Гени і ферменти людини

Нобелівська премія 1958 була присуджена співробітникам Каліфорнійського технологічного інституту Дж. Бідла і Е. Татуму, що досліджували взаємозв’язок між генами і ферментами у цвілевих грибів Neurospora. На думку багатьох вчених, саме ці роботи поклали початок уявленням про те, що гени надають свою дію через ферменти. Насправді ж вперше подібна точка зору була висловлена генетиками, що вивчали спадковість людини. Ще в 1908 році, як раз в той час, коли закони спадковості завойовували визнання, англійський лікар А. Гаррод опублікував книгу під назвою «Вроджені порушення обміну речовин».

У цій книзі він описав різні аномалії обміну, які, на його думку, є спадковими. Він висловив думку, що деякі з цих аномалій викликані відсутністю певних ферментів, наявних у здорових людей. Далі він припустив, що ферменти, без яких неможливі процеси обміну, виробляються генами, а мутантні форми генів не здатні до утворення цих ферментів. Доля роботи Гаррода дуже нагадує долю праць Менделя: науковий світ не був підготовлений для сприйняття його теорії. Генетики того часу займалися в основному вивченням генетичних співвідношень і визначенням місця розташування окремих генів на хромосомах; робота, присвячена механізму дії генів, не справила на них ніякого враження. Лише роботи Бідла і Татум оживили інтерес до проблеми взаємозв’язку між генами і ферментами.

Neurospora crassa – вид цвілевих грибів, широко використовуваних в роботах по біохімічної генетики. З однієї суперечки цього гриба, вміщеній на відповідне середовище, швидко виростає пухнаста як вата колонія, що складається з окремих ниток. У нитках немає поперечних перегородок, і численні ядра вільно плавають в цитоплазмі, обмеженою лише зовнішньою стінкою нитки. Всі ядра містять гаплоїдний набір хромосом (7 хромосом). Отже, в фенотипі проявляються всі гени.

Гриб розмножується за допомогою вегетативних (утворюються безстатевим шляхом) суперечка, що формуються на кінцях деяких ниток і службовців для поширення гриба в нові для нього області. Крім безстатевого розмноження, у нейроспори зрідка відбувається і статевий процес. При цьому дві зростаючі поруч цвілі, що відносяться до двох різних типів Схрещуваність, А і а, виробляють спеціальні репродуктивні нитки. Гаплоидное ядро нитки одного типу переходить в нитку іншого типу і там зливається з будь-яким гаплоїдним ядром. Новоутворена зигота є короткочасну диплоїдну фазу; саме в цей час може відбуватися кросинговер між спареними хромосомами.

Потім починається редукційний розподіл (мейоз) зиготи, і в результаті двох послідовних поділів утворюються чотири гаплоїдних ядра. Кожне з чотирьох ядер зазнає в свою чергу одне мітотичний поділ, і вийшли вісім ядер разом з навколишнім їх оболонкою утворюють сумку (АСКУ). Кожне ядро з навколишнього його частиною цитоплазми перетворюється в аскоспори, яка може переноситися вітром. Усередині аска вісім ядер лежать в тому порядку, в якому вони виникали в процесі ділення. Переносячи аскоспори по черзі на відповідну живильне середовище і вирощуючи їх окремо, можна продемонструвати процес розщеплення генів.

Нейроспори зазвичай зростає у вигляді грудочки переплітаються ниток. В результаті мутації одного з генів, що контролюють ріст, з’являються колонії, мають вигляд гудзики. Такий мутант можна схрестити з вихідною формою і перенести розвиваються аскоспори поодинці в пробірки з живильним середовищем. При цьому з перших чотирьох суперечка розвинуться колонії, мають форму гудзики, а з наступних чотирьох – колонії, що нагадують шматочок вати. Такий же розподіл генів можна спостерігати при схрещуванні грибів, що характеризуються нормальним і уповільненим дозріванням аскоспор. По виду деяких асков неважко буде визначити, що при схрещуванні стався кросинговер.

...
ПОДІЛИТИСЯ: