Мутаторный фенотип
Совокупность признаков организма c повышенной частотой спонтанных мутаций называется мутаторным фенотипом.
При исследование молекулярно-генетических механизмов формирования мутаторного фенотипа обнаружены гены, ответственные за этот процесс. Такие гены называют генами-мутаторами , к ним относятся многие гены системы репарации ДНК и гены, кодирующие ферменты матричного синтеза нуклеиновых кислот.
Мутации, нарушающие функционирование корректирующей экзонуклеазной активности, приводят к возникновению мутаторного фенотипа, также как и нарушения функционирования систем рекомбинации, транскрипции, систем контроля структуры хроматина, ферментных систем, контролирующих сегрегацию хромосом и число копий индивидуальных генов, и систем, участвующих в синтезе эндогенных мутагенов. Нарушения функционирования и координации экспрессии генов метаболизма нуклеотидов также приводят к мутаторному фенотипу. Известно, что повышение внутриклеточной концентрации дезоксирибонуклеозидтрифосфатов сверх оптимального уровня понижает точность репликации ДНК. Мутаторный фенотип после возникновения начинает имитировать непрерывное мутагенное воздействие, интенсивность которого зависит от характера повреждений генов-мутаторов.
Мутаторный фенотип у микроорганизмов проявляется в повышенной частоте возникновения спонтанных мутаций, которые можно измерить по частоте появления клеток, выживающих в селективных условиях. У эукариот мутаторный фенотип часто сопровождается дестабилизацией генома, обнаруживаемой по возрастанию частоты внутригеномных перестроек ДНК. В связи с этим интенсивно исследуются изменения структуры микросателлитных повторов в геноме человека при онкологических заболеваниях. В клетках опухолей и нормальных тканей индивидуума наблюдаются различия между микросателлитами одного и того же локуса. Такого рода исследования проводятся с помощью ПЦР или других методов ДНК-типирования .
Наиболее просто обнаруживаются два типа изменений микросателлитов при мутаторном фенотипе ( рис. I.54 ). Изменение суммарной длины микросателлитных повторов генетического локуса обнаруживают по изменению электрофоретической подвижности продуктов ПЦР в опухолевых и нормальных тканях одного и того же организма ( рис. I.54,а ). При этом часто наблюдается эффект потери гетерозиготности исследуемых микросателлитных локусов. Ввиду диплоидности генома человека каждый микросателлитный локус в нем представлен двумя копиями и, следовательно, двумя аллелями в случае его гетерозиготности. При ее потере происходит выравнивание длины аллелей, различающихся в нормальных тканях, или удаление одного из аллелей в результате делеции. Удаление фиксируют электрофоретически по исчезновению одного из продуктов ПЦР после амплификации соответствующих локусов, не сопровождаемому появлением новых полос ( рис. I.54,б ).
Дестабилизация микросателлитных локусов в опухолевых клетках, по- видимому, не служит непосредственной причиной малигнизации. Нестабильность микросателлитов может быть чувствительным маркером мутаторного фенотипа раковых клеток, внешним проявлением дестабилизации генома, характерного для опухолевых клеток многих типов. Варьирование размеров микросателлитных локусов является частным случаем большой группы мутаций, связанных с изменением числа копий последовательностей нуклеотидов в геноме эукариот. Примером является изменения размеров небольших кластеров ди- и тринуклеотидных повторов в геномной ДНК. Такие мутации, получившие название экспансии ДНК , лежат в основе многих тяжелых заболеваний человека.
