Зворотні мутації

Мутації генавід стану «дикого» типу до нового стану називають прямими. Багато прямих мутацій, що виникають лодією екзогенних факторів різної природи (хімічної, фізичної або біологічної) здатні ревертувати. Це означає, що якась інша мутація відновлює вихідний «дикий» фенотип мутанта. Такі мутації називають зворотними або реверсіями. Ще 1935 р. Н.В. Тимофєєв-Ресовський встановив, що для різних генів Х-хромосоми і хромосоми 3 дрозофіли за допомогою рентгенівського випромінювання можна індукувати зворотні мутації від рецесивних алелів (eosin, pink, forked) до нормальних вихідних домінантних алелів.

Відновлення «дикого» фенотипу може статися за рахунок істинної зворотної мутації в тому ж сайті, що і пряма мутація. Це призводить до відновлення вихідної послідовності нуклеотидів. Так мутації, що індукуються обома названими вище аналогами основ (5-бромурацил і 2-амінопурин), можуть під дією тих же мутагенів ревертувати до дикого типу. Ця здатність до реверсії під впливом аналогів основ ДНК, і навіть азотистої кислоти використовується докази транзиційної природи прямих мутацій.

Крім того, реверсія може статися, якщо друга мутаціялокалізується в іншому місці генаі якимось чином компенсує дефект, зумовлений першою мутацією. Такою є, наприклад, природа зворотних мутацій у разі дії акридинових барвників. Один з них, профлавін, індукує мутації не шляхом заміни підстав, а в результаті появи ДНК вставок або делецій. Як відомо, одиночна вставка/делеція зсувають рамку зчитування коду в гені, внаслідок чого відразу за цією ділянкою спотворюється зчитування вихідних кодів для амінокислот білка, що синтезується. Мутантна дія одиночноївставки/делеції може бути компенсовано появою у безпосередній близькості від первинного дефекту делеції (відповідно, вставки). У цьому випадку код буде спотворений тільки на тій невеликій ділянці, яка укладена між точками виникнення первинної та вторинної мутації, що призводить до досить швидкого відновлення вихідної структури ДНК і як наслідок - відсутності серйозних змін в активності білка, що синтезується. Нормальний фенотип (зумовлений активністю білка, що синтезується) може бути відновлений внаслідок подвійних або потрійних точкових мутацій. Подальші мутації в гені, що пригнічують первинний мутантний фенотип, отримали назву супресорних мутацій.

Справжні зворотні мутаціїстановлять лише частину реверсій, переважно здійснюваних з допомогою супресії фенотипического прояви однієї мутації під впливом інший.

мутації

У загальному вигляді супресіяможе бути: 1)внутрішньогенної— коли друга мутація у вже порушеному гені змінює дефектний в результаті прямої мутації кодон таким чином, що в поліпегггід вбудовується амінокислота, здатна відновити функціональну активність даного білка (що було розглянуто вище). У цьому дана амінокислота відповідає вихідної (до виникнення першої мутації), тобто. не спостерігається істинної оборотності; 2)внесеної— коли змінюється структура тРНК, в результаті чого мутантна тРНК включає синтезований поліпептид іншу амінокислоту замість кодованої дефектним триплетом (що є результатом прямої мутації). Цей тип супресії було відкрито 1966г. Чарльзом Яновський входить до вивчення генетичного контролю триптофан-синтетази у Е. coli. Так, у разі нонсене-мутації у серинового колона UCG в UAG супресорна мутація в гені тРН К перетворювала антикодон.AGC AUC, здатний прочитувати мутантний кодон UAG. Міссенс-мутації в генах білків супресуються мутантними трНК шляхом включення в білок вихідної або іншої амінокислоти. Так, у разі мутації в гліциновому кодоні, що викликає заміну GGA на AGA, білок включається аргінін. При зміні антикодону CCU внаслідок супресорної мутації на UCU тРНК містить замість аргініну гліцин, що призводить до відновлення структури та функції нормального білка. Таким чином, вивчення супресорних мутацій дозволяє оцінити точність процесу трансляції та, зокрема, відхилення від кодон-антикодонових взаємодій різних елементів білоксинтезуючої системи.

Не виключена компенсація діїмутагенівза рахунок фенотипної супресії. Її очікується, коли на клітину діє фактор, що підвищує ймовірність помилок при зчитуванні мРНК під час трансляції (наприклад, деякі антибіотики). Такі помилки можуть призводити до встановлення неправильної амінокислоти, що відновлює, проте, функцію білка, порушену в результаті прямої мутації.

Визначивши в загальному вигляді супресію як повне або часткове відновлення втраченої або порушеної генетичної функції, нагадаємо, що наявність генів, що повністю або частково відновлюють нормальний розвиток особини, змінене в результаті мутації, ще в 1920 р. показав А. Стертевант . Так, у дрозофіли супресори su(f) і su(v) пригнічують дію відповідно генів forked (вільчасті щетинки) і vermillion (червоні очі), відновлюючи дикий фенотип.

При широкому розумінні цього явища до феномену супресії логічно віднести і епістатичну взаємодію генів.