何谓条件型突变何谓基因间抑制突变请说明它们在分子遗传学研究中的作用。
参考答案:从突变表现型对外界环境的敏感性来区分,可分为非条件型突变和条件型突变。突变表现型对外界环境敏感的突变称为条件型突变。
基因组中的任何基因都可以出现条件型突变。对于非必需基因,我们可以选择条件突变,也可选择非条件突变来研究它们的功能。而对于任何情况下都是必需的基因,任何使之失去活性的突变都必然引起细胞死亡,因而只能通过选择条件突变来研究它们。条件突变体表现为条件致死,即在许可条件下细胞生长正常或近乎正常,而在非许可条件下表现出病态或死亡。生物体任何基因的表达都是依赖于各种各样的体内条件和环境条件的,所以从广义来说,任何突变体都可以看作是条件型的。然而在实际的研究工作中,人们只选择比较容易控制的条件,如温度、必需的营养物质、抗菌素等。对温度敏感突变体的研究最多,因为通过提高或降低温度,可以很快很方便地关闭或开启某一基因产物的活性。温度敏感突变体已被用来研究基因尤其是必需基因在细胞生存、生长、分化和个体发育中的作用。一般来说,细菌温度敏感突变体的许可温度为30℃左右,非许可温度为42℃左右,也有少数突变体的非许可温度低于许可温度,温度敏感突变一般为错义突变。改变了的蛋白质产物在许可温度下活性正常或接近正常,而在非许可温度下无活性,这可能是由于氨基酸的改变在非许可温度下不能形成高级结构或多亚基复合物。
在有些回复突变中,第二点回复突变并没有改变正向突变的DNA碱基序列,只是其突变效应被抑制了。因而第二点回复突变通常称为抑制突变。发生在正向突变基因之中的抑制突变叫做基因内抑制突变,例如由碱基替代引起的错义突变和由插入或缺失一个或几个碱基引起的移框突变,都可以被基因内另一位点的突变所抑制。抑制突变也可发生在其他基因之中,这叫做基因间抑制突变。根据野生表型恢复作用的性质还可以分为直接抑制突变和间接抑制突变。直接抑制突变是通过恢复或部分恢复原来突变基因蛋白质产物的功能而使表现恢复为野生型状态。所有基因内抑制突变的作用都是直接的。一些改变翻译性质的基因间抑制突变的作用也是直接的。间接抑制突变不恢复正向突变基因的蛋白质产物的功能,而是通过改变其他蛋白质的性质或表达水平而补偿原来突变造成的缺陷,从而使野生型得以恢复。正向突变的无义突变、错义突变和移框突变都可为另一基因上的突变所抑制,这些抑制突变分别称为无义抑制突变、错义抑制突变和移框抑制突变。这类抑制突变均发生在tRNA基因或与tRNA功能有关的基因上,这些基因又称为抑制基因。
基因间间接抑制的形式和类别多种多样,凡是能够使某一突变基因产物在一定程度上完成其应有使命的其他基因突变都是基因间间接抑制突变。如果原初突变发生在编码蛋白质的结构基因中,则造成间接抑制的机制主要有以下几种:
①假设两个基因的多肽产物相互作用形成一个有功能的多亚基蛋白质复合体,其中一个基因的突变妨碍了正常相互作用。这时如果另一个基因的突变能够恢复这种相互作用,则后一个突变便是前一个突变的抑制突变。
②在某一生化途径A→B→C中,负责催化B→C反应步骤的Y基因发生突变后,该酶仅保存微弱的活性,所产生的C量太小而不足以使最终的表现型产生。如果催化A→B反应步骤的X基因产物因结构基因突变(提高X的活性)或基因的调节区域突变(增加产物X的浓度),则中间产物B的浓度增加,在突变的Y基因产物作用下仍然能够产生较多的C,从而产生应有的表现型。这里,X基因突变就是Y基因突变的抑制突变。
③当一个生化途径因突变被阻断时,抑制突变可以使反应绕过被阻断的步骤而补偿第一个突变的效应。例如由最初底物A产生最终产物D可以通过
两种途径。其中A→B→D为主要途径,A→C→D为活性很低的支路。A→B→D途径因突变失活后,细胞不能产生足量的D,这时,任何提高A→C→D途径活性的突变都能增加D的产量,表现抑制效应。
④有时一个基因的突变造成某种有害物质的积累,另一基因的突变可以通过提高分解酶的活性或将有害物质纳入其他生化反应的轨道而消除之。从表现型上,后一个突变也是前一个突变的抑制突变。
综上所述,间接抑制突变基因和它所抑制的突变基因之间在结构上或功能上密切相关。在遗传学研究中,分离鉴定某突变基因的抑制突变体是鉴定各基因产物之间、基因产物与基因之间、基因产物与基因的调控位点之间相互关系的重要手段。