Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АрхитектураБиологияГеографияДругоеИностранные языки
ИнформатикаИсторияКультураЛитератураМатематика
МедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогика
ПолитикаПравоПрограммированиеПсихологияРелигия
СоциологияСпортСтроительствоФизикаФилософия
ФинансыХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника

Часть I. Механизмы хранения и реализации 32 страница



и продолжается через весь геном до его конца, то репликация хромосомы и

линейных плазмид стрептомицетов начинается с внутренней области начала

репликации oriC. Синтез ДНК распространяется в обе стороны от области

начала репликации по стандартному полуконсервативному механизму и

завершается на концах линейных молекул ДНК с образованием 3’-концевых

брешей (рис. I.50, а). Наиболее простым решением проблемы заполнения этой

бреши могла бы быть прямая инициация репликации теломерных участков

хромосом с TP-белка, ковалентно связанного с инициирующим нуклеотидом,

что имеет место у аденовирусов (см. рис. I.50, б). Действительно,

стрептомицеты используют ТР для репликации теломерных участков, однако

механизм распознавания теломер в данном случае существенно отличается. В

настоящее время рассматриваются три модели заполнения брешей в

теломерных участках линейных хромосом бактерий.

Рис. I.50. Модель достройки теломерных участков хромосом и

плазмид Streptomyces

а – структура теломеры после репликации: верхняя цепь ДНК полностью

реплицирована, в нижней имеется одноцепочечная брешь, обозначены

четыре палиндромные последовательности нуклеотидов; б

маловероятный механизм с участием концевого белка и ДНК-полимеразы;

в–д – альтернативные модели репликации, основанные на других

механизмах. 1 – концевой белок, 2 – ДНК-полимераза, 3 – палиндром, 4

родительская цепь ДНК, 5 – дочерняя цепь, 6 – репаративный синтез

В соответствии с первой моделью одноцепочечный участок теломеры,

содержащий TIR-последовательность, образует концевую шпильку путем

комплементарных взаимодействий нуклеотидов внутренних участков бреши и

3’-концевых нуклеотидов (см. рис. I.50, в). В этом случае синтез ДНК,

репарирующий одноцепочечную брешь, инициируется на двухцепочечном

участке, образованном палиндромными последовательностями I-IV, с участием

ТР и ДНК-полимеразы и продолжается вдоль 3’-концевого одноцепочечного

участка хромосомы. Согласно второй модели ТР инициирует репликацию на

полностью двухцепочечной дочерней ДНК, вытесняя 5’-концевую цепь

родительской ДНК, с которой связан ТР (см. рис. I.50, г). Вытесняемая цепь

далее спаривается с выступающим 3’-концом хромосомы, после чего такая

разветвленная структура разрешается с помощью гомологичной рекомбинации.

Эта модель предполагает участие в заполнении брешей белка RecA (для



переноса цепи ДНК) и продуктов генов ruv (для разрешения структуры

Холидея), что подтверждается генетическими данными. В третьей модели

одноцепочечный палиндром I образует шпильку, 3’-конец которой служит

затравкой для синтеза ДНК, в результате которого заполняется брешь (см.

рис. I.50, д). ТР образует одноцепочечный разрыв напротив первоначального 3’-

конца, который является затравкой для последующего синтеза ДНК. В

результате шпилька разворачивается и восстанавливается структура

теломеры. Эта модель аналогична модели "катящейся шпильки", предложенной

для объяснения механизма репликации генома парвовирусов. В данной модели

роль ТР отличается от его функций в качестве белка-затравки в рассмотренных

выше примерах.

Неизвестно, как много форм линейных бактериальных хромосом

существует в природе. Не изучены и таксономические проблемы, связанные с

топологией хромосом в царстве эубактерий. Если каждый тип хромосом

характерен для отдельного таксономического домена, то можно предполагать,

что топология хромосом играет важную роль в эволюции бактерий.

Альтернативно топологические взаимопревращения хромосом могут быть

относительно частыми событиями, а линейные и кольцевые хромосомы

присутствуют только у близких видов бактерий. Нестабильность хромосом

стрептомицетов (образование протяженных делеций и амплификация

последовательностей нуклеотидов) недавно стали связывать с перестройками

в их концевых участках, часть из которых сопровождалась образованием

кольцевых хромосом. Таким образом, эволюционная роль топологии

бактериальных хромосом может быть определена только в результате будущих

исследований.

4.3.2. Репликаторы эукариот

Хромосомы эукариот содержат линейные молекулы ДНК, а

следовательно, остаются все те же проблемы, связанные с их репликацией,

которые обсуждались в связи с воспроизводством линейных хромосом

бактерий. Однако проблемы, которые эукариотическим клеткам необходимо

решить при редупликации своих хромосом, несомненно серьезнее, так как

размер заключенной в них ДНК значительно превышает размеры хромосомных

ДНК бактериальных клеток. Кроме того, в связи с многоклеточностью

большинства эукариот возникает необходимость более тонкой координации

репликации ДНК в отдельных полностью дифференцированных и

дифференцирующихся клетках, что является одной из основных целей

регуляции клеточного цикла у данных организмов. В связи с этим организация

репликации ДНК у эукариот характеризуется рядом существенных

особенностей.

Рис. I.51. Структура репликаторов дрожжей S. cerevisiae

Обозначено взаимное расположение различных регуляторных элементов

в репликаторах ARS1, ARS307 и ARS305. ACS – каноническая

последовательность ARS, DUE – ДНК-расплетающий элемент.

Подстрочные индексы указывают на принадлежность регуляторных

элементов соответствующим репликаторам

Инициация репликации у эукариот происходит на специфических

множественных последовательностях нуклеотидов – репликаторах. Наиболее

изученными являются репликаторы дрожжей S. cerevisiae, впервые

идентифицированные как автономно реплицирующиеся последовательности

(ARS – autonomously replicating sequence), способные поддерживать

внехромосомную репликацию плазмид в дрожжевых клетках. Исследование

структуры ARS1 показало, что этот хромосомный элемент состоит из

нескольких коротких регуляторных последовательностей. Аналогичная

организация характерна и для других ARS дрожжей (рис. I.51). В частности,

ARS307 в дополнение к канонической последовательности ACS, общей для

всех ARS, содержат еще два элемента – B1 и B2, которые необходимы для

выполнения репликатором своих функций in vivo. Несмотря на то что эти

последовательности в разных репликаторах не строго консервативны, внутри

групп (B1, B2 и т.п.) они функционально взаимозаменяемы. Изменение

положения по отношению к ACS предотвращает их функционирование.

Первым этапом инициации репликации у дрожжей является

взаимодействие регуляторных последовательностей репликатора, по крайней

мере, с шестью различными белками, которые образуют комплекс,

распознающий область начала репликации ORС (origin-recognition complex).

ARS определяет место инициации репликации в клетках дрожжей. Элемент B3

ARS1 взаимодействует с белком Abf1, который стимулирует репликацию

доменом, характерным для белков-активаторов транскрипции, тогда как B1

взаимодействует с ORC. Остающиеся регуляторные последовательности

области начала репликации дрожжей образуют ранее неизвестный элемент,

названный ДНК-расплетающим элементом DUE (DNA-unwinding element),

который, как полагают, облегчает раскручивание цепей ДНК при инициации

репликации. Точковые мутации в элементе B2 не влияют на функции

репликатора, что является общим свойством структурных элементов, тогда как

мутации в ACS, B1 и B3 нарушают инициацию репликации, как и следовало

ожидать от регуляторных элементов нуклеиновых кислот, взаимодействующих

с белками.

Исследования репликаторов у дрожжей S. pombe показали, что область

начала репликации ura4 включает в себя три отдельных репликатора, которые

располагаются на участке ДНК длиной в 5 т.п.о. У млекопитающих области

начала репликации располагаются на расстоянии ∼100 т.п.о. друг от друга;

часть их уже удалось клонировать и изучить на молекулярном уровне.

Установлено, что синтез ДНК в отдельных репликонах происходит по двум

направлениям, причем перемещение репликативной вилки осуществляется

предпочтительно в одном направлении, которое может изменяться в

зависимости от стадии развития организма и уровня экспрессии генов,

содержащих репликаторы. Частота использования отдельных репликаторов

изменяется в онтогенезе, уменьшаясь в клетках взрослого организма.

