Чувствительный к температуре мутант
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( апрель 2009 г. ) |
Чувствительные к температуре мутанты — это варианты генов, которые обеспечивают нормальное функционирование организма при низких температурах, но изменяют функцию при более высоких температурах. Чувствительные к холоду мутанты — это варианты генов , которые обеспечивают нормальное функционирование организма при более высоких температурах, но изменяют функции при низких температурах.
Механизм
[ редактировать ]Большинство чувствительных к температуре мутаций влияют на белки и вызывают потерю функции белков при недопустимой температуре. Допустимая температура — это температура, при которой белок обычно может правильно сворачиваться или оставаться в правильном свернутом состоянии. При более высоких температурах белок нестабильен и перестает правильно функционировать. Эти мутации обычно рецессивны у диплоидных организмов. Чувствительные к температуре мутанты организуют обратимый механизм [1] и способны восстанавливать определенные генные продукты на разных стадиях роста, и это легко сделать путем изменения температуры роста.
Допустимая температура
[ редактировать ]Пермиссивная температура — это температура, при которой чувствительный к температуре мутантный генный продукт приобретает нормальный функциональный фенотип . [2] Когда чувствительный к температуре мутант выращивается в пермиссивных условиях, продукт мутантного гена ведет себя нормально (то есть фенотип не наблюдается), даже если присутствует мутантный аллель . Это приводит к выживанию клетки или организма, как если бы это был штамм дикого типа . Напротив, неразрешительная температура или ограничительная температура — это температура, при которой наблюдается мутантный фенотип.
Чувствительные к температуре мутации обычно представляют собой миссенс-мутации, которые слегка изменяют энергетический ландшафт сворачивания белка. Мутантный белок будет функционировать при стандартной, допустимой, низкой температуре. Альтернативно, он будет лишен этой функции при довольно высокой, недопустимой температуре и будет демонстрировать гипоморфную (частичная потеря функции гена) и среднюю, полупермиссивную температуру. [3]
Использование в исследованиях
[ редактировать ]Чувствительные к температуре мутанты полезны в биологических исследованиях. Они позволяют изучать основные процессы, необходимые для выживания клетки или организма. Мутации основных генов обычно летальны, и, следовательно, чувствительные к температуре мутанты позволяют исследователям индуцировать фенотип при ограничительных температурах и изучать эффекты. Чувствительный к температуре фенотип может быть выражен на определенной стадии развития для изучения эффектов.
Примеры
[ редактировать ]В конце 1970-х годов Saccharomyces cerevisiae секреторный путь , необходимый для жизнеспособности клеток и роста новых почек, был исследован с использованием чувствительных к температуре мутантов, в результате чего были идентифицированы двадцать три основных гена. [4]
было идентифицировано несколько чувствительных к температуре мутантных генов В 1970-х годах у Drosophila melanogaster , таких как шибире тс , что привело к первому генетическому анализу синаптической функции. [5] < В 1990-х годах теплового шока промотор hsp70 использовался для термомодулированной экспрессии генов у плодовых мух. [6]
Бактериофаг
[ редактировать ]Инфекция клетки-хозяина Escherichia coli бактериофага (фага) Т4, чувствительного к температуре (ts), условно- летальным мутантом при высокой ограничительной температуре обычно не приводит к отсутствию роста фага. Однако совместная инфекция в ограничительных условиях двумя ts- мутантами, дефектными по разным генам, обычно приводит к устойчивому росту из-за межгенной комплементации . Открытие ts- мутантов фага Т4 и использование таких мутантов в тестах на комплементацию способствовали идентификации многих генов в этом организме. [7] Поскольку множественные копии полипептида, определенного геном, часто образуют мультимеры, смешанные инфекции с двумя разными ts- мутантами, дефектными в одном и том же гене, часто приводят к смешанным мультимерам и частичному восстановлению функции - явление, называемое внутригенной комплементацией. Внутригенная комплементация ts- мутантов, дефектных по одному и тому же гену, может предоставить информацию о структурной организации мультимера. [8] Рост мутантов фага ts в частично рестриктивных условиях был использован для идентификации функций генов. гены, участвующие в восстановлении повреждений ДНК . Таким образом, были идентифицированы [9] [10] а также гены, влияющие на генетическую рекомбинацию . [11] [12] Например, выращивание мутанта репарации ДНК ts при промежуточной температуре позволит получить некоторое количество фага-потомка. Однако если этот ts- мутант облучить УФ-светом, его выживаемость будет снижена сильнее по сравнению со снижением выживаемости облученного фага Т4 дикого типа.
