Мутации супрессора является второй мутацией , которая смягчает или возвращаются на фенотипические эффектах уже существующую мутации в процессе определяется синтетическое спасение . Таким образом, генетическая супрессия восстанавливает фенотип, наблюдаемый до исходной фоновой мутации. [1] Супрессорные мутации полезны для идентификации новых генетических сайтов, которые влияют на интересующий биологический процесс. Они также предоставляют доказательства между функционально взаимодействующими молекулами и пересекающимися биологическими путями . [2]
Внутригенное или межгенное подавление
Внутригенное подавление
Внутригенное подавление является результатом супрессорных мутаций, которые происходят в том же гене, что и исходная мутация. В классическом исследовании Фрэнсис Крик (и др.) Использовал внутригенное подавление для изучения фундаментальной природы генетического кода . В этом исследовании было показано, что гены экспрессируются в виде неперекрывающихся триплетов ( кодонов ). [1]
Исследователи показали, что мутации, вызванные вставкой одного основания (+) или делецией одного основания (-), могут быть «подавлены» или восстановлены второй мутацией противоположного знака, если две мутации произошли в одной и той же области ген. Это привело к выводу, что гены должны считываться в определенной « рамке считывания », а вставка или делеция одного основания сдвигает рамку считывания ( мутация сдвига рамки считывания ) таким образом, что оставшаяся ДНК будет кодировать полипептид, отличный от полипептида. один предназначен. Таким образом, исследователи пришли к выводу, что вторая мутация противоположного знака подавляет исходную мутацию, восстанавливая рамку считывания, если участок между двумя мутациями не является критическим для функции белка. [1]
В дополнение к рамке считывания Крик также использовал супрессорные мутации для определения размера кодона. Было обнаружено, что в то время как вставки / делеции одного и двух оснований одного и того же знака приводили к мутантному фенотипу, удаление или вставка трех оснований может дать фенотип дикого типа . Из этих результатов был сделан вывод, что вставленный или удаленный триплет не нарушает рамку считывания, и генетический код фактически является триплетом. [1]
Межгенное подавление
Межгенное (также известное как экстрагенное ) подавление ослабляет последствия мутации в одном гене за счет мутации в другом месте генома . Вторая мутация не относится к тому же гену, что и исходная мутация. [2] Межгенное подавление полезно для идентификации и изучения взаимодействий между молекулами, такими как белки . Например, мутация, которая нарушает комплементарное взаимодействие между белковыми молекулами, может быть компенсирована второй мутацией в другом месте генома, которая восстанавливает или обеспечивает подходящее альтернативное взаимодействие между этими молекулами. С использованием этого подхода были идентифицированы несколько белков биохимических путей, путей передачи сигналов и экспрессии генов . Примеры таких путей включают взаимодействия рецептор-лиганд, а также взаимодействие компонентов, участвующих в репликации , транскрипции и трансляции ДНК . [1]
Эти межгенные супрессии также могут сохраняться в популяции. Когда эти компенсаторные мутации устанавливаются в организмах, таких как кишечная палочка, что делает их устойчивыми к лекарству из-за присутствия лекарства, и использование лекарства прекращается, устойчивые штаммы не могут легко превратиться обратно в штаммы, которые затем могут однажды снова будьте чувствительны к препарату, к которому они вызвали устойчивость. [3] Эти штаммы, вероятно, не подвержены потере этих компенсаторных мутаций, что значительно снизит приспособленность штамма, что приведет к промежуточным штаммам. Эти промежуточные штаммы подвергаются «узким местам» и, таким образом, затрудняют обратное возвращение аллелей до межгенного подавления. следовательно, после прекращения приема лекарств можно увидеть, что эти мутации, вероятно, сохранятся в популяции.
Супрессорные мутации также встречаются в генах, кодирующих структурные белки вируса. Чтобы создать жизнеспособный вирус фага Т4 (см. Изображение), требуется баланс структурных компонентов. Янтарный мутант фага Т4 содержит мутацию, которая изменяет кодон аминокислоты в белке на бессмысленный стоп-кодон TAG (см. Стоп-кодон и бессмысленные мутации ). Если после инфицирования мутант amber, дефектный в гене, кодирующем необходимый структурный компонент фага T4, слабо подавлен (в хозяине E. coli, содержащем специфически измененную тРНК - см. Бессмысленный супрессор ), он будет производить меньшее количество необходимых структурная составляющая. Как следствие, образуется мало жизнеспособных фагов. Однако было обнаружено, что жизнеспособный фаг может иногда продуцироваться в хозяине с помощью слабого нонсенс-супрессора, если в геноме фага также присутствует вторая амбер-мутация в гене, кодирующем другой структурный белок. [4] Было обнаружено, что причина, по которой вторая амбер-мутация могла подавить первую, заключается в том, что два численно сокращенных структурных белка теперь будут в равновесии. Например, если первая амбер-мутация вызвала сокращение хвостовых волокон до одной десятой от нормального уровня, у большинства полученных фаговых частиц было бы недостаточно хвостовых волокон, чтобы быть инфекционными. Однако, если вторая янтарная мутация является дефектной в компоненте базовой пластины и приводит к созданию одной десятой числа базовых пластин, это может восстановить баланс хвостовых волокон и базовых пластин и, таким образом, позволить продуцировать инфекционный фаг. [4]
Ревертант
В генетиках микроорганизмов , ревертант является мутантом , который вернулся к своему прежнему генотипу или к исходному фенотипу с помощью мутации супрессора, либо компенсаторной мутации где - то в гене (второй сайт реверсия).
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b c d e Хартвелл, Л. Х., Худ, Л., Голдберг, М. Л., Рейнольдс, А. Э., Сильвер, Л. М., и Верес, Р. К. (2008). Генетика: от генов к геномам. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
- ^ a b Ходжкин Дж. Генетическое подавление. 2005 27 декабря. В: WormBook: Интернет-обзор биологии C. elegans [Интернет]. Пасадена (Калифорния): WormBook; 2005-.
- ^ Бергстром, Карл Т .; Фельдгарден, Майкл (22 ноября 2007 г.). «Экология и эволюция устойчивых к антибиотикам бактерий» . Патогены: устойчивость, вирулентность, изменчивость и появление : 125-138. DOI : 10.1093 / acprof: oso / 9780199207466.003.0010 . Проверено 27 апреля 2021 года .
- ^ а б Этаж E (1970). «Взаимодействие морфогенетических генов бактериофага Т4». J. Mol. Биол . 47 (3): 293–306. DOI : 10.1016 / 0022-2836 (70) 90303-7 . PMID 4907266 .
Внешние ссылки
- Глава о мутациях в учебнике общей биологии WikiBooks
- Примеры полезных мутаций