Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
местом воздействия^ искажается при транскрипции генетическая информация всего участка ДНК между местом воздействия и концом цистроиа. Возможна, наконец, и такая, внешне безобидная, замена оснований, когда смысл кодона не изменяется. Таким, например, может быть результат замены третьего основания в кодонах большинства аминокислот. Не следует, однако, думать, что' подобное изменение во всех случаях не Найдет внешнего выражения. При этом для включения соответствующей аминокислоты может потребоваться участие другой тРНК (изо-акцепторной). Она может быть лимитирующей в данном организме, а иногда и вовсе не вырабатываться, что затормозит или даже прекратит синтез соответствующего белка.
Мутационные изменения генетических нуклеиновых кислот могут непосредственно Влиять на первичную структуру белка или возможность его синтеза, если ими затрагиваются соответствующие структурные гены. Однако возможны и опосредованные эффекты. Таковы мутаций в регуляторных участках ДНК. Кроме того, мутации в цистронах, кодирующих тРНК, могут вести к синтезу тРНК с «чужим» антикодоном или с такими изменениями структуры, которые вызывают сродство к «чужим» аминоацилсин-тетазам. Это приведет к изменениям аминокислотной последовательности в целом ряде синтезируемых полипептидов, несмотря на отсутствие изменений в структурном гене (так называемые «мутации с черного хода»,— по выражению В. А. Энгельгардта). Наконец, повреждение генов РНК-полимеразы, а также некоторых генов рибосомальных белков и рРНК, могут иметь следствйем возрастание числа ошибок либо при транскрипции, либо при трансляции. В этих последних случаях мутация должна утрачивать четко очерченные внешние проявления и выражаться в целом комплексе изменений фенотипа. '
Изменение йли исключение фрагмента ДНК, лежащее в основе мутагенеза, требует для возникновения, закрепления и внешнего проявления определенных условий и стадий процесса. Вероятность возникновения мутации резко снижается, если участок ДНК или хроматина находится в состоянии, затрудняющем взаимодействие с мутагеном (связь с белковыми факторами, защищающими ДНК, снижение вероятности локальной денатурации ДНК и т. п.). Однако, если возникло изменение ДНК, иногда даже очень глубокое, то это еще не мутация, так как оно может быть ликвидировано системами репарации, исправляющими повреждения ДНК. Многие мутации требуют для закрепления многостадийного процесса, природа которого не во всех случаях Ясна. Простейшим примером является существование агентов, действие которых приводит к мутации лишь при нескольких актах репликации ДНК (см., например, аналоги оснований). Наибольшими Шансами для фиксации обладают такие мутаций, которые затрагивают обе нити ДНК,— так называемые полные Мутацйй. Именно при этом нарушается действие механизмов репараций, основанных на вырезании поврежденного участка и застройке бреши на
t
матрице неповрежденной нити. В настоящее время Н. П. Дубининым и сотр. (1971, 1972а) развивается гипотеза о роли самих механизмов репарации в образовании полных мутаций, основанная на данных об ошибочном вырезании участка неповрежденной нити,—так называемый резонансный мутагенез. Наконец, внешнее проявление даже закрепившегося мутационного изменения ДНК может не наступить по целому ряду причин. Так, в результате вырожденности большей части кода замена основания далеко не всегда ведет к замене аминокислоты в белке (правда, мы уже указывали, что такие мутации могут иногда влиять на скорость синтеза белка, если соответствующая разновидность тРНК дефицитна в данном организме). Далее, вероятность мис-сенс-мутаций, при которых происходит замена на аминокислоту с очень близкими физико-химическими свойствами, больше, чем вероятность замены на аминокислоту, резко отличную по этим признакам. Таково свойство кода (см. главу III). Если замена на близкую по физико-химическим свойствам аминокислоту происходит в той области полипептида, которая далека, например, от активного центра энзима, то мутация может практически не сказаться на его активности, да и на ряде других свойств. Внешнее выражение мутации может не наступить или быть незначительным, если замены оснований произошли в областях повторяющихся генных последовательностей нуклеотидов. Неясно также, сколь обширными должны быть изменения ДНК для внешнего проявления мутации в областях повторяющихся негенных последовательностей (например, в акцепторных участках). Мутация может не проявиться и в результате действия целого ряда компенсирующих механизмов клетки.
Предостерегая, таким образом, от упрощенных представлений
о мутагенезе в целом, сосредоточим в настоящем руководстве вни-мание преимущественно на самих мутационных изменениях нуклеиновых кислот как на ключевых и в то же время наиболее изученных реакциях мутагенеза.
МУТАГЕНЫ И МЕХАНИЗМЫ ИХ ДЕЙСТВИЯ
Основные факторы, вызывающие мутации,—мутагены — можно классифицировать следующим образом (И. А. Рапопорт, 1961; Фриз, 1964; Хейс, 1965; В. Г. Никифоров, 1965, и др.):
