[МУЗЫКА] [МУЗЫКА] [МУЗЫКА] [МУЗЫКА] Одно из самых важных свойств молекулы ДНК — это ее консервативность. Ферменты репарации постоянно проверяют молекулу ДНК на наличие ошибок и исправляют их. Ферменты репликации очень точно копируют молекулу ДНК и все для того, чтобы каждое следующее поколение клеток получило точную копию материнской ДНК. Однако организмы на нашей планете меняются, идет процесс эволюции и, признавая факт эволюции, приходится признавать и изменчивость ДНК. Резкое, внезапное изменение наследственного материала носит название мутаций. Мутировать в ДНК может любой локус, как незначительный, молчащий, так и жизненно важный. Мутации могут быть хорошо заметными, если, допустим, они проявляются внешне, когда появляются белые мыши или коротконогие куры, но чаще всего мутируют локусы, которые внешне не проявляются, а поэтому остаются скрытыми, незаметными для глаз. Если мутация приводит к гибели организма, то мы говорим о летальной мутации. Они есть, но, к счастью, не столь часты. Чаще происходят менее опасные мутации, сохраняющиеся в потомстве. Если они проявляются сразу, мы говорим о доминантных мутациях, если же они сохраняются совсем в скрытом виде, то о рецессивных. По причине возникновения мутации делят на две основные группы: это спонтанные мутации, возникающие сами по себе, без «видимых причин», и индуцированные мутации — те, которые вызваны какими-то конкретными внешними факторами, мутагенами. Спонтанные мутации могут возникать по разным причинам, как по внешним, так и по внутренним. Внешние факторы, которые приводят к появлению изменений в ДНК, — это, естественно, радиация: космические лучи, радиоактивные элементы земной коры или атмосферы, а могут сказаться и менее экстремальные воздействия, например, перепады температур: такое было отмечено у растений. К внутренним причинам появления изменений относятся, во-первых, некоторые химические соединения, появляющиеся в организме, которые могут повредить ДНК. К внутренним причинам же относятся и ошибки в процессах репликации, репарации ДНК. Они, к сожалению, случаются, например, ДНК-полимераза ошибается примерно один раз на сто тысяч нуклеотидов. Перемещение мобильных генетических элементов, транспозонов, приводит к перестройкам молекулы ДНК. Также считается, что повышенная изменчивость, мутагенность, характерна для ДНК, находящейся в состоянии изгиба, а такая структура ДНК наблюдается в промоторах, в точках начала репликаций, там, где молекула ДНК контактирует с ядерной оболочкой. То есть внутренних причин для появления мутаций достаточно много. Средняя частота возникновения мутаций в структурных локусах у человека колеблется в пределах от 10 в минус пятой до 10 в минус шестой степени на одну гамету за каждое поколение. Например, мутация, приводящая к развитию альбинизма, возникает с частотой около 3 на 10 в минус пятой степени на геном, а к развитию гемофилии — несвертываемости крови, — с частотой тоже около 2–3 на 10 в минус пятой степени. У мышей альбинизм возникает с частотой около 3 на 10 в минус пятой степени на геном. Примерно с такой же частотой возникает пегость. У мушки дрозофилы частота появления белых глаз или коричневых глаз, или вырезки на крыле, то есть разнообразных внешних мутаций, проявляет примерно ту же самую частоту: 10 в минус пятой — 10 в минус шестой степени. Среди мутагенов, то есть веществ, вызывающих появление индуцированных мутаций, можно выделить физические факторы. В первую очередь это высокоэнергетические излучения: альфа-источники, которые опасны, правда, при попадании внутрь организма, поскольку у них невысокая проникающая способность, но гамма-излучение опасно в любом варианте, поскольку его энергия достаточно высока; ультрафиолетовые лучи опасны для покровов многоклеточных животных и для одноклеточных организмов. Первичное действие ионизирующих излучений — это прямое попадание в молекулярные структуры клеток, молекула просто будет разрушена. А вот вторичное действие — это образование свободных радикалов, то есть не обязательно попасть прямо в ДНК, можно попасть в какую-то другую молекулу, и если при этом образуется частица с неспаренными электронами, то они уже сделают свое повреждающее дело и испортят молекулу ДНК уже как бы вторым этапом. Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения именно активно делящиеся клетки, то есть эпителиальные клетки, клетки развивающихся эмбрионов, стволовые клетки взрослого организма. Если поискать мутагены среди химических веществ, то их можно разделить на группы: допустим, те, которые нарушают связи в молекуле ДНК или модифицируют нуклеотиды, допустим, цитозин превращается в урацил, и фермент репарации заменит урацил, который ему напоминает тимин, на тимин, и в результате пара цитозин—гуанин, которая стояла в этом локусе, станет парой тимин—аденин, а это уже совсем другой смысл. Есть вещества, которые нарушают работу систем репарации, а значит опять приводят к изменениям в молекуле ДНК. Индуцированные мутации нашли очень широкое применение. Вот всем известный антибиотик пенициллин, который выделяют природные штаммы гриба пеницилла. Но природные штаммы выделяют очень мало антибиотиков, и когда пенициллин открыли, он был очень дорог именно в силу того, что производилось его не так-то уж и много. А в настоящее время производство антибиотиков основано на использовании мутантных штаммов микроорганизмов, которые получены под действием радиации или химических мутагенов. В сельском хозяйстве нашли очень много применений индуцированные мутации, потому что с их помощью удалось получить совершенно новые сорта: неполегающие ячмень и пшеницу, новые сорта гороха, фасоли, томатов. Большинство сортов культурных растений — это полиплоидные растения. В таких организмах увеличено количество молекул ДНК в каждой клетке, причем увеличение это происходит кратными наборами. Такие растения наращивают значительную биомассу и дают особо крупные плоды. Но кроме селекции, искусственный мутагенез можно использовать и для изучения генов и их белковых продуктов, можно использовать при конструировании новых белков, которые не встречаются в природе, но обладают фармакологической активностью, например. То есть выгодно, оказывается, совмещать направленный мутагенез и современные генно-инженерные методы. [БЕЗ_ЗВУКА]
