Молекулярная биология клетки - Уилсон Дж.
ISBN 5-03-001999-5
Скачать (прямая ссылка):
у которой пиримидиновыми димерами являются приблизительно 60% ТТ, 30% ТС
и СТ и 10% СС.
5-15
Рис. 5-9. SOS-ответ у Е. coli (задача 5-15).
Гены, индуцируемые повреждением
SOS-ответ у Е. coli представляет собой экстренную реакцию на повреждение
ДНК. Как видно из рис. 5-9, при нормальных условиях SOS-набор генов,
индуцируемых повреждением, выключен репрессором 1ехА, который частично
подавляет также свой собственный синтез и синтез recA. В ответ на
повреждение ДНК некий сигнал (по-видимому, это одноцепочечная ДНК)
активирует recA, который затем вызывает расщепление 1ехА. В отсутствие
lexA все гены экспрессируются максимально. SOS-ответ повышает
выживаемость клеток в условиях повреждения ДНК, временно увеличивает
скорость мутирования и, следовательно, изменчивость в популяции бактерий.
Экспрессия SOS-генов необходима в случаях резких повреждений, но их
постоянная экспрессия могла бы оказаться очень вредной для клеток.
Один из аспектов
регуляции SOS-ответа кажется совершенно парадоксальным: экспрессия 1ехА
(репрессора SOS-ответа) сущест-
Репрессия
Неиндуцированные гены lex А
Репрессия j Низкая
гесА
Г^КХХМбб66&666МЯТ-
Репрессия
гес А активируется при связывании с оц ДНК, образуемой под
действием агентов, повреждающих ДНК
Активированный гесА производит расщепление (ехА
lexA
Эксп ресси ру ем ые гены
Расщепленный 0)
lexA ( \ €&
неактивен
гесА
Синтез сильно де репрессирован
Гены,
индуцированные повреждением
У777////777УЛ
\ехА
Индуцированные гены
гесА
Основные генетические механизмы 19
Рис. 5-10. Распределение индуцированных ультрафиолетовым излучением
мутаций в гене lacl у Е. coli (задача 5-16).
Положение нуклеотида в гене
венно возрастает при SOS-ответе.
Если целью последнего является максимальная экспрессия генов,
индуцируемых при повреждении ДНК, то как может находиться при этом на
высоком уровне и экспрессия репрессора? Другими словами, почему 1ехА не
экспрессируется все время с низкой скоростью? Видите ли вы какое-нибудь
преимущество в том, что для регуляции SOS-ответа требуется экспрессия
1ехА?
5-16 Варианты индуцированных
ультрафиолетом мутаций в гене lacl у Е. coli были подвергнуты тщательному
изучению. На рис. 5-10 сверху от линии нуля показано общее число
выделенных независимо миссенс-мутаций (несинонимичных замен кодонов
аминокислот), а под линией нуля-число мутаций со сдвигом рамки (изменение
рамки считывания). Количество мутаций обеих категорий почти одинаково.
Миссенс-мутации были идентифицированы по критерию утраты функции белка,
кодируемого геном lacl (1ас-репрессор); мутации со сдвигом рамки были
выявлены с помощью метода слияния генов, которое не зависит от
функционирования 1ас-репрессора.
А. Как вы считаете, в чем причина
того, что на концах гена миссенс-мутаций возникает гораздо больше, чем в
его середине? Почему мутации со сдвигом рамки распределены по гену более
или менее равномерно (за исключением одного или двух "горячих мест")?
Б. Анализ последовательности в
одном "горячем месте" ДНК (с пометкой I на рис. 5-10) показал, что у
дикого типа это было ТТТТТС, а у мутанта ТТТТС'. Другая наиболее частая
мутация (с пометкой II на рис. 5-10) заключается в изменении от GTTTTC к
GTTTC. Анализ других мутаций со сдвигом рамки показал, что большинство их
связано с потерей одного основания; никаких вставок обнаружено не было.
Можете ли вы высказать предположение о молекулярном механизме потери
одной пары оснований исходя из того, что вам известно о природе УФ-
повреждений ДНК?
5-17 Кроме эндонуклеазной репарации
uvrABC, рекомбинантной репарации и SOS-репарации у бактерий есть еще
более мощная система репарации, предназначенная для ликвидации
пиримидиновых димеров (данная система здесь не рассматривается). Этот
механизм был открыт в процессе поиска некоего неконтроли-
2*
руемого фактора, играющего роль в действии ультрафиолетового света на
бактерии. История открытия похожа на сюжет, описанный ниже.
Представьте, что вы параллельно со своим руководителем пытаетесь
выделить мутанты Е. coli, используя ультрафиолетовое облучение в качестве
мутагенного воздействия. Для того чтобы получить много различных
