Мутації дріжджів

Відомо, що генетично обумовлені порушення підтримки спадкових структур, перш за все хромосом, часто супроводжуються підвищенням чутливості клітин до ДНК-тропний ушкоджувальним агентам. З іншого боку, у нормальних еукаріотів, зокрема, клітин дріжджів, аномалії, що виникають протягом циклу клітинного ділення, наприклад пошкодження спадкових структур, здатні викликати зупинку клітинного циклу.

Ця відповідь клітин на виникаючі внутрішньоклітинні порушення опосередкований множинними генами; імовірно продукти деяких таких генів сканують хромосомну ДНК і в разі виявлення пошкоджень забезпечують затримку клітинного ділення. Затримка, як вважають, дає клітинам додатковий час для репарації пошкодженої ДНК. За відсутності затримки в мітоз вступатимуть клітини з генетичними пошкодженнями, потомство яких швидше за все виявиться дефективних або нежиттєздатним. Механізм зворотного зв’язку, що забезпечує зупинку клітинного циклу при порушенні його нормального проходження і іменований checkpoint-контролем, виявлений у Saccharotnyces cerevisiae більше 15 років тому. (Одному з авторів відкриття, Л. Хартуелл, в 2001 р присуджена Нобелівська премія). Наслідками порушень checkpoint-регуляції клітинного ділення у відповідь на пошкодження ДНК у багатьох випадках є зниження точності митотической передачі компонентів спадкового апарату і підвищення чутливості клітин до летальних ефектів ДНК-тропних агентів (Weinert, Hartwell, 1990). Значний інтерес дослідників до розглянутого регуляторному механізму пов’язаний, зокрема, з широко поширився поданням про тісний зв’язок між порушеннями checkpoint-контролю і малигнизацией клітин (Morgan, Kastan, 1997). До теперішнього часу ідентифіковані деякі гени дріжджів, які відіграють ключову роль в checkpoint-контролі.

Відповідно до сучасних уявлень про механізм checkpoint-контролю, що запускається в дію при наявності пошкоджень в ДНК, гени RAD9, RAD17 і RAD24 діють на перших етапах впізнавання ушкоджень. Білковий комплекс RFC-Rad24, мабуть, грає роль в завантаженні (loading) комплексу Rad17-Mec3-Ddcl або репараційних ферментів на пошкодження ДНК. Протеїнкіназа Rad53 бере участь в кіназного каскаді передачі сигналу, а активність інший кінази, Cdc28 (серин-треонінових протеїнкінази, що грає центральну роль в регуляції клітинного циклу), істотна на завершальних етапах механізму зворотного зв’язку, який затримує зміну фаз клітинного циклу. Протеїнкіназа Rad53 забезпечує інгібування кінази Cdc5, необхідної для деградації циклінів – регуляторних субодиниць кінази Cdc28. Підтримуючи таким чином високу активність протеїнкінази, Cdc28, Rad53 перешкоджає, наприклад, виходу клітин з мітозу і завершення циклу поділу, (обидві події відбуваються при інактивації кінази Clb2 / Cdc28). Цю затримку подій клітинного циклу, що виникає у відповідь на пошкодження ДНК, знімають мутації як в гені RAD53, так і в гені CDC28, а також мутації в генах RAD9 і RAD24, що порушують розпізнавання пошкоджень ДНК.

Мутації перерахованих 4 генів, залучених в один загальний механізм checkpoint-контролю / визначення радіочутливості клітин, при їх фенотипическом прояві повинні, очевидно, маскувати присутність один одного (епістаз). Мутації, повністю инактивирующие гени RAD53 і CDC28, летальні. Тому слід очікувати, що мутації rad9A і rad24A, повністю блокують функції відповідних генів, будуть епістатічни по відношенню до нелетальної (leaky) мутацій rad53 і cdc28 (а останні, відповідно, гіпостатічни по відношенню до rad9A і rad24A). Взаємодія мутацій rad53 і cdc28, які у життєздатних клітин блокують функції відповідних генів в повному обсязі, не обов’язково повинно носити характер епістазу, можливий адитивний або навіть синергічний ефект. Разом з тим радіочутливість подвійних мутантів rad53 cdc28 не повинна, ймовірно, бути вище радиочувствительности клітин з епістатічной мутацією rad9A або rad24A. Як буде видно з матеріалу, що приводиться в наступному параграфі, такі припущення, засновані на сучасних моделях checkpoint-контролю, в досвіді підтверджуються лише частково. Мутації rad9A і rad24A дійсно епістатічни по відношенню до кожної з мутацій cdc28 і rad53. Однак радіочутливість подвійних мутантів rad53 cdc28 буде вищою радиочувствительности мутантів rad9A або rad24A. Цей результат вказує (мабуть, вперше) на існування іншого, залежить від генів CDC28 і RAD53, але і незалежного механізму визначення радіочутливості клітин.

...
ПОДІЛИТИСЯ: