Обратные мутации. Супрессоры мутаций.

Мутации гена от состояния «дикого» типа к новому состоянию называют прямыми. Многие прямые мутации, возникающие лоддействием экзогенных факторов разной природы (химической, физической или биологической) способны ревертировать . Это означает, что какая-то другая мутация, восстанавливает исходный «дикий» фенотип мутанта. Такие мутации называют обратными, или реверсиями. Еще в 1935 г. Н.В. Тимофеев-Ресовский установил, что для различных генов Х-хромосомы и хромосомы 3 дрозофилы с помощью рентгеновского излучения можно индуциро-вать обратные мутации от рецессивных аллелей (eosin, pink, forked) к нормальным исходным доминантным аллелям.

Восстановление «дикого» фенотипа может произойти за счет истинной обратной мутации в том же сайте, что и прямая мутация. Это приводит к восстановлению исходной последовательности нуклеотидов. Так мутации, индуцируемые обоими названными выше аналогами оснований (5-бромурацил и 2-аминопурин), могут под действием тех же мутагенов ревертировать к дикому типу. Эта способность к реверсии под действием аналогов оснований ДНК, а также азотистой кислоты используется для доказательства транзиционной природы прямых мутаций.

Кроме того, реверсия может произойти, если вторая мутация локализуется в другом месте гена и каким-то образом компенсирует дефект, обусловленный первой мутацией. Такова, например, природа обратных мутаций в случае действия акридиновых красителей. Один из них, профлавин, индуцирует мутации не путем замены оснований, а в результате появления в ДНК вставок или делеций. Как известно, одиночная вставка/делеция сдвигают рамку считывания кода в гене, вследствие чего сразу за этим участком искажается считывание исходных кодов для аминокислот синтезируемого белка. Мутантное действие одиночной вставки/делеции может быть компенсировано появлением в непосредственной близости от первичного дефекта делеции (соответственно, вставки). В этом случае код будет искажен только на том небольшом участке, который заключен между точками возникновения первичной и вторичной мутации, что приводит к достаточно быстрому восстановлению исходной структуры ДНК и как следствие - отсутствию серьезных изменений в активности синтезируемого белка. Нормальный фенотип (обусловленный активностью синтезируемого белка) может быть восстанавлен вследствие двойных или тройных точковых мутаций. Последующие мутации в гене, подавляющие первичный мутантный фенотип, получили название супрессорных мутаций.

Истинные обратные мутации составляют лишь часть реверсий, в основном осуществляемых за счет супрессии фенотипического проявления одной мутации под действием другой.

обратные мутации

В общем виде супрессия может быть:
1) внутригенной — когда вторая мутация в уже затронутом гене изменяет дефектный в результате прямой мутации кодон таким образом, что в полипегггид встраивается аминокислота, способная восстановить функциональную активность данного белка (что и было рассмотрено выше). При этом данная аминокислота не соответствует исходной (до возникновения первой мутации), т.е. не наблюдается истинной обратимости;
2) внесенной — когда изменяется структура тРНК, в результате чего мутантная тРНК включает в синтезируемый полипептид другую аминокислоту вместо кодируемой дефектным триплетом (являющимся результатом прямой мутации). Этот тип супресии был открыт в 1966г. Чарльзом Яновски входе изучения генетического контроля триптофан-синтетазы у Е. coli. Так в случае нонсене-мутации у серинового колона UCG в UAG супрессорная мутация в гене тРН К превращала антикодон AGC в AUC, способный прочитывать мутантный кодон UAG. Миссенс-мутации в генах белков супрессируются мутантнымитРНКпутем включения в белок исходной или другой аминокислоты. Так, в случае мутации в глициновом кодоне, вызывающей замену GGA на AGA, в белок включается аргинин. При изменении антикодона CCU в результате супрессорной мутации на UCU тРНК включает вместо аргинина глицин, что приводит к восстановлению структуры и функции нормального белка. Таким образом, изучение супрессорных мутаций позволяет оценить точность процесса трансляции и, в частности, отклонения от кодон-антикодоновых взаимодействий различных элементов белоксинтезирующей системы.

Не исключена компенсация действия мутагенов за счет фенотипической супрессии. Ее можно ожидать, когда на клетку действует фактор, повышающий вероятность ошибок при считывании мРНК во время трансляции (например, некоторые антибиотики). Такие ошибки могут приводить к подстановке неправильной аминокислоты, восстанавливающей, однако, функцию белка, нарушенную в результате прямой мутации.

Определив в общем виде супрессию как полное или частичное восстановление утраченной или нарушенной генетической функции, напомним, что наличие генов, полностью или частично восстанавливающих нормальное развитие особи, измененное в результате мутации, еще в 1920 г. показал А. Стертевант. Так у дрозофилы супрессоры su(f) и su(v) подавляют действие соответственно генов forked (вильчатые щетинки) и vermillion (алые глаза), восстанавливая дикий фенотип.

При широком понимании этого явления к феномену супрессии логично отнести и эпистатическое взаимодействие генов.

- Читать далее "Причины мутаций. Роль ионизирующего излучения в развитии мутаций."

Оглавление темы "Мутации у человека.":
1. Генные мутации. Характеристика генных мутаций.
2. Механизмы генных мутаций. Молекулярный генез генных мутаций.
3. Обратные мутации. Супрессоры мутаций.
4. Причины мутаций. Роль ионизирующего излучения в развитии мутаций.
5. Доза ионизирующего излучения и частота мутации. Зависимость дозы ионизирующего излучения от частоты мутаций.
6. Ультрафиолетовые лучи и мутации. Воздействие ультрафиолетовых лучей на гены.
7. Роль химических соединений в развитии мутаций. Химия и мутации генов.
8. Алкилирующие соединения и мутации. Виды алкилирующих химических веществ.
9. Спонтанные мутации. Причины возникновения спонтанных мутаций.
10. Учет спонтанных мутаций у человека. Техника учета спонтанных мутаций.

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: