stringtranslate.com

Мутант, чувствительный к температуре

Чувствительные к температуре мутанты — это варианты генов, которые обеспечивают нормальную функцию организма при низких температурах, но измененную функцию при более высоких температурах. Чувствительные к холоду мутанты — это варианты генов , которые обеспечивают нормальную функцию организма при более высоких температурах, но измененную функцию при низких температурах.

Механизм

Большинство температурно-чувствительных мутаций затрагивают белки и вызывают потерю функции белка при недопустимой температуре. Допустимая температура — это температура, при которой белок обычно может правильно сворачиваться или оставаться правильно свернутым. При более высоких температурах белок становится нестабильным и перестает правильно функционировать. Эти мутации обычно рецессивны в диплоидных организмах. Чувствительные к температуре мутанты организуют обратимый механизм [1] и способны уменьшать определенные генные продукты на разных стадиях роста, и это легко сделать, изменив температуру роста.

Допустимая температура

Пермиссивная температура — это температура, при которой продукт мутантного гена, чувствительного к температуре, приобретает нормальный функциональный фенотип . [2] Когда мутант, чувствительный к температуре, 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, непермиссивная температура или ограничительная температура — это температура, при которой наблюдается мутантный фенотип.

Чувствительные к температуре мутации обычно являются миссенс-мутациями, которые слегка изменяют энергетический ландшафт сворачивания белка. Мутантный белок будет функционировать при стандартной, разрешающей, низкой температуре. Он будет альтернативно лишен функции при довольно высокой, не разрешающей, температуре и будет демонстрировать гипоморфную (частичная потеря функции гена) и среднюю, полу разрешающую, температуру. [3]

Использование в исследованиях

Чувствительные к температуре мутанты полезны в биологических исследованиях. Они позволяют изучать основные процессы, необходимые для выживания клетки или организма. Мутации основных генов, как правило, летальны, и поэтому чувствительные к температуре мутанты позволяют исследователям индуцировать фенотип при рестриктивных температурах и изучать эффекты. Чувствительный к температуре фенотип может быть выражен во время определенной стадии развития для изучения эффектов.

Примеры

В конце 1970-х годов секреторный путь Saccharomyces cerevisiae , необходимый для жизнеспособности клетки и роста новых почек, был исследован с использованием чувствительных к температуре мутантов, что привело к идентификации двадцати трех основных генов. [4]

В 1970-х годах в Drosophila melanogaster были идентифицированы несколько мутантных генов, чувствительных к температуре , например, shibire ts , что привело к первому генетическому анализу синаптической функции. [5] < В 1990-х годах промотор теплового шока hsp70 использовался в температурно-модулированной экспрессии генов у плодовой мушки. [6]

Бактериофаг

Инфицирование клетки-хозяина Escherichia coli бактериофагом (фагом) T4, чувствительным к температуре (ts), условно летальным мутантом при высокой ограничительной температуре, как правило, не приводит к росту фага. Однако коинфекция в ограничительных условиях с двумя ts -мутантами, дефектными по разным генам, как правило, приводит к устойчивому росту из-за межгенной комплементарности . Открытие ts- мутантов фага T4 и использование таких мутантов в тестах на комплементарность способствовали идентификации многих генов в этом организме. [7] Поскольку множественные копии полипептида, определяемого геном, часто образуют мультимеры, смешанные инфекции с двумя различными ts- мутантами, дефектными по одному и тому же гену, часто приводят к смешанным мультимерам и частичному восстановлению функции, явление, называемое внутригенной комплементарностью. Внутригенная комплементарность 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 использовался для идентификации функций генов. Таким образом, были идентифицированы гены, используемые для восстановления повреждений ДНК , [9] [10] , а также гены, влияющие на генетическую рекомбинацию . [11] [12] Например, выращивание мутанта репарации ДНК ts при промежуточной температуре позволит получить некоторое потомство фага. Однако, если этот мутант ts облучается УФ-светом, его выживаемость будет сильнее снижена по сравнению со снижением выживаемости облученного дикого типа фага T4.

Условно-летальные мутанты, способные расти при высоких температурах, но неспособные расти при низких температурах, также были выделены в фаге T4. [13] Эти мутанты, чувствительные к холоду, определили дискретный набор генов, некоторые из которых были ранее идентифицированы другими типами условно-летальных мутантов.

Ссылки

  1. ^ Варадараджан, Р.; Нагараджарам, Х.А.; Рамакришнан, К. (1996-11-26). «Процедура прогнозирования температурно-чувствительных мутантов глобулярного белка, основанная исключительно на аминокислотной последовательности». Труды Национальной академии наук . 93 (24): 13908–13913. Bibcode : 1996PNAS...9313908V. doi : 10.1073/pnas.93.24.13908 . ISSN  0027-8424. PMC 19465.  PMID 8943034  .
  2. ^ «Разрешительная температура». Биологический онлайн-словарь.
  3. ^ Бен-Аройя, Шей; Пан, Ксувен; Боке, Джеф Д.; Хитер, Филипп (2010). «Создание температурно-чувствительных мутантов». Руководство по генетике дрожжей: функциональная геномика, протеомика и другие системные анализы . Методы в энзимологии. Том 470. С. 181–204. doi :10.1016/S0076-6879(10)70008-2. ISBN 9780123751720. ISSN  0076-6879. PMC  2957654. PMID  20946811 .
  4. ^ Новик, П.; Филд, К.; Шекман, Р. (август 1980 г.). «Идентификация 23 групп комплементации, необходимых для посттрансляционных событий в секреторном пути дрожжей». Cell . 21 (1): 205–215. doi : 10.1016/0092-8674(80)90128-2 . ISSN  0092-8674. PMID  6996832.
  5. ^ Ёсихара, Мото; Ито, Кей (март 2012 г.). «Острая генетическая манипуляция нейронной активностью для функционального препарирования нейронных цепей — мечта, ставшая реальностью для пионеров поведенческой генетики». Журнал нейрогенетики . 26 (1): 43–52. doi :10.3109/01677063.2012.663429. PMC 3357893. PMID  22420407 . 
  6. ↑ Бранд, Майкл; Джарман, Эндрю П.; Ян, Лили Й.; Ян, Юх Нунг (1 сентября 1993 г.). « asense — это ген-предшественник нейронов дрозофилы , способный инициировать формирование органов чувств». Development . 119 (1): 1–17. doi :10.1242/dev.119.1.1. PMID  8565817.}
  7. ^ Эдгар, RS; Эпштейн, RH (февраль 1965). «Генетика бактериального вируса». Scientific American . 212 (2): 70–79. Bibcode : 1965SciAm.212b..70E. doi : 10.1038/scientificamerican0265-70. PMID  14272117.
  8. ^ Бернстайн, Харрис; Эдгар, RS; Денхардт, GH (июнь 1965). «Внутригенная комплементарность среди температурно-чувствительных мутантов бактериофага T4D». Genetics . 51 (6): 987–1002. doi :10.1093/genetics/51.6.987. PMC 1210828 . PMID  14337770. 
  9. ^ Baldy MW (февраль 1970 г.). «УФ-чувствительность некоторых чувствительных к температуре мутантов фага T4 с ранними функциями». Вирусология . 40 (2): 272–287. doi :10.1016/0042-6822(70)90403-4. PMID  4909413.
  10. ^ Baldy, Marian W.; Strom, Barbara; Bernstein, Harris (март 1971 г.). «Репарация алкилированной дезоксирибонуклеиновой кислоты бактериофага T4 с помощью механизма, включающего полинуклеотидлигазу». Journal of Virology . 7 (3): 407–408. doi :10.1128/JVI.7.3.407-408.1971. PMC 356131 . PMID  4927528. 
  11. ^ Бернстайн, Харрис (10 августа 1967 г.). «Влияние мутационных дефектов в ДНК-полимеразе и дезоксицитидилатгидроксиметилазе фага T4D на рекомбинацию». Генетика . 56 (4): 755–769. doi :10.1093/genetics/56.4.755. PMC 1211652 . PMID  6061665. 
  12. ^ Бернстайн, Х. (1 января 1968 г.). «Репарация и рекомбинация в фаге T4. I. Гены, влияющие на рекомбинацию». Симпозиумы по количественной биологии в Колд-Спринг-Харбор . 33 : 325–331. doi :10.1101/sqb.1968.033.01.037. PMID  4891972.
  13. ^ Скотти, Пол Д. (июль 1968 г.). «Новый класс температурно-обусловленных летальных мутантов бактериофага T4D». Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis . 6 (1): 1–14. Bibcode : 1968MRFMM...6....1S. doi : 10.1016/0027-5107(68)90098-5. PMID  4885498.