Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Соединения, вызывающие мутации со сдвигом рамки. Многие полициклические соединения и в особенности акридины способны внедряться между плоскостями соседних оснований в ДНК. Этот процесс, который называют интеркаляцией, сопровождается образованием ряда нековалентных связей (вандерваальсовы связи, Н-связи, гидрофобные соединения). Интеркалирующие агенты растягивают, деформируют полинуклеотидную цепочку в месте внедрения. В результате те из них, которые не нарушают действия ДНК-полимеразы, провоцируют при синтезе новой цепи либо включение лишнего основания, либо, напротив, «пропуск» одного из оснований. Иногда происходит выпадение или включение сразу двух и даже более оснований (Hamada et al., 1970; Ичас, 1971). Поскольку аминокислотный код неперекрывающийся и считывание его происходит по тройкам оснований в одном направлении, возникает искажение информации, считываемой на всем протяжении от места интеркаляции до конца цистрона. При Этом могут возникать целые блоки следующих одна за другой миссенс- или нонсенс-мутаций (схема 13). Легко убедиться, что мутация этого типа не может ревертировать под действием таких точковых мутагенов, как аналоги оснований, гидроксиламин, азотистая кислота и т. п.
мРНК------------------------ ААЦ — ААЦ - ААЦ - ААЦ - ААЦ — ААЦ - ААЦ
-I
се
Я
Си
О
X
X ( транскриби- ААЦ — ААЦ — ААЦ — ААЦ — ААЦ —ААЦ —ААЦ
X < руемая
fc* ( цепь------------------> ТТГ — ТТГ — ТТГ — ТТГ — ТТГ — ТТГ — ТТГ
о
о
ч
с»
ш
к
м
ААЦ — ААЦ — ААА — ЦАА — ЦАА — ЦАА — ЦА А >ТТГ — ТТГ — ТТТ — ГТТ — ГТТ— гтт — гтт
область искажения
мРНК------> ААЦ —ААЦ-ААА-ЦАА-ЦАА — ЦАА-ЦАА
кодир. ам,-к-ты—>асп — асп —лиз —глн — глн — глн — глн
исключение
X ( транскриби- ААЦ — ААЦ — ААА — ЦАА—ЦАЦ—ААЦ — АА. . X < руемая
Ч { цепь----------*ТТГ — ТТГ — ТТТ — ГТТ ГТГ ТТГ — ТТ - .
область искажения
м РНК-> ААЦ — ААЦ — ААА - ЦАА — ЦАЦ — ААЦ — ААЦ — ААЦ кодир. ам. к-ты—>асп асп лиз глн гис асп асп асп
Схема 13,
Мутации *со смещением рамки»
SJ еч >» * * 5
«о *
о а
о Ч
V о о» я к V >>
о о
К
К
SJ
eg л н #ж о Я И А № 03 св Н
Я m
5 3
Он
к о о
т
Г транскриби-X { руемая Ч I цепь---------
Полная реверсия таких мутаций требует весьма маловероятного события — вставки и выпадения основания в точке, соответствующей первому изменению. Однако частичное исправление такой мутации гораздо более вероятно. Как следует из схемы 13, оно возможно при исключении основания в точке, близкой к месту включения при исходной мутации. Тогда правильное считывание информации восстановится на всем протяжении от места второго изменения до конца цистрона. Таков же будет эффект включения, если первичное изменение состояло в исключении основания. Легко убедиться, что исправления «положения рамки», смещенной включением основания, можно достигнуть еще двумя включениями вблизи первого. Так же точно одно исключение компенсируется еще двумя исключениями. Несмотря на сохранение искажения считывания на участке между исходными и исправляющими мутациями, во многих случаях описано почти полное восстановление способности цистрона обеспечивать синтез функционально полноценного белка. Видимо, это связано с тем, что искаженный участок приходится на область полипептидной цепи, допускающей ряд аминокислотных замен без существенного снижения биологической активности белка. Всестороннее изучение таких частично исправляющих мутаций (их называют супрессорными) позволило Crick и сотр. (1961), с одной стороны, раскрыть ряд основных особенностей кода и закономерности его считывания, а с другой стороны, сформулировать гипотезу о механизме мутагенного действия ин-теркалирующих агентов, подтвержденную всеми последующими работами. Особенно показательны в этом отношении прямые определения последовательности аминокислот в лизоциме фага Т4 и его акридиновых мутантов (Ичас, 1971). Все эти данные рассматривались также в связи с проблемой аминокислотного кода в главе III.
Из очень большого числа агентов, вызывающих мутации со сдвигом рамки, наиболее изучены акридины
и ряд других; Вообще же весьма разнообразные полициклические соединения — производные хинолина, тиоксантена, фенантрена и др.—дают тот же эффект, хотя их мутагенная активность варьирует очень широко. Небольшая доля мутаций, вызываемых алки-лирующими агентами и излучениями, также определяется вставками или исключениями оснований при репликации ДНК.
Мутагены, действующие опосредованно — на системы синтеза и репарации ДНК* Особую группу образуют мутагены, действую-
