АДА для простоты приведены только эритроцитарные формы. В клетках человека из некоторых других тканей обнаруживаются дополнительные АДА. Они могут представлять собой вторичные формы изоферментов АДА, образующиеся из изозимов АДА эрит-роцнтарного типа путем посттрансляционной модификации. Более того, экспрессия изоферментов АДА может зависеть также и от условий культивирования [23]. [c.138]

Частота встречаемости генетической структуры для каждой отдельной линии клеток может быть оценена по наблюдаемому фенотипу аллоферментов и результатам оценки частоты [c.138]

Рис. 4.7. Зимограммы, показывающие фенотипы шести полиморфных ферментов линий клеток человека. ФГД — 6-фосфоглюконатдегидрогеназа ПЕП-О — пептидаза О АДА — аденозиндезаминаза ЭС-В — эстераза В ФГМ1,3 — фосфоглюкомутазы 1 и 3. В каждом случае показано положение старта (0), а названия наиболее распространенных фенотипов приведены на оси абсцисс. В ряде случаев показаны множественные полосы аллоферментов, но иногда они мигрируют так близко, что сливаются, образуя единую, более широкую полосу. Зимограммы ФГМ приведены на одном п том же геле, но после различного времени инкубации, поскольку для выявления ФГМз требуется большее время. Изофермент ФГМг выявляется после промежуточного времени инкубации, что затрудняет анализ ФГМ .

В табл. 22 суммированы результаты известных мне исследований по аллоферментам, которые, как мне кажется, наиболее полно удовлетворяют требованиям об адекватности и непредвзятости. Ни одно из этих исследований нельзя считать безупречным, и существует много других данных, не включенных в таблицу, которые почти так же хороши. Я произвольно включил только исследования, охватывающие по крайней мере 18 локусов, В таблице дана доля полиморфных локусов, определенная как доля локусов, в которых частота наиболее обычного аллеля не превышает 0,99, и расчетная гетерозиготность на локус на особь в данной популяции. Так как доля полиморфных локусов определялась несколько произвольно и имеет высокую дисперсию (из-за небольшого числа изученных локусов), гетерозиготность на особь — величина более информативная, и те обследования, которые не дают возможности вычислить эту величину, в таблицу включены не были. [c.126]

Растения с их бесконечным разнообразием типов размножения крайне важны для сравнительных исследований и выделения факторов, влияющих на изменчивость аллоферментов. На них гораздо легче также проводить популяционные эксперименты, как в природе, так и в искусственных условиях, чем на неуловимых и своенравных животных. Учитывая потенциальные возможности растений, следует указать, что им уделяли очень мало внимания как материалу для изучения генетической изменчивости. [c.130]

Этот довод относительно генетического груза, использованный Левонтином и Хэбби (1966) в связи с наблюдениями гетерозиготности по аллоферментам, немедленно подвергся критике как наивный и ошибочный из трех независимых источников (Кинг, 1967 Милкман, 1967 Свед, Рид и Бодмер, 1967). Все они указывали, что чрезмерная приспособленность гипотетической гетерозиготы по многим локусам — артефакт мультипликативной модели приспособленности, и в равной мере разумно допустить, что приспособленность асимптотически стремится к плато, уровень которого немного выше средней гетерозиготности. Контраст между этими двумя моделями показан на рис. 17. Наложение верхнего порога не влияет на отбор внутри существующих популяций, потому что особей с очень высокими значениями гетерозиготности (по сравнению со средней) фактически не существует. Если мы возьмем 3000 локусов со средней гетерозиготностью 0,33 на локус, то среднее число гетерозиготных локусов на особь будет равно 1000 и стандартное отклонение (предположив биномиальное распределение) составит 25,7. Таким образом, 99,9% популяции будет гетерозиготной менее чем по 1080 локусов в мультипликативных моделях при 5 = 0,1 и Я=0,33 это соответствовало бы максимальной приспособленности, в 220 раз превышающей среднюю для популяции. На рис. 17 верхняя асимптота и расположена против значения 220. [c.207]

