Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
При составлении генетической карты гопа г11А фага Т4 было обнаружено около 500 участков, в которых могут происходить мутации и между которыми возможны генетические рекомбинации (кроссинговер). Порядок этой величины наводит па мысль о том, что данные участки есть по что иное, как определенные пары оспований в пределах этого гена (рис. 40-1).
Многие мутации — это замены одиих пар оснований другими (папример, вместо АТ появляется ГЦ, ЦГ или ТА; рис. 10-2) Таким образом, тщательное изучение тонких деталей генетической карты может дать
я
Рис. 10-1. Мутации и облает гП хро мосомы фага Т4 и структура ДИК. Область rll занимает приблизительны 2% всей генетической карты хромосомы фага Т4 (4-103 пар нуклеотидов). Хромосома фага Т4 содержит 2 105 па; нуклеотидов Область rll состоит «з двух отдельных генов — гена гШ (—2500 пар нуклеотидов) и гена г11В (~-1500 пар нуклеотидов); мутация в любом из этих генов даст фенотип г I! нилшой части схемы показан в уве личениом виде небольшой участок «та г11А (-—100 naj) нуклеотидов).
ценные сведения о последовательности пар оснований в молекуле ДБ К. Однако необходимо сделать важную оговорку. Л prion у нас нет причин думать, что все изменения в генетическом коде обязательно ведут к функциональным изменениям в соответствующих белках Следовательно, оценивая число нуклеотидных пар по числу обнаруженных мутации, мы можем получить довольно сильно заниженную оценку.
Большинство одиночных нуклеотидных замен обратимо, и нередко частота обратных мутаций, ведущих к восстановлению нормальной последовательности нуклеотидов, имеет тот иге порядок величин, что и частота первичных (прямых) мутаций. Обратные мутации, по всей вероятности, отражают несовершенство процесса репликации либо не образуются правильные водородные связи (рис. 10-3), либо адеыип ошибочно спаривается с гуанином (или же цитозин с тимппом) Существуют, одиако, и такие (правда, редко встречающиеся) участки генов, в которых частота прямых мутаций резко превышает частоту обратных. Большая часть вътсокомутабильных нуклеотидных пар (их называют «горячими точками») возникла, вероятно, ие в процессе нормальной репликации ДНК, а связана, как мы увидим ниже, с неправильным спариванием оснований нри кроссинговере.
Другой класс спонтанных мутаций — это утраты (делеции) или, наоборот, добавления (вставки) нуклеотидов- Иногда при таких мутациях выпадают сотни и тысячи нуклеотидов’, в редких случаях утрачиваются даже целые гены. При больших делециях (вставках) обратные мутации (т. е. восстановление нормальной последовательности нуклеотидов), разумеется, невозможны; обратные мутацим происходят лишь при выпадении или добавлении одного нуклеотида, по и то с очень низкой частотой
КОЛИЧЕСТВО ОШИБОК НА ОДИН ВКЛЮЧЕНЛЫЙ НУКЛЕОТИД КОЛЕБЛЕТСЯ ОТ 10“® ДО 10 в
Данные, полученные при определении частоты мутаций для разных бактериальных генов, указывают на то, что на каждые 10® дупликаций гена спонтанно возникает в Среднем около одной обнаруживаемой мутации Эти расчеты можно перевести иа нуклеотидный уровень только в том
Хромосома
фага Т 4 """
Рис 10-2. Три ляпа мутации, возникающих в результате нарушения последовательности оснований (А, Т, Г и Ц), присоединенных к углеводно-фнсфатиому остову молекулы ДНИ Перши тип — простая замена одной пары ссноианим другой. Второй тип -— шглю-чеяив или ны падение одноз! пары осиоиа-шш Третий айн — выпадение (делеция) или включение целой грунны нуклеотидов.
J I I , ____________________________________
Замена однои гмры основании
I | I I м I II! I I г I I II
Т Г Г Ц А Т Ц Г> т \л Ц и Т А г ц т
1 'С i' Г Т А, г «!и!т г г / т ц'г а
¦И I I и I i:i;i u_i_Lu_i
е однои napi г оснований
¦| п I 111 ] I I I | |—
т J г Ц А\Т А Г Ц Т А и
А А Ц Г Т\А Т Ц Г А Т Г
U 11 Г-1 I I I I I I
f
turnченис <7с шипя) шест пар основании
Рис. 10 3. Специфичность спаривания основа-ши определлстбя водородными связями (Hayes, 'The Genetics of Bacteria and TJieir Viruses, Backwtll, Oxford, 228, 1964)
Водородные связи обозначены вертикальной штриховкой А. Показано, почему цитозин г адешш в нормальной конфигурации (ори вапболее стабильном распределении водород-
ных атомов) пе спариваются В Благодаря таутомерному превращению в аденипе (переход Н из аминогруппы при С-6 1» N1) спаривание с цитозином оказывается возможным (нормальное расположение агома водорода показано маленьким пунктирным кр\’жочком). Размеры приблизительные
случае, если лам удастся определить, какую часть общего количества нуклеотидных пар составляю! те пары, которые должны остаться неизменными для обеспечения нормальной функции гена. Если принять, что все нары оснований существенны (для обеспечения нормальной функции гена), то при репликации гена, содержащего 1000 нуклеотидов, ошибка составит приблизительно 10-8 на репликацию одного нуклеотида. Однако данные, полученные при изучении двух генов области rll, указывают на то, что во многих случаях замены пар оснований не приводят к выявляемым мутациям. 500 мутирующих участков, обнаруженных в этой области, составляют только одну четвертую часть общего числа пар основании в этих двух генах. Дальнейшие исследования приведут, безусловно, к обнаружению еще большего числа мутирующих участков, по вряд ли можно ожидать, что для сохранения биологическом активности необходимо присутствие более половины всех оснований в их неизменном виде.