Сравнение первичных структур шести отдельных репликаторов эукариот

показало, что все они содержат DUE -элементы, участки прикрепления к

ядерному матриксу (SAR/MAR), канонические ARS -последовательности

дрожжей, пиримидиновые тракты, а также ранее неидентифицированную

каноническую последовательность WAWTTDDWWWDHWGWHMAWTT, где W =

A/T, D = A/C/T, H = A/C/T, a M = A/C. Имеются отдельные сообщения о том, что

в репликаторах животных присутствуют пуриновые тракты, канонические

последовательности, взаимодействующие с факторами транскрипции и

белками репликативного комплекса, энхансерный октамерный мотив, сайты

связывания продуктов онкогенов, AT-богатые последовательности и участки

перегибов (bent) ДНК. В настоящее время до конца непонятно, какое

непосредственное отношение имеют все эти регуляторные

последовательности к инициации репликации ДНК. Предполагается, что многие

из них участвуют в регуляции транскрипции (а следовательно, и регуляции

экспрессии генов) как таковой, поскольку большинство из известных в

настоящее время репликаторов локализованы в 5’-концевых

последовательностях функционирующих генов.

4.3.3. Репликация теломерных участков эукариотических хромосом

Исследование механизмов репликации теломерных участков

эукариотических хромосом показало, что они принципиально отличаются от

механизмов репликации центральных областей ДНК. Изучение этих

механизмов длительное время сдерживалось тем, что в клетках животных

количество хромосом, а следовательно, и теломерных участков, невелико – они

составляют лишь небольшую часть от всех остальных последовательностей.

Прорыв произошел в 1978 г., когда в качестве объекта исследований

Е. Блэкберн стала использовать простейшее жгутиковое – Thetrahymena, в

клетках которого содержатся тысячи линейных хромосом. Было установлено,

что теломеры тетрахимены построены из коротких повторяющихся

последовательностей. Вскоре стало ясно, что такая структура характерна для

теломерных участков хромосом всех исследованных эукариот. В частности, у

человека теломеры содержат единственный повтор GGGTTA. Длина ДНК в

теломерах хромосом человека варьирует и в клетках зародышевой линии

составляет 10–15 т.п.о, а в лейкоцитах периферической крови – 5–12 т.п.о. У

дрожжей длина теломер приближается к 300 п.о., и они составлены

неидентичными повторами C1-3A/TG1-3. Таким образом, для теломерных

участков хромосом характерна значительная гетерогенность в разных клетках и

тканях даже одного организма. Еще более разительными оказываются

межвидовые различия в размерах теломер – от ∼50 п.о. в клетках жгутиковых

до 50 т.п.о. у одного из видов мышей.

Рис. I.52. Механизм функционирования теломеразы

Изображено комплементарное взаимодействие внутренней матричной

молекулы РНК теломеразы с ДНК теломерного участка хромосомы

Синтез теломерных последовательностей ДНК осуществляется

специальными ферментами – теломеразами, для которых нет аналогов среди

других известных нуклеотидилтрансфераз. Особенностью этих ферментов

является присутствие у них в качестве составной части короткого фрагмента

РНК – компонента, абсолютно необходимого для их функционирования и

служащего матрицей при синтезе теломерных последовательностей хромосом

(рис. I.52). Комплементарное взаимодействие внутренней РНК теломеразы с 3’-

концевым выступающим одноцепочечным сегментом ДНК хромосомы

инициирует синтез теломерных последовательностей. При этом 3’-концевой

фрагмент ДНК служит затравкой для удлинения этой ДНК на РНК-матрице.

После __________удлинения (элонгации) выступающей цепи ДНК до конца матрицы

происходит транслокация фермента на один теломерный повтор вперед

относительно матрицы с освобождением последовательности матричных

нуклеотидов, после чего он готов для вступления в следующий цикл элонгации

только что добавленной 3'-концевой последовательности хромосомы. После

завершения удлинения одноцепочечной 3'-концевой теломерной

последовательности вторая цепь ДНК достраивается обычным способом.

Таким образом происходит решение "проблемы отстающей цепи ДНК" при

репликации ДНК у эукариот.

Наличие у животных тканеспецифичности в распределении теломер по

размерам, а также изменение размеров этих последовательностей в

онтогенезе предполагают существование механизмов, регулирующих данный

процесс. Создается впечатление, что для активной пролиферации клеток

теломерные последовательности не должны становиться короче

определенного порогового размера. Недавние исследования обнаружили

резкое повышение активности теломераз, характерное для опухолевых клеток,

что служит в настоящее время чувствительным физиологическим маркером их

злокачественного перерождения. В этой связи сегодня в качестве одного из

подходов к терапии опухолей рассматривают подавление активности

теломераз, функционирование которых, как полагают, необходимо для

иммортализации клеток и роста опухолей. Именно благодаря таким свойствам

теломеразы в последнее время вызывают особый интерес, что сопровождается

расширением исследований в данной области молекулярной генетики.

