Решение типовых задач

В этом разделе будет представлено решение 2-х типов задач:

1. Молекулярные механизмы возникновения мутаций.

2. Определение частоты мутаций.

Задача 1. Вы изолировали белок из организма дикого типа и соответственно мутантный белок из мутантного организма и определили их аминокислотный состав. Вы обнаружили, что они отличаются только одной аминокислотой.

Дикий тип: Arg Met Ser

Мутант: Arg Ile Ser.

Замена аминокислоты Met на Ile может произойти в результате трех независимых миссенс мутаций (поскольку аминокислота кодируется тремя кодонами). Поэтому мы будем рассматривать три различных варианта мутантов (табл. 13). Используя таблицу генетического кода, определите, какие изменения должны произойти в кодирующей нити ДНК у клеток дикого типа для образования каждого из мутантов. Результаты внесите в таблицу.

Таблица 13

Характеристика мутаций, вызвавших замену Met на Ile в белке

Организм	Кодон	Транзиция или трансверсия
Дикий тип
Мутант 1
Мутант 2
Мутант 3

Примечание. Таблица приведена для образца.

Решение:

В результате миссенс мутации в мутантном белке произошла замена Met на Ile. Аминокислоте Met в мРНК соответствует кодон АУГ (АТГ в кодирующей нити ДНК). Изолейцин имеет три кодона АУУ, АУЦ и АУА (АТТ, АТЦ и АТА в ДНК). Следовательно, мутантный ген имеет один из этих трех кодонов. Если Ile кодон представлен АТА, следовательно, произошла замена Г→А, что соответствует транзиции. Если Ile кодон представлен АТЦ, то произошла замена Г→Ц, что соответствует трансверсии. Если Ile кодон представлен АТТ, то произошла замена Г→Т, что также соответствует трансверсии.

Ответ:

Организм	Кодон	Транзиция или трансверсия
Дикий тип	АТГ	–
Мутант 1	АТА	Транзиция
Мутант 2	АТЦ	Трансверсия
Мутант 3	АТТ	Трансверсия

Задача 3. Имеется двухспиральная молекула ДНК, представляющая собой участок гена:

5`-ЦАЦТАТГЦТТГЦГТГГАЦГЦАТТААЦ- 3`

3`-ГТГАТАЦГААЦГЦАЦЦТГЦГТААТТГ- 5`

1). Пусть транскрипция начинается с нуклеотида, соответствующего А в мРНК, и продолжается до конца. Какова будет последовательность синтезированной мРНК?

2). Какова будет последовательность аминокислот в полипептиде после трансляции этой мРНК?

3). Как изменится структура данной молекулы ДНК, если произойдет:

3А. Таутомеризация в енольную форму первого Т на кодирующей нити в процессе репликации ДНК?

3Б. Таутомеризация в иминоформу второго А на некодирующей нити в процессе репликации ДНК?

3В. Дезаминирование третьего Ц на кодирующей нити перед репликацией ДНК?

3Г. О⁶- алкилирование четвертого Г на некодируюющей нити до репликации ДНК?

3Д. Делеция третьего Ц на кодирующей нити?

Решение:

1. Так как верхняя нить является кодирующей, она имеет ту же полярность и смысл, что и мРНК. Следовательно, эта нить может быть использована как модель мРНК, только в мРНК вместо тиминов будут находиться урацилы. Основанию А в мРНК будет соответствовать Т в кодирующей нити, значит транскрипция начнется со второго нуклеотида и синтезированная мРНК будет иметь вид:

5`-АЦУ АУГ ЦУУ ГЦГ УГГ АЦГ ЦАУ УАА Ц- 3`.

2. Находим первый АУГ кодон, с которого может начаться трансляция и, пользуясь таблицей генетического кода, определяем аминокислотную последовательность полипептида, который будет считываться с данной мРНК:

Met – Leu – Ala – Trp – Thr – His – Stop

АУГ ЦУУ ГЦГ УГГ АЦГ ЦАУ УАА

3А. Таутомеризация в енольную форму первого Т на кодирующей нити приведет к тому, что он будет спариваться с Г, образуя пару Т→Г, а после второго раунда репликации образуется пара ЦГ, т.е. ТА в молекуле ДНК заменится на ЦГ. Тогда первый кодон мРНК будет не АЦУ, а АЦЦ, однако это изменение не окажет влияния на структуру полипептида, так как этот кодон при трансляции считываться не будет.

3Б. Таутомеризация в имино форму второго А на некодирующей нити приведет к транзиции А→Г;

тогда Ц А Ц Т А Т Г… Ц А Ц Т А Ц Г…

Г Т Г А Т А Ц… Г Т Г А Т Г Ц…

После чего в мРНК эта часть будет иметь следующий вид: