Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
petite (ρ–) – мутант, впервые обнаруженный в дрожжах Saccharomyces cerevisiae. Из-за дефекта в дыхательной цепи дрожжи 'petite' не способны расти на среде, содержащей только неферментируемые источники углерода (такие как глицерин или этанол), и образуют небольшие колонии при выращивании в присутствии ферментируемых источников углерода (таких как глюкоза). Фенотип petite может быть вызван отсутствием или мутациями в митохондриальной ДНК (называемой "цитоплазматическими petite") или мутациями в генах, кодируемых в ядре и участвующих в окислительном фосфорилировании. Нейтральный petite при скрещивании с диким типом дает потомство только дикого типа. Мутации petite могут быть индуцированы различными мутагенами, включая агенты, интеркалирующие ДНК, а также химические вещества, вмешивающиеся в синтез ДНК в растущих клетках. Клетки колоний petite были меньше, чем клетки колоний дикого типа, однако термин “petite” относится только к размеру колонии, а не к размеру отдельных клеток. Эти небольшие колонии и были названы petite-колониями. Эти petite-мутанты спонтанно возникают естественным образом со скоростью 0,1–1,0% в каждом поколении. Также было установлено, что обработка дикого типа S. cerevisiae агентами, интеркалирующими ДНК, ускоряет возникновение этой мутации. S. cerevisiae с тех пор стала полезной моделью для изучения старения. Показано, что с возрастом дрожжи теряют функциональную митохондриальную ДНК, что приводит к репликативному старению, или неспособности к дальнейшему размножению. Из-за нарушения в дыхательной цепи дрожжи 'petite' не способны расти на среде, содержащей только неферментируемые источники углерода (такие как глицерин или этанол), и образуют небольшие колонии при выращивании в присутствии ферментируемых источников углерода (таких как глюкоза). Фенотип petite может быть вызван отсутствием митохондрий или делеционными мутациями в митохондриальной ДНК (называемыми "цитоплазматическими petite") – это делеционные мутации, – или мутациями в генах, кодируемых в ядре и участвующих в окислительном фосфорилировании.
petite (ρ–) is a mutant first discovered in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Due to the defect in the respiratory chain, 'petite' yeast are unable to grow on media containing only non fermentable carbon sources (such as glycerol or ethanol) and form small colonies when grown in the presence of fermentable carbon sources (such as glucose). The petite phenotype can be caused by the absence of, or mutations in, mitochondrial DNA (termed "cytoplasmic Petites"), or by mutations in nuclear encoded genes involved in oxidative phosphorylation. A neutral petite produces all wild type progeny when crossed with wild type. petite mutations can be induced using a variety of mutagens, including DNA intercalating agents, as well as chemicals that can interfere with DNA synthesis in growing cells. The cells of petite colonies were smaller than those of wild type colonies, but the term “petite” refers only to colony size and not the individual cell size. These smaller colonies were dubbed petite colonies. These petite mutants were observed to be spontaneously produced naturally at a rate of 0.1% 1.0% every generation. They also found that treatment of wild type S. cerevisiae with DNA intercalating agents would more rapidly produce this mutation. S. cerevisiae has since become a useful model for aging. It has been shown that as yeast ages, it loses functional mitochondrial DNA, which leads to replicative senescence, or the inability to further replicate. Due to the error in the respiratory chain pathway, 'petite' yeast is incapable of growing on media containing only non fermentable carbon sources (such as glycerol or ethanol) and forming small colonies when grown in the presence of fermentable carbon sources (such as glucose). The absence of mitochondria can cause the petite phenotype, or by deletion mutations in mitochondrial DNA (termed "cytoplasmic Petites") which is a deletion mutation, or by mutations in nuclear encoded genes involved in oxidative phosphorylation.