В фаге Т4 также были выделены условно-летальные мутанты, способные расти при высоких температурах, но неспособные расти при низких. [13] Эти чувствительные к холоду мутанты определяли дискретный набор генов, некоторые из которых были ранее идентифицированы другими типами условно-летальных мутантов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Варадараджан, Р.; Нагараджарам, штат Ха; Рамакришнан, К. (26 ноября 1996 г.). «Процедура прогнозирования термочувствительных мутантов глобулярного белка, основанная исключительно на аминокислотной последовательности» . Труды Национальной академии наук . 93 (24): 13908–13913. Бибкод : 1996PNAS...9313908V . дои : 10.1073/pnas.93.24.13908 . ISSN 0027-8424 . ЧВК 19465 . ПМИД 8943034 .
- ^ «Допустимая температура» . Биологический онлайн-словарь.
- ^ Бен-Аройя, Шей; Пан, Сюэвэнь; Буке, Джеф Д.; Хитер, Филип (2010). «Создание термочувствительных мутантов». Руководство по генетике дрожжей: функциональная геномика, протеомика и анализ других систем . Методы энзимологии. Том. 470. стр. 181–204. дои : 10.1016/S0076-6879(10)70008-2 . ISBN 9780123751720 . ISSN 0076-6879 . ПМЦ 2957654 . ПМИД 20946811 .
- ^ Новик, П.; Филд, К.; Шекман, Р. (август 1980 г.). «Идентификация 23 групп комплементации, необходимых для посттрансляционных событий в секреторном пути дрожжей» . Клетка . 21 (1): 205–215. дои : 10.1016/0092-8674(80)90128-2 . ISSN 0092-8674 . ПМИД 6996832 .
- ^ Ёшихара, Мото; Ито, Кей (март 2012 г.). «Острая генетическая манипуляция активностью нейронов для функционального разделения нервных цепей — сбывшаяся мечта пионеров поведенческой генетики» . Журнал нейрогенетики . 26 (1): 43–52. дои : 10.3109/01677063.2012.663429 . ПМЦ 3357893 . ПМИД 22420407 .
- ^ Брэнд, Майкл; Джарман, Эндрю П.; Ян, Лили Ю.; Ян, Ю Нунг (1 сентября 1993 г.). « asense представляет собой ген-предшественник нейронов дрозофилы , способный инициировать формирование органов чувств». Разработка . 119 (1): 1–17. дои : 10.1242/dev.119.1.1 . ПМИД 8565817 . }
- ^ Эдгар, РС; Эпштейн, Р.Х. (февраль 1965 г.). «Генетика бактериального вируса». Научный американец . 212 (2): 70–79. Бибкод : 1965SciAm.212b..70E . doi : 10.1038/scientificamerican0265-70 . ПМИД 14272117 .
- ^ Бернштейн, Харрис; Эдгар, РС; Денхардт, GH (июнь 1965 г.). «Внутригенная комплементация термочувствительных мутантов бактериофага T4D» . Генетика . 51 (6): 987–1002. дои : 10.1093/генетика/51.6.987 . ПМЦ 1210828 . ПМИД 14337770 .
- ^ Болди М.В. (февраль 1970 г.). «Чувствительность к УФ-излучению некоторых чувствительных к температуре мутантов фага Т4 с ранней функцией». Вирусология . 40 (2): 272–287. дои : 10.1016/0042-6822(70)90403-4 . ПМИД 4909413 .
- ^ Болди, Мэриан В.; Стром, Барбара; Бернштейн, Харрис (март 1971 г.). «Восстановление алкилированной дезоксирибонуклеиновой кислоты бактериофага Т4 с помощью механизма с участием полинуклеотидлигазы» . Журнал вирусологии . 7 (3): 407–408. doi : 10.1128/JVI.7.3.407-408.1971 . ПМК 356131 . ПМИД 4927528 .
- ^ Бернштейн, Харрис (10 августа 1967 г.). «Влияние на рекомбинацию мутационных дефектов ДНК-полимеразы и дезоксицитидилатгидроксиметилазы фага Т4Д» . Генетика . 56 (4): 755–769. дои : 10.1093/генетика/56.4.755 . ПМЦ 1211652 . ПМИД 6061665 .
- ^ Бернштейн, Х. (1 января 1968 г.). «Репарация и рекомбинация в фаге Т4. I. Гены, влияющие на рекомбинацию». Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии . 33 : 325–331. дои : 10.1101/sqb.1968.033.01.037 . ПМИД 4891972 .
- ^ Скотти, Пол Д. (июль 1968 г.). «Новый класс температурных условно-летальных мутантов бактериофага Т4Д». Мутационные исследования/Фундаментальные и молекулярные механизмы мутагенеза . 6 (1): 1–14. Бибкод : 1968MRFMM...6....1S . дои : 10.1016/0027-5107(68)90098-5 . ПМИД 4885498 .