Супрессорная мутация

Мутация -супрессор — это вторая мутация , которая смягчает или обращает вспять фенотипические эффекты уже существующей мутации в процессе, определяемом синтетическим спасением . Таким образом, генетическое подавление восстанавливает фенотип, наблюдавшийся до исходной фоновой мутации. ^{[ 1 ]} Мутации-супрессоры полезны для выявления новых генетических участков, влияющих на интересующий биологический процесс. Они также предоставляют доказательства между функционально взаимодействующими молекулами и пересекающимися биологическими путями . ^{[ 2 ]}

Внутригенное и межгенное подавление

Внутригенное подавление

Внутригенная супрессия возникает в результате мутаций-супрессоров, возникающих 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 результате этого исследования было показано, что гены выражаются в виде неперекрывающихся триплетов ( кодонов ). ^{[ 1 ]}

Исследователи показали, что мутации, вызванные либо вставкой одного основания одного (+), либо делецией основания (-), могут быть «подавлены» или восстановлены второй мутацией противоположного знака, при условии, что обе мутации происходят в одном и том же месте. ген. Это привело к выводу, что гены необходимо считывать в определенной « рамке считывания », а вставка или удаление одного основания смещает 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, пока участок между двумя мутациями не является критическим для функции белка. ^{[ 1 ]}

Помимо рамки считывания, Крик также использовал супрессорные мутации для определения размера кодона. Было обнаружено, что хотя вставки/делеции одного и двух оснований одного и того же признака приводят к мутантному фенотипу, удаление или вставка трех оснований может дать фенотип дикого типа . На основании этих результатов был сделан вывод, что вставленный или удаленный триплет не нарушает рамку считывания и генетический код фактически представляет собой триплет. ^{[ 1 ]}

Межгенное подавление

Межгенное (также известное как экстрагенное ) подавление облегчает последствия мутации в одном гене за счет мутации где-то в другом месте генома . Вторая мутация находится не в том же гене, что и исходная мутация. ^{[ 2 ]} Межгенное подавление полезно для идентификации и изучения взаимодействий между молекулами, например белками . 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. несколько белков биохимических путей, путей передачи сигнала и экспрессии генов С помощью этого подхода было идентифицировано . Примеры таких путей включают взаимодействия рецептор-лиганд , а также взаимодействие компонентов, участвующих в ДНК репликации , транскрипции и трансляции . ^{[ 1 ]}

Эти межгенные подавления, вероятно, также сохранятся в популяции. Когда эти компенсаторные мутации устанавливаются в таких организмах, как E. coli, что делает их устойчивыми к лекарству из-за присутствия лекарства, и использование лекарства прекращается, устойчивые штаммы не могут легко эволюционировать обратно в штаммы, которые затем могут снова быть чувствительными к препарату, к которому у них возникла устойчивость. ^{[ 3 ]} Эти штаммы, вероятно, не подвержены потере этих компенсаторных мутаций, которые значительно снизят приспособленность штамма, что приведет к образованию промежуточных штаммов. Эти промежуточные штаммы подвергаются «узким местам», что затрудняет возврат аллелей до межгенного подавления. Следовательно, когда прием лекарств прекращается, можно увидеть, что эти мутации, скорее всего, сохранятся в популяции.

Супрессорные мутации также встречаются в генах, кодирующих структурные белки вируса. Для создания жизнеспособного вируса фага Т4 (см. изображение) необходим баланс структурных компонентов. Янтарный мутант фага Т4 содержит мутацию, которая заменяет кодон аминокислоты в белке на нонсенс-стоп-кодон TAG (см. стоп-кодон и нонсенс-мутация ). Если при заражении янтарный мутант, дефектный по гену, кодирующему необходимый структурный компонент фага Т4, слабо подавлен (у хозяина E. coli, содержащего специфическую измененную тРНК – см. нонсенс-супрессор ), он будет производить уменьшенное количество необходимых структурная составляющая. В результате образуется мало жизнеспособных фагов, если вообще они вообще есть. Однако было обнаружено, что жизнеспособный фаг иногда может продуцироваться в организме хозяина со слабым нонсенс-супрессором, если в геноме фага также присутствует вторая янтарная мутация в гене, кодирующем другой структурный белок. ^{[ 4 ]} Было обнаружено, что причина, по которой вторая янтарная мутация может подавить первую, заключается в том, что два численно уменьшенных структурных белка теперь будут в равновесии. Например, если первая янтарная мутация приведет к уменьшению количества хвостовых волокон до одной десятой от нормального уровня, у большинства образующихся фаговых частиц будет недостаточно хвостовых волокон, чтобы быть инфекционными. Однако, если вторая янтарная мутация является дефектной в компоненте базовой пластинки и приводит к образованию одной десятой количества базовых пластинок, это может восстановить баланс хвостовых волокон и базовых пластинок и, таким образом, позволить производить инфекционный фаг. ^{[ 4 ]}

Они возвращаются

В микробной генетике ревертант мутант — это , который вернулся к своему прежнему генотипу или исходному фенотипу посредством супрессорной мутации или компенсаторной мутации где-то в гене (реверсия второго сайта).

См. также

Синтетическая жизнеспособность

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Хартвелл, Л.Х., Худ, Л., Голдберг, М.Л., Рейнольдс, А.Е., Сильвер, Л.М., и Верес, Р.К. (2008). Генетика: от генов к геномам. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл.
^ Jump up to: ^а ^б Ходжкин Дж. Генетическое подавление. 27 декабря 2005 г. В: WormBook: Интернет-обзор биологии C. elegans [Интернет]. Пасадена (Калифорния): WormBook; 2005-.
^ Бергстром, Карл Т.; Фельдгарден, Майкл (22 ноября 2007 г.). «Экология и эволюция бактерий, устойчивых к антибиотикам» . Патогены: устойчивость, вирулентность, вариации и появление : 125–138. doi : 10.1093/acprof:oso/9780199207466.003.0010 . ISBN 978-0-19-920746-6 . Проверено 27 апреля 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б Этаж Е (1970 г.). «Взаимодействие морфогенетических генов бактериофага Т4». Дж. Мол. Биол . 47 (3): 293–306. дои : 10.1016/0022-2836(70)90303-7 . ПМИД 4907266 .

Внешние ссылки

[Textbook-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Хартвелл, Л.Х., Худ, Л., Голдберг, М.Л., Рейнольдс, А.Е., Сильвер, Л.М., и Верес, Р.К. (2008). Генетика: от генов к геномам. Нью-Йорк: МакГроу-Хилл.

[WormS-2] Jump up to: ^а ^б Ходжкин Дж. Генетическое подавление. 27 декабря 2005 г. В: WormBook: Интернет-обзор биологии C. elegans [Интернет]. Пасадена (Калифорния): WormBook; 2005-.

[3] Бергстром, Карл Т.; Фельдгарден, Майкл (22 ноября 2007 г.). «Экология и эволюция бактерий, устойчивых к антибиотикам» . Патогены: устойчивость, вирулентность, вариации и появление : 125–138. doi : 10.1093/acprof:oso/9780199207466.003.0010 . ISBN 978-0-19-920746-6 . Проверено 27 апреля 2021 г.

[Floor-4] Jump up to: ^а ^б Этаж Е (1970 г.). «Взаимодействие морфогенетических генов бактериофага Т4». Дж. Мол. Биол . 47 (3): 293–306. дои : 10.1016/0022-2836(70)90303-7 . ПМИД 4907266 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]