Эксперимент
Маленькие мутанты могут быть получены в лаборатории с использованием высокоэффективных методов, таких как акрифлавин, бромид этидия и другие интеркалирующие агенты. Механизмы их действия приводят к разрушению и, в конечном итоге, к потере митохондриальной ДНК: при увеличении времени обработки количество митохондриальной ДНК уменьшается. После продолжительной обработки были получены мутанты, не содержащие обнаруживаемых количеств митохондриальной ДНК. Это полезный подход для демонстрации функции митохондриальной ДНК в росте дрожжей.
Petite mutants can be generated in the laboratory by using high efficiency treatments such as acriflavine, ethidium bromide, and other intercalating agents. Their mechanisms work to break down and cause the eventual loss of mitochondrial DNA: if the treatment time increases, the amount of mitochondrial DNA will decrease. After prolonged treatment, petites containing no detectable mitochondrial DNA were obtained. It is useful approach to illustrate the function of mitochondrial DNA in yeast growth.
Наследственность мелких мутаций
Наследственная модель генов, находящихся в клеточных органеллах, таких как митохондрии, именуемая цитоплазматической наследственностью, отличается от модели наследования ядерных генов.
The inheritance pattern of genes existing in the cell organelles such as mitochondria which named cytoplasmic inheritance differs from nuclear genes pattern.
Типы наследственности мелких мутаций
Маленькие мутанты демонстрируют экстрануклеарное наследование. Характер наследования варьируется в зависимости от типа petite-мутанта. Сегрегационные petites (pet–): мутанты возникают в результате ядерных мутаций и проявляют менделевское расщепление 1:1. Нейтральные petites (rho–N): при скрещивании нейтрального petite с диким типом всё потомство является диким по фенотипу. Они унаследовали нормальную митохондриальную ДНК от дикого родителя, которая реплицируется в потомстве. Супрессивные petites (rho–S): при скрещивании petite и дикого типа всё потомство является petite, проявляя "доминантное" поведение, подавляющее функцию митохондрий дикого типа. Большинство petite-мутантов *S. cerevisiae* относятся к супрессивному типу и отличаются от нейтральных тем, что влияют на фенотип дикого типа, хотя оба типа являются мутациями в митохондриальной ДНК. Митохондриальный геном дрожжей станет первым геномом эукариот, структура и функции которого будут полностью изучены, что должно способствовать пониманию эволюции геномов органелл и их взаимосвязи с ядерными геномами. Очевидно, что работа Эфрусси не только открыла область внехромосомной генетики, но и послужила мощным стимулом для последующих исследований, которые продолжаются и по сей день. Несмотря на то, что *S. cerevisiae* широко изучается в этой и других областях, трудно сказать, насколько консервативны молекулярные механизмы этого процесса в митохондриальной ДНК у других видов дрожжей. Другие виды дрожжей, такие как *Kluyveromyces lactis*, *Saccharomyces castellii* и *Candida albicans*, также способны образовывать petite-мутанты. Вероятно, эти дрожжи имеют иную систему наследования митохондриального генома, чем *S. cerevisiae*. Частота спонтанного возникновения petite-мутантов у *S. castellii* сопоставима с частотой у *S. cerevisiae*, при этом митохондриальная ДНК этих petite-мутантов подвергается значительным изменениям в виде делеций и перестроек. Супрессивные petite-мутанты *S. cerevisiae* являются наиболее часто встречающимися спонтанными мутантами, в то время как у *S. castellii* наиболее часто наблюдаемым спонтанным мутантом является нейтральный petite, что позволяет предположить, что механизмы возникновения этой мутации различаются у разных видов.
Petite mutants show extranuclear inheritance. The inheritance pattern varying with the type of petite involved. Segregational petites (pet–): mutants are created by nuclear mutations and exhibit Mendelian 1:1 segregation. Neutral petites (rho–N): Neutral petite when crossed to wild type, all offspring are wild type. It has inherited normal mitochondrial DNA from wild type parent, which is replicated in the offspring. Suppressive petites (rho–S): crosses between petite and wild type, all offspring are petite, showing "dominant" behavior to suppress wild type mitochondrial function. Most petite mutants of S. cerevisiae are of a suppressive type, and they differ from neutral petite by affecting the wild