Основы биохимии Том 3 - А. Ленинджер 1985

Молекулярные механизмы передачи генетической информации
Еще о генах: репарация, мутации, рекомбинация и клонирование
Вставки и делеции нуклеотидов вызывают мутации со сдвигом рамки

Если мутация обусловлена вставкой или делецией одной нуклеотидной пары в гене, то при этом могут происходить более глубокие генетические повреждения, чем в случае замены основания. Следствием подобной мутации будет нарушение нормального соответствия между кодонами в ДНК и аминокислотами в кодируемом полипептиде. Нарушения начнутся с той точки, в которой появилась или исчезла пара оснований, поскольку именно в этом месте возникает сдвиг рамки считывания ДНК. В результате полипептидный продукт будет иметь правильную аминокислотную последовательность вплоть до точки мутации, а далее аминокислотная последовательность будет совершенно искажена (рис. 30-8). Мутации со сдвигом рамки часто приводят к появлению внутреннего терминирующего кодона, вызывающего преждевременное прекращение синтеза полипептида и образование укороченного продукта. Подавляющее большинство толковых мутаций со сдвигом рамки приводит к образованию биологически неактивных генных продуктов.

Рис. 30-8. Мутации со сдвигом рамки вызываются делецией или вставкой основания (показаны красными стрелками). Начиная с кодона, в котором потеряно или приобретено основание, аминокислотная последовательность будет полностью искажена (изображена красным цветом). Большинство мутаций со сдвигом рамки детальны.

Иногда одна мутация со сдвигом рамки может быть компенсирована другой такой же мутацией. Если первая из этих мутаций вызвана потерей одной пары оснований, то вторая мутация в том же гене, обусловленная приобретением одной пары оснований и расположенная вслед за первой мутацией, позволит восстановить правильную рамку считывания последовательности, лежащей за точкой второй мутации. В таком случае вторая мутация супрессирует, т. е. подавляет проявление первой, и потому называется супрессорной. Иногда, хотя и крайне редко, теряется или приобретается группа из трех следующих друг за другом оснований. При этом в образующемся полипептидном продукте в данной точке окажется пропущенной (или, наоборот, дополнительной) какая-то аминокислота, тогда как вся остальная аминокислотная последовательность будет правильной. Такие мутации обычно не приносят особого вреда. Мутации со сдвигом рамки, супрессорные мутации и мутации одновременно по трем основаниям сыграли в свое время важную роль в установлении триплетности генетического кода.

Рис. 30-9. Акридин-мутаген, вызывающий мутации со сдвигом рамки. Молекула акридина плоская, и ее кольцевая структура отчасти напоминает пуриновое основание, Акридин встраивается между двумя соседними парами оснований ДНК, слегка раздвигая их. При репликации ДНК в новую цепь напротив акридина включается дополнительное основание.

Мутации со сдвигом рамки могут индуцироваться некоторыми большими плоскими молекулами, которые похожи на обычные основания или на пары оснований. Такие молекулы способны интеркалировать (т. е. встраиваться) между двумя соседними парами оснований, в результате чего в ДНК появляется дополнительное основание. При репликации такой измененной цепи в дочернюю цепь в результате ошибочного спаривания с интеркалированной молекулой может встроиться дополнительное основание. К таким интеркалирующим мутагенам относится, в частности, акридин (рис. 30-9).