Основы молекулярной биологии. Часть 2: Молекулярные генетические механизмы - А.Н. Огурцов 2011

Аллели и мутации
Анализ комплементарности мутаций

Часто несколько разных рецессивных мутаций приводят к одинаковому результату в фенотипе. Определение того, являются ли эти мутации результатом изменения одного и того же гена, или они затрагивают разные гены, выявляет явление генетической комплементарности

Генетической комплементарностью называется восстановление исходного дикого фенотипа скрещиванием двух разных мутантов.

Если две рецессивные мутации а и b затрагивают один и тот же ген, то диплоидный организм гетерозиготный по обеим мутациям (т. е. содержит одну аллель а и одну аллель b) будет демонстрировать мутантный фенотип, поскольку ни одна из аллелей не даст исходной копии гена.

Наоборот, если рецессивные мутации а и b затрагивают разные гены, то гетерозиготы, содержащие единственную копию каждой мутантной аллели не будут иметь мутантный фенотип, поскольку будет присутствовать также и исходная дикая аллель каждого гена. В этом случае говорят, что мутации дополняют друг друга.

С помощью комплементационного анализа набора мутаций, проявляющихся в одинаковом фенотипе, возможно различить индивидуальные гены в наборе функционально родственных генов, которые все должны функционировать совместно для того, чтобы обеспечить проявление данного фенотипического свойства.

Например, скрининг cdc-мутаций в Saccharomyces cerevisiae описанных выше демонстрирует множество температурно-чувствительных мутантов, заблокированных на одном и том же этапе клеточного цикла. Для того чтобы определить, сколько генов приводят к такой мутации Hartwell с коллегами провел комплементационные тесты для всех парных комбинаций cdc-мутантов согласно протоколу, изображенному на рисунках 78 и 79.

Комплементационный анализ проводился скрещиванием гаплоидных а и а клеток, несущих рецессивные мутации, с тем, чтобы образовать диплоидные клетки.

В (гипотетическом) примере, приведенном на рисунке 78, cdcX и cdcY мутанты комплементарны друг другу и, поэтому, имеют мутации в разных генах, в то время как cdcX и cdcZ мутанты имеют мутации в одном и том же гене. Такой тест идентифицировал более чем 20 разных CDC генов. Дальнейшая расшифровка генов и кодируемых ими белков обеспечила тот фундамент, который позволил разобраться в процессах регуляции клеточного деления в организмах, начиная от дрожжей и включая человека.

Рисунок 78 - Схема определения наличия рецессивных мутаций в одном или в разных генах методом комплементационного анализа

Для анализа cdc-мутаций пары разных гаплоидных температурночувствительных cdc-штаммов систематически скрещивались, а полученные диплоиды проверялись на рост при разрешающих и запрещающих температурах.

Рисунок 79 - Интерпретация результатов комплементационного анализа