4.3.4. Пространственная организация синтеза ДНК у эукариот

Пространственная организация репликативного синтеза ДНК у эукариот

является одним из наиболее ярких примеров внутриядерной

компартментализации генетических процессов. Анализ локализации мест

синтеза ДНК в ядрах млекопитающих с использованием импульсной метки

бромдезоксиуридина или биотинилированного dUTP обнаруживает всего ∼150

мест включения этих предшественников (центров репликации), которые

приблизительно равномерно удалены друг от друга. Во время инициации

синтеза ДНК размер этих центров мал, и они обнаруживаются в виде

небольших четко очерченных "точек", которые со временем становятся более

диффузными. В данных центрах репликации происходит аккумуляция белков,

участвующих в синтезе ДНК: ДНК-полимеразы α, PCNA и RP-A, а также

регуляторных молекул типа циклина А, cdk2 и RPA70. Иммунохимическими

методами с использованием частиц коллоидного золота было показано, что

растущие цепи ДНК выходят из центров репликации. Это позволяет

предполагать, что во время репликативного синтеза цепи ДНК перемещаются

через фиксированные внутри ядра структуры аппарата репликации. Такая

внутриядерная компартментализация синтеза ДНК позволяет концентрировать

регуляторные, структурные и ферментативные компоненты, участвующие в

репликации и поддержании пространственной структуры хромосом.

Ступенчатая сборка функционально активных элонгирующих комплексов в

микрокомпартментах ядра предоставляет большие возможности для регуляции

инициации репликативного синтеза ДНК.

Роль ядерных пространственных структур в обеспечении

функциональных свойств ДНК можно рассмотреть на примере репликации

хромосом в ооцитах Xenopus laevis. Инъекция прокариотической ДНК в ооциты

или ее добавление к экстрактам ооцитов сопровождается образованием

псевдоядер, компетентных в отношении репликации ДНК. Репликация в таких

системах пространственно упорядочена: она происходит в дискретных участках

ДНК, содержащих кластеры репликативных вилок. При этом наблюдается

замечательная корреляция между числом и пространственным

распределением центров репликации в искусственных псевдоядрах и ядрах

культивируемых клеток, находящихся в S-фазе. Следовательно, сборка

функционирующих комплексов, способных инициировать репликацию, не

находится в строгой зависимости от последовательностей нуклеотидов ДНК

хромосом, но в большой степени зависит от внутренней пространственной

структуры ядра и может эффективно происходить даже на прокариотических

ДНК. Это означает, что пространственная структура ядра может

непосредственно контролировать его функции, в данном случае – инициацию

репликации хромосом. Следует, однако, иметь в виду, что на ранних

эмбриональных стадиях развития Xenopus контроль репликации ослаблен, и

число зон начала репликации значительно больше, чем в соматических

клетках. Нормальный контроль репликации устанавливается после увеличения

продолжительности клеточного цикла на стадии средней бластулы.

В нормальных соматических клетках не все центры репликации

одновременно начинают синтез ДНК. Некоторые из них функционируют в

ранней, а некоторые в поздней S-фазе клеточного цикла. Такая

дифференциальная репликация хромосом является важным регуляторным

механизмом, обеспечивающим локальную организацию хроматина и активность

генов. Аналогичное явление обнаружено в клетках дрожжей, где

функционирование во времени центров репликации зависит от положения

хромосом в ядре.

ГЛАВА 5. ЗАЩИТА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Существование биологических видов, а следовательно, и феномена

жизни как такового целиком зависит от точности передачи генетической

информации как по вертикали – от организмов-родителей потомкам, так и по

горизонтали – от одной соматической клетки к другой в процессе

онтогенетического развития многоклеточных организмов. В предыдущей главе

были рассмотрены основные механизмы функционирования главной

генетической системы, обеспечивающей воспроизведение генетической

информации путем удвоения молекул ДНК, – системы репликации, точность

функционирования которой поражает воображение. Для правильной передачи

генетической информации исключительно важны и молекулярные механизмы,

обеспечивающие расхождение удвоившихся хромосом между дочерними

клетками у про- и эукариот, в последнем случае при митозе и мейозе. Однако

ни одна из существующих генетических систем не работает безошибочно.

