Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
превращений. Так, мутация в гене В приведет к возникновению блока на
стадии превращения
продукта А в продукт В. При этом продукт А будет накапливаться, а
продукты В, С и пр. не образуются вовсе. Благодаря накоплению продукта А
удается идентифицировать тот этап, на котором возникает блок в данной
цепи метаболических превращений.
Экспрессия генетического материала
Таблица 10.2. Три мутантных штамма Neurospora crassa, нуждающихся в
аргинине
Мутант Вещество, необходимое для роста
1 Аргинин, цитруллин или орнитин
2 Аргинин или цитруллин
3 Аргинин
ченные в табл. 10.2, могут расти на минимальной среде с аргинином. В то
же время мутант № 2 может расти также на минимальной среде с цитруллином,
а мутант № 1 растет и на аргинине, и на цитруллине, и на орнитине.
Следовательно, второй мутант может синтезировать аргинин при наличии в
среде готового цитруллина, а первый мутант способен также синтезировать
аргинин из орнитина. Биосинтез этих трех веществ происходит в рамках
одной и той же метаболической цепи биохимических превращений в
последовательности, показанной на рис. 10.6. (В настоящем обсуждении мы
опускаем стадию биосинтеза еще одного промежуточного продукта -
аргининосукцината.)
Мутация в гене arg Е блокирует цепь превращений перед стадией биосинтеза
орнитина. Этот блок можно обойти, добавив к среде орни-тин (из которого
клетка сама может синтезировать цитруллин, а затем и аргинин), цитруллин
или аргинин. Мутацию в гене argF, блокирующую стадию превращения орнитина
в цитруллин, с помощью добавки орнитина подавить не удается. Однако такой
мутант способен расти как на аргинине, так и на цитруллине. В то же время
мутант по гену агдН
arg Е agr F arg Н
\ \ \ \
Фермент Фермент Фермент Фермент
\ \ \ \
N-ацетилорнитин -* Орнитии * Цитруллин-" Аргининосукцинат -*
Аргинин
^ <4c/NH2 hn^nh,
1 R 1 NH I 1 NH |
1 R 1 R
nh2
I
R = H-С-CHjCH2CH-
Рис. 10.6. Путь биохимических превращений, ведущий к образованию
аргинина. В результате мутации в гене агдЕ может возникнуть блок на
стадии синтеза орнитина, который удается обойти, добавляя к питательной
среде орнитин или какой-либо из последующих продуктов (цитруллин,
аргининосукцинат или сам арги-
СООН
нин) данной цепи метаболизма. Проявление мутаций в гене argF можно
подавить, добавляя к среде цитруллин или какой-либо из последующих
метаболитов, но нельзя подавить с помощью орнитина. Рост мутантов по гену
агдН может наблюдаться только в присутствии самого аргинина.
10. Генетические функции 15
Рис. 10.7. Образование гетерокарионов у Neurospora. При совместном
выращивании контакт между гифами различных штаммов может приводить к
слиянию клеток без слияния соответствующих ядер.
растет только в присутствии аргинина и не растет ни на одном из двух
других промежуточных метаболитов. Это отражает очень важную общую
закономерность, которая заключается в том, что различные мутанты,
способные расти при добавлении одного и того же вещества, в
действительности могут характеризоваться наличием блоков на различных
этапах метаболического пути превращений, приводящих в итоге к синтезу
этого вещества.
Дальнейшее изучение роли различных генов в определенной
последовательности биохимических превращений можно проводить с
использованием комплементационных тестов, обсуждавшихся в предыдущих
главах. Один из модифицированных вариантов комплементационного
тестирования применяется при работе с Neurospora. При совместном
культивировании различных штаммов в результате контакта между гифами
может происходить их слияние, приводящее к образованию гетерокарионов -
гибридных клеток, в цитоплазме которых одновременно присутствуют ядра из
клеток различных штаммов (рис. 10.7). Если исходные штаммы несут мутации
в различных генах, то образующиеся ге-терокарионы могут приобрести
способность расти на минимальной среде. И наоборот, если мутации
аллельны, то при комплементационном тестировании не будет наблюдаться
образования гетерокарионов с "диким" фенотипом, растущих на минимальной
среде. Так, комплемента-ционное тестирование многочисленных мутантов
Neurospora, нуждающихся в аргинине, позволило установить, что в
метаболический путь биосинтеза этой аминокислоты вовлечены семь различных
генов.
Питательные потребности некоторых мутантных штаммов бактерий Salmonella
typhimurium, дефектных по биосинтезу триптофана, показаны в табл. 10.3.
Ни один из этих мутантов не может расти на минимальной среде, и все они
растут в присутствии триптофана. В то же время мутант trp8 может расти и
на среде с добавкой антраниловой кислоты, индолглицерофосфата (ИГФ) или
индола. Мутанты trp2 и trp4 не могут расти на минимальной среде с
антраниловой кислотой, но растут в присутствии ИГФ или индола. Эти
мутанты, кроме того, способны накапливать промежуточный метаболит-
антраниловую кислоту. Мутант trp3 растет только в присутствии индола (или
триптофана), ему свойственно накапливать ИГФ. Остальные мутанты растут
