Биологический каталог




Современная генетика. Том 2

Автор Ф.Айала, Дж.Кайгер

нкциональные белки далеко не всегда синтезируются в активной форме. Так, многие гидролитические (пищеварительные) ферменты синтезируются в форме неактивных предшественников, которые называют зимогенами. Активация зимогенов происходит посредством сайт-специфического ограниченного протеолиза, сопровождающегося отщеплением определенного фрагмента аминокислотной последовательности. В качестве одного из примеров можно назвать также полипептидный

Рис. 10.21. А. Аминокислотная последовательность свиного проинсулина. Активный инсулин состоит из двух полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями. В структуре проинсулина обе цепи объединены в одну через связующий дополнительный полипептидный участок, выще-пляемый при действии протеиназ. (По Chance

В. et al. 1968. Science, 161, 165.) Б. Пространственная структура инсулина. Показаны только положения а-углеродных атомов полипептидного остова. Атомы А-цепи выделены темным цветом, атомы В-цепи-светлым. (По Stryer L. 1975. Biochemistry, W. Н. Freeman, San Francisco.)

гормон инсулин, который синтезируется в виде неактивного предшественника (проинсулина) и затем подвергается активации с помощью ограниченного протеолиза (рис. 10.21).

Внутригенная комплементация

Многие белки представляют собой олигомеры, т. е. состоят из двух или нескольких идентичных полипептидных цепей, взаимодействующих между собой с образованием функционально активной четвертичной белковой структуры. В простейшем случае это -димер (а2), состоящий из двух одинаковых субъединиц (а). Это обстоятельство может осложнять комплементационный анализ мутантных структурных генов, кодирующих такие белки. Ранее при обсуждении опытов по комплементации мы исходили из того, что комплементация невозможна при наличии в диплоиде двух гетероаллельных мутаций, вызывающих различные аминокислотные замены, каждая из которых независимо инактивирует соответствующий полипептид (см. главу 6). Для примера рассмотрим случай, когда оба мутантных аллеля, т1 и т2, в условиях гомозиготно-сти приводят к некоторому мутантному фенотипу (например, к отсутствию определенной ферментативной активности). На основании сформулированных ранее представлений следовало бы полагать, что поскольку обе мутации затрагивают один и тот же ген, то и двойные гетерозиготы типа т1 + / + т2 также будут иметь мутантный фенотип. В большинстве случаев, в том числе и для генов, кодирующих олнго-мерные белки, это действительно так. В то же время известно и достаМутация, затрагивающая аминокислотный остаток 37

Рис. 10.22. Схема, иллюстрирующая процесс внутригенной комплементации на примере двух мутантных полипептидов, взаимодействующих в цитоплазме двойной гетерозиготы с образованием олигомерного белка с восстановленной функцией. (По Gooden-ough U. 1978. Genetics, 2nd ed., Holt, Rinehart and Winston, New York.)

точно примеров отклонения от этого правила. Оказалось, что в некоторых случаях две «дефектные» полипептидные цепи, кодируемые содержащимися в двойной гетерозиготе генами с различными мутациями, могут объединиться с образованием олигомерного белка, обеспечивающего более или менее нормальный фенотип. Это явление называют внутригенной комплементацией.

На рис. 10.22 схематически показано, как взаимодействие двух му-тантных полипептидных цепей может привести к восстановлению активного центра фермента и таким образом обеспечить внутригенную комплементацию. Некоторые гетероаллели данного гена могут проявлять способность к комплементации такого рода, а некоторые - нет. Это зависит в том числе и от локализации конкретных мутаций, которые в одном случае могут затрагивать участки полипептидной цепи, ответственные за взаимодействие между субъединицами, а в другом -области, не участвующие непосредственно в процессе олигомеризации, но существенные для проявления функциональной активности данного белка.

При тщательном изучении обычно удается отличить внутригенную комплементацию от межгенной комплементации. В первом случае наблюдаемый уровень искомой ферментативной активности, как правило, намного ниже, чем в норме. Более того, белки, образующиеся в результате внутригенной комплементации, как правило, отличаются от нормальных белков и по некоторым другим параметрам, например по зависимости активности от рН или температуры.

Литература

Beadle G. W, Ephrussi В. (1937). Development of

eye colors in Drosophila: diffusable substances

and their interrelations, Genetics, 22, 76-86. Beadle G. W., Tatum E.L. (1941). Genetic control

of biochemical reactions in Neurospora, Proc.

Natl. Acad. Sci. USA, 27, 499-506. Beet E. A. (1949). The genetics of the sickle-cell

trait in a Bantu tribe, Ann. Eugen., 14, 279-284. Demerec M., Hartman Z., 1956. Tryptophan

mutants in Salmonella typhimurium, Carnegie

Institution of Washington Publ., No. 612,

Washington, D.C., pp. 5-33. Dickerson R.E., Geis I., 1969. The Structure and

Action of Proteins, W. A. Benjamin, Menlo

Park, Calif.

Fincham J. R. S., 1966. Genetic Complementation,

W. A. Benjamin, New York. Harris H., 1975. The Principles of Human

Biochemical Genetics, 2nd ed., Elsevier, New

York.

Neel J. V. (1949). The inheritance of sickle-cell

anemia, Science, 110, 64-66. Pauling L., Itano H. A., Singer S. J., Wells I. C.

(1949). Sickle-cell anemia, a molecular disease,

Science, 110, 543-548. ScriverC.R., ClowC.L. (1980). Phenylketonuria

and other phenylalanine hydroxylation mutants

in man, Annu. Rev. Genet., 14, 179-202.

Ключевые слова и понятия

Аминокислота Генетический анализ путей

Внутригенная комплементация биохимических превращений

«Врожденные ошибки метаболизма» Гетерокарион

Вторичная структура Гипотеза «один ген-один фермент»

Зимоген

Олигомерные белки Пептидная связь Первичная структура Полипептид Преформация

Экспрессия генетического материала Протеолиз

Серповидноклеточная анемия Третичная структура Четвертичная структура Эпигенез

Задачи

10.1. Рассчитайте число разных белков (различающихся по аминокислотной последовательности), которое может быть закодировано тремя генами, содержащими по 30, 300 и 3000 нуклеотидных пар в котирующей области.

10.2. Известно, что пептид состоит из шести аминокислот-аланина, глицина, гистидина, лизина, метионина, триптофана. Однако порядок их расположения в пептидной цепи неизвестен. При химическом расщеплении этого пептида экспериментатору удалось идентифицировать три следующих трипептидных продукта деградации : Met-His-Trp, Lys-Ala-Gly и Gly-Met-His. Какова аминокислотная последовательность этого пептида?

10.3. Трансплантаты, полученные Бидлом и Эфрусси при работе с мутантными (и дикой) линиями Drosophila melanogaster, обладали следующими свойствами в отношении способности к автономному (а) или неавтономному (н) развитию. Обратите внимание на то, что са-мутанты имеют глаза более яркого цвета из-за недостатка коричневого глазного пигмента, а у bw-мутантов недостает красного пигмента и имеется только коричневый глазной пигмент.

риофага X при выращивании на Su~-хозяине не способен давать инфекционного потомства (см. гл. 7). Инфицированные клетки лизируются, однако, как показывает электронно-микроскопический анализ фаголизата, при этом выделяются нормальные фаговые головки, лишенные хвостовых отростков. Мутантный штамм фага X sus А также не дает инфекционного потомства на Su ~ -хозяине, при этом электронное микроскопирование позволяет установить, что в лизате присутствуют хвостовые отростки, но отсутствуют фаговые головки. Если освобожденные от клеток лизаты, полученные при таком культивировании A, sus L и A. sus А, смешать и проинкубировать несколько часов при 37°С, то происходит объединение головок XsusL и хвостовых отростков XsusA с образованием инфекционных фаговых частиц, которые можно обнаружить по способности давать негативные колонии (бляшки) на Su + -хозяине. Что будет, если клетки Su " -хозяина одновременно инфицировать обоими мутантными фагами XsusA и XsusLl

10.5. В приведенной ниже таблице показано число фаговых частиц, образующихся при смешивании лизатов, полученных при культивировании различных

Xms-мутантов \W, С, Z, U, F, V] на Su~-хозяине, с лизатами XsusA или Xsus L аналогично тому, как это описано в задаче 10.4. Определите, какого типа дефекты присущи каждому из X sus-мутантов.

10.6. Смешивание лизатов, полученных

при инфекции Su " -хозяйских клеток мутантными фагами Xsus В и Xsus Е, с аналогичным образом полученным лизатом

Xsus А (см. задачу 10.4) не приводит

к образованию инфекционных фаговых

частиц. Как следует построить эксперимент, чтобы выяснить, являются ли все

три мутантных фага дефектными по

одной и той же генетической функции?

10.7. Известно, что кровь больных, страдающих сцепленной с Х-хромосомой гемофилией, в стеклянной пробирке свертывается гораздо медленнее, чем кровь здоровых людей. При обследовании одного мальчика оказалось, что его кровь характеризуется плохой свертываемостью. Это давало основания полагать, что он болен классической гемофилией. Однако при смешивании крови этого мальчика с кровью другого гемофилика наблюдалось быстрое образование сгустка за время, характерное для свертывания крови нормального донора. Предложите интерпретацию этого феномена.

10.8. Фермент сАМР-фосфодиэстераза (ФДЭ) превращает циклический нуклео-тид сАМР в 5'-АМР. Измеряли активность ФДЭ у мутантных линий плодовой мушки Drosophila, гетерозиготных по некоторым концевым нехваткам (см. рис. 5.19), и сравнивали с ферментативной активностью, характерной для нормальных особей. В таблице приведены данные, отражающие отношение активностей у дефектных особей к активности в норме.

Аналогично измерили активность ФДЭ у самок и самцов Drosophila, несущих ду-плицированные хромосомы (рис. 5.19), и сравнили с ферментативной активностью самок и самцов с недушшциро-ванными хромосомами. В таблице приведены отношения ферментативных активностей у особей с дуплицированными и недушшцированными хромосомами.

Дупликация Относительный уровень ферментативной активности

самки самцы

страница 5
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75

Скачать книгу "Современная генетика. Том 2" (5.25Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(26.10.2020)