Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

12. Генетический код 73

ства, проявляемые мутантом FC0 и его производными. Пусть участку ß-цистрона, в котором картируются мутация FC0 и супрессирующие ее мутации, соответствует следующий фрагмент некоторой гипотетической последовательности мРНК :

CAU CAU CAU CAU CAU CAU CAU CAU CAU CAU

rII ⁺

Левый триплет фиксирует рамку считывания таким образом, что данная последовательность кодирует пептид, состоящий из остатков гистидина His—His—His... Теперь допустим, что мутация FC0 приводит к делеции А во втором кодоне:

CAU CUC AUC AUC AUC AUC AUC AUC AUC AU

rIIFC0

Тогда, начиная со второго триплета, будет считываться совершенно иная аминокислотная последовательность. Если образовавшиеся после сдвига рамки кодоны будут не nonsense-кодонами, то будет синтезироваться некий, скорее всего нефункциональный, полипептид, в данном случае-His—Leu—Ile—Ile... Вообще говоря, если бы код был невырожденным, то сдвиг рамки в большинстве случаев приводил бы к возникновению nonsense-кодонов. Далее предположим, что мутация FC1 соответствует включению дополнительного нуклеотида U в четвертый кодон. Это приводит к восстановлению рамки считывания:

CAU CUC AUC AUU CAU CAU CAU CAU CAU CAU rIIFC0FC1

Образующийся полипептид будет отличаться от полипептида дикого типа тремя соседними аминокислотами и иметь последовательность His—Leu—Ile—Ile—His... Если эти аминокислотные замены затронули относительно несущественный с точки зрения функции участок белка (что касается рассматриваемого участка ß-цистрона, это действительно так), то образующийся полипептид может проявлять активность белка дикого типа. Рекомбинационное расщепление FC1 и FCO позволяет получить матрицу FC1

CAU CAU CAU CAU UCA UCA UCA UCA UCA UCA U

rIIFCl

кодирующую полипептид, большая часть структуры которого His— —His—His—His—Ser—Ser—... отличается от структуры белка дикого типа. Ясно, что при сочетании трех нуклеотидных делеций или трех вставок на достаточно близком расстоянии друг от друга рамка считывания остается неизменной практически для всей матрицы. Например, делеция второго, третьего и четвертого А приводит к следующей структуре мРНК:

CAU CUC UCU CAU CAU CAU CAU CAU CAU ...,

которая будет кодировать функциональный полипептид His—Leu—Ser— —His—His...

Важнейшие выводы относительно природы генетического кода, сделанные на основании описанных экспериментов, позволили построить изящную, внутренне непротиворечивую модель. Сформулированные постулаты соответствовали полученным генетическим данным, однако ка-

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

74 Экспрессия генетического материала

залось, что их независимое экспериментальное подтверждение - дело далекого будущего. Ко всеобщему удивлению, потребовалось всего лишь пять лет для того, чтобы получить биохимические доказательства всех четырех постулатов и полностью расшифровать генетический код.

Генетическое подтверждение существования терминаторных кодонов

Изучение rII -мутаций предоставило также генетические свидетельства в пользу существования кодонов, терминирующих синтез полипептидной цепи. Комплементационный анализ показал, что цистроны А и В кодируют две различные генетические функции. Это значит, что на границе между этими цистронами должны находиться определенные генетические «знаки препинания». Делеция такого пограничного участка приводит к слиянию неделетированных участков А и В в один общий цистрон. Так, делеция 1589 (рис. 12.2) приводит к возникновению rIIAмутанта, сохраняющего, несмотря на частичную делецию в В-цистроне, его функциональность, т.е. способность кодировать активный В-белок. Участок ß-цистрона, исчезающий при делеции 1589, содержит ту самую область, в которой картируются мутации FCO и ее производные. Это подтверждает сделанный в предыдущем разделе вывод о том, что данный участок B-белка не существен для проявления нормальной активности. Введение мутации со сдвигом рамки в неактивный A-участок слитых цистронов, образовавшихся в результате делеции 1589, нарушает и функциональную активность ß-участка. Следовательно, слитая мРНК имеет направление трансляции А  В; считывание этой мРНК приводит к образованию одного слитого полипептида.

Аналоги нуклеиновых оснований, вызывающие мутации, отличные от сдвига рамки, также могут индуцировать такие мутации в A-участке «слитого» цистрона, которые влекут за собой потерю B-функции. Некоторые из этих мутаций, которые сводятся к замещению единичных нуклеотидов, принадлежат к классу супрессируемых летальных amber-мутаций (см. гл. 7). Возможное объяснение природы влияния amber-мутации в Α-участке на экспрессию B-белка могло заключаться в том, что благодаря этой мутации возникает терминаторный кодон, предотвращающий трансляцию ß-участка слитой мРНК.

Прямое свидетельство в пользу того, что amber-мутации вызывают преждевременную терминацию трансляции, было получено при иссле-

Рис. 12.2. Делеция пограничного участка, расположенного между цистронами А и В rII -мутанта, удаляет последовательность, необходимую для независимой экспрессии двух различных генетических элементов, и приводит к образованию слитого Α-B цистрона. Отмечен размер участка, элиминируемого при делеции 1589.