Поэтому не менее важную роль в жизнедеятельности организма играет его

система репарации (исправления) ошибок, случайно возникающих при

репликации ДНК и после ее завершения.

У проблемы точности передачи генетической информации в ряду

поколений клеток и организмов имеется и другая сторона. Чрезмерная

консервация генетической информации, заключенной в отдельных генетических

локусах, может быть вредной для организма и вида в целом. В частности,

одним из механизмов, лежащих в основе возникновения разнообразия антител,

являются запрограммированные изменения генов иммуноглобулинов, которые

закрепляются в геноме лимфоцитов в результате их отбора в онтогенезе.

Высокий темп изменений некоторых генетических локусов у паразитических

организмов, например у трипаносом, в результате которых меняется структура

антигенных детерминант на поверхности их клеток, необходим для их

выживания, так как помогает этим организмам избежать нейтрализующего

действия иммунной системы организма-хозяина. Другим хорошо известным

примером такого рода является генетическая изменчивость вируса гриппа.

Наконец, абсолютный консерватизм в передаче генетической информации по

вертикали сделал бы невозможным филогенетическое развитие организмов, их

эволюционные преобразования, приведшие, в конечном счете, к тому

разнообразию биологических видов, которое сегодня наблюдается в природе.

Эволюционно сложившиеся отношения между точностью функционирования

вышеупомянутых генетических систем и частотой ошибок, возникающих при

воспроизведении генетической информации отдельных генетических локусов,

четко сбалансированы между собой, и уже установлено, что в ряде случаев

являются регулируемыми. Запрограммированные и случайные наследуемые

изменения генома, называемые мутациями, могут сопровождаться

колоссальными количественными и качественными изменениями в экспрессии

генов.

5.1. Мутации

Мутации – это наследуемые изменения структуры генома. Поскольку

основу любого генома составляют нуклеиновые кислоты – ДНК или РНК, то под

действием мутаций происходит, прежде всего, изменение структуры геномных

нуклеиновых кислот. Процесс возникновения мутаций, основанный на

различных механизмах, называют мутагенезом. В зависимости от факторов,

вызывающих мутации, последние принято разделять на спонтанные и

индуцированные. Считается, что спонтанные мутации возникают

самопроизвольно на протяжении всей жизни организма в нормальных для него

условиях окружающей среды. При этом широкое распространение получило

мнение о том, что спонтанные мутации в эукариотических клетках возникают с

частотой 10-9–10-12 на нуклеотид за клеточную генерацию. Теперь, однако,

становится ясно, что такие цифры не отражают реальности. Они не учитывают

того факта, что частоты спонтанных мутаций могут существенно (на несколько

порядков) изменяться от локуса к локусу и, скорее всего, указывают на нижний

предел частоты мутаций в отдельных наиболее стабильных участках генома.

Индуцированными мутациями называют наследуемые изменения генома,

возникающие в результате тех или иных мутагенных воздействий в

искусственных (экспериментальных) условиях или при неблагоприятных

воздействиях окружающей среды. Среди важнейших мутагенных факторов,

прежде всего, необходимо отметить химические мутагены – органические и

неорганические вещества, вызывающие мутации, а также ионизирующее

излучение. При детальном рассмотрении спонтанных и индуцированных

мутаций становится ясно, что между этими двумя типами нет существенных

различий. Действительно, большинство спонтанных мутаций возникает в

результате мутагенного воздействия, которое их индуцирует, но не

регистрируется экспериментатором. На более прочном фундаменте находится

классификация мутаций, в которой учитываются молекулярные процессы,

лежащие в основе их возникновения.

В классификации, основанной на размерах сегментов генома,

подвергающихся преобразованиям, мутации разделяют на геномные,

хромосомные и генные. При геномных мутациях у организма-мутанта

происходит внезапное изменение числа хромосом, кратное целому геному.

Если через 2n обозначить число хромосом в исходном диплоидном геноме, то в

результате геномной мутации, называемой полиплоидизацией, происходит

образование полиплоидных организмов, геном которых представлен 4n, 6n и

т.д. хромосомами. В зависимости от происхождения хромосом в полиплоидах

различают аллополиплоидию, в результате которой происходит объединение

при гибридизации целых неродственных геномов, и аутополиплоидию, для

которой характерно адекватное увеличение числа хромосом собственного

генома, кратное 2n.

При хромосомных мутациях происходят как изменение числа отдельных

хромосом в геноме (анеуплоидия), так и крупные перестройки структуры

отдельных хромосом. Последние получили название хромосомных аберраций.

В этом случае наблюдаются потеря (делеции) или удвоение части (дупликации)

генетического материала одной или нескольких хромосом, изменение

ориентации сегментов хромосом в отдельных хромосомах (инверсии), а также

перенос части генетического материала с одной хромосомы на другую

(транслокации) (крайний случай – объединение целых хромосом).

На генном уровне изменения первичной структуры ДНК генов под

действием мутаций менее значительны, чем при хромосомных мутациях,

однако генные мутации встречаются более часто. В результате генных мутаций

происходят замены, делеции и вставки одного или нескольких нуклеотидов,

транслокации, дупликации и инверсии различных частей гена. В том случае,

когда под действием мутации изменяется лишь один нуклеотид, говорят о

точковых мутациях. Поскольку в состав ДНК входят азотистые основания

только двух типов – пурины и пиримидины, все точковые мутации с заменой

оснований разделяют на два класса: транзиции (замена пурина на пурин или

пиримидина на пиримидин) и трансверсии (замена пурина на пиримидин или

наоборот). Из-за вырожденности генетического кода могут быть три

генетических последствия точковых мутаций: сохранение смысла кодона

(синонимическая замена нуклеотида), изменение смысла кодона, приводящее

к замене аминокислоты в соответствующем месте полипептидной цепи

(миссенс-мутация) или образование бессмысленного кодона с

преждевременной терминацией (нонсенс-мутация). В генетическом коде

имеются три бессмысленных кодона: амбер – UAG, охр – UAA и опал – UGA. В

соответствии с этим получают название и мутации, приводящие к образованию

бессмысленных триплетов (например амбер-мутация).

По влиянию на экспрессию генов мутации разделяют на две категории:

мутации типа замен пар оснований и типа сдвига рамки считывания

(frameshift). Последние представляют собой делеции или вставки нуклеотидов,

число которых не кратно трем, что связано с триплетностью генетического кода.

Первичную мутацию иногда называют прямой мутацией, а мутацию,

восстанавливающую исходную структуру гена, – обратной мутацией, или

реверсией. Возврат к исходному фенотипу у мутантного организма вследствие

восстановления функции мутантного гена нередко происходит не за счет

истинной реверсии, а вследствие мутации в другой части того же самого гена

или даже другого неаллельного гена. В этом случае возвратную мутацию

называют супрессорной. Генетические механизмы, благодаря которым

происходит супрессия мутантного фенотипа, весьма разнообразны.

5.1.1. Основные источники мутаций и методы определения мутагенной

активности

В основе мутаций на молекулярном уровне лежат две основные причины:

ошибки репликации и мутагенные воздействия различной природы. Ошибки

репликации возникают из-за того, что точность функционирования ДНК-

полимераз не является абсолютной. Поскольку выбор очередного нуклеотида

для включения в растущую цепь ДНК определяется в результате

взаимодействия белков и ферментов системы репликации и матричной ДНК,

изменение свойств этих белков или матрицы как спонтанно, так и под

действием различных модифицирующих агентов может приводить к ошибкам в

репликации ДНК и мутациям.

Ошибки репликации. Как уже обсуждалось в разделе 4.1, синтез ДНК

происходит в результате последовательного ферментативного присоединения

дезоксирибонуклеозидтрифосфатов, комплементарных матричной ДНК, к 3’-

концевому нуклеотиду растущей цепи ДНК. Точность этого процесса

определяется различиями в свободной энергии у канонических или ошибочных

пар азотистых оснований ДНК, образующихся по правилам Уотсона–Крика в

водных растворах. Различия составляют ∼1–3 ккал/моль и обеспечивают

точность репликации в пределах не более одного ошибочно включенного

нуклеотида на каждые 100 нуклеотидов.

Генетические методы определения частоты ошибок репликации,

возникающих в процессе синтеза ДНК in vitro, бывают двух типов. При одном

подходе измеряют частоту прямых мутаций, приводящих к инактивации какого-

либо гена, изменение которого легко определить фенотипически. Удобной

системой, основанной на таком принципе, является репликативная форма ДНК

бактериофага M13mp2, содержащая часть гена β-галактозидазы в виде

одноцепочечной бреши, застраивающейся испытуемой ДНК-полимеразой в

бесклеточной системе. Ошибки синтеза ДНК в этом случае выявляют по потере


Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 21 | Нарушение авторских прав







mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.074 сек.)







<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>