Связь между функцией гена и изменением фенотипа
У дрожжей можно изучать такие фенотипические признаки, как способность к росту на питательных средах различного состава, особенности морфологии и пигментации колоний, морфологии клеток.
Генные мутации изменяют эти признаки. Некоторые мутации могут обладать плейотропным проявлением, например, влиять одновременно на способность к росту на определенных средах и пигментацию ( ade1 , ade2 , asp5 ) или на температурочувствительность и морфологию клеток ( cdc ).
Появление пигментации связано с накоплением промежуточных продуктов метаболизма.
Изменения размера и формы колоний и клеток происходит в результате изменения характера и скорости клеточных делений, выщепления клеток со сниженной жизнеспособностью и скоростью делений. Таких мутаций у дрожжей известно немного, в основном они возникают в генах, контролирующих клеточный цикл .
Ауксотрофные мутации (потребность в тех или иных соединениях вследствие генетического блокирования биосинтеза соответствующих веществ) часто применяют в генетических исследованиях, что позволяет маркировать проследовательные этапы биосинтеза низкомолекулярных соединений: аминокислот, азотистых оснований, витаминов, жирных кислот.
Условно-летальные мутации, или мутации чувствительности (неспособность расти в непермиссивных условиях при повышении или понижении температуры, изменении рН среды, осмотического давления) используют для маркирования жизненно важных генов, контролирующих процессы репликации , транскрипции, трансляции, клеточного цикла, репарации и рекомбинации .
Мутации устойчивости позволяют направленно маркировать группы генов, ответственные за тот или иной процесс или функцию, - в зависимости от выбранного агента. Так, мутации устойчивости к аналогам аминокислот ( например, канаванин - аналог аргинина и т.п.) возникают в регуляторных генах биосинтеза, к аналогам глюкозы - в генах, контролирующих глюкозный метаболизм. Мутации устойчивости к нистатину и другим полиеновым антибиотикам приводят к изменению стеринового состава мембран. Возможен также отбор мутаций устойчивости к агентам, нарушающим функцию цитоскелета, к ионам тяжелых металлов. В этом случае будут затронуты гены, кодирующие белки цитоскелета, или металлотионеины - белки, связывающие ионы тяжелых металлов. Мутации устойчивости могут также происходить в генах, связанных с функцией транспортных систем.
Отбор супрессорных ревертантов широко используют для маркирования генов, взаимодействующих в контроле какого-либо конкретного процесса, например, репликации, репарации, передачи сигнала из внешней среды (например, ген ras2 и его супрессор bcy1 ). Информационные супрессоры ( супрессоры нонсенсов) маркируют гены, участвующие в процессе трансляции.