Частоту возникновения электрофоретических вариантов трудно измерить непосредственно, потому что для них не существует никакого селективного сита. Однако у дрозофилы можно провести хромосому в уравновешенном состоянии через сотни поколений и наблюдать накопление сотен репликаций хромосом, когда в конце концов анализируется один геном. Таким путем Мукаи (1970) установил, что частота мутирования аллоферментов, вычисленная по трем локусам при общем числе генных репликаций 10 , равна 4-10 . Для 669 904 генных репликаций частота, вычисленная по 10 локусам, составила 4,5-10 . В каждом случае мы имеем дело с небольшим числом мутаций (в опытах Тобари и Койима всего с тремя, затрагивающими 2 из 10 локусов), так что оценки могут быть верны только по порядку величины. [c.227]

Мне известен только один убедительный пример эволюции частот аллоферментов в лабораторных популяциях. Джибсон (1970) обнаружил изменение частоты быстрого аллеля в локусе алкогольдегидрогеназа у D. pseudoobs ura от 0,5 до 0,73 и 0,82 в двух повторностях после 18 поколений отбора на среде с добавлением этанола. В контрольных повторностях изменений не происходило. [c.257]

До сих пор методы Праута для измерения приспособленностей аллоферментов в лаборатории были использованы только Ямазаки (1971) при изучении локуса эстераза-5 у D. pseudoobs ura. Хотя Ямазаки затратил на эти исследования массу труда, оптимальные схемы не выявили значимых различий между генотипами ни по жизнеспособности, ни по фертильности у самцов или у самок, несмотря на то что наблюдаемые различия достигали 17% (табл. 49). При давлении отбора порядка 1% доказать его действие очень трудно. [c.261]

Кроме нормальных различий по кинетике, у некоторых электрофоретических вариантов изменяется стабильность или растворимость при нагревании или изменении концентрации ионов. Например, серповидноклеточная анемия связана с нерастворимостью окисленной формы молекулы гемоглобина S. Как гемоглобин S, так и умеренно вредный гемоглобин С представляют собой варианты, обусловленные замещениями в шестом положении на поверхности белка. Три аллеля кислой фосфатазы эритроцитов человека продуцируют белки, располагающиеся по устойчивости к нагреванию в следующем порядке р <рв<рс который сохраняется и для их активностей при нормальной температуре (Лаффман и Харрис, 1967). Аллоферменты щелочной фосфатазы плаценты также отличаются по теплоустойчивости наиболее устойчивый фермент в 3—5 раз более устойчив, чем наименее устойчивый (Томас и Харрис, [c.267]

Изучение кинетики ферментов и измерение стабильности все чаще и чаще показывает, что при полиморфизме замещения аминокислот вызывают функциональные различия. Табл. 52 отражает современное состояние изучения полиморфизма по электрофоретической подвижности у человека. Из 23 ферментов у 15 обнаружены аллоферменты с различной активностью, обусловленной либо изменениями кинетики, либо различной устойчивостью. Остальные 8 в основном еще не исследованы. Преобладающее число данных указывает на то, что замещения, обнаруживаемые в виде аллоферментных полиморфизмов, действительно приводят к функциональным различиям у ферментов. Даже те происходящие в процессе эволюции замещения, которые сначала рассматривались как нейтральные (например, замещения у цитохрома с), могут вызвать функциональное различие, поскольку они, как известно, изменяют способность молекулы связывать ионы (Барлоу и Марголиаш, 1966). [c.269]

Количественные эффекты полиморфных аллоферментов у человека (Харрис, 1971) [c.269]

Конечно, можно возразить, что физиологический аппарат организма не способен выявлять различия в активности между аллоферментами, показанные in vitro, или что они настолько компенсированы, что изменчивость такого порядка не отражается на приспособленности. Возможно, что наши лабораторные методы гораздо чувствительнее, чем природа. Если в организме обычно имеется избыток фермента, так что реакции лимитируются только количеством субстрата, то изменения ферментативной активности не должны отражаться на цепях биохимических реакций. Это обычная модель доминирования, и если какой-либо аллель с резким проявлением (например, леталь или полулеталь) рецессивен, то это потому, что организм вполне может обходиться только половиной нормального количества фермента. Если рассуждать таким образом, то одна гомозигота по аллоферменту должна обладать приблизительно половиной активности другой, прежде чем разница в активности начнет сказываться на приспособленности даже у гомозигот. [c.270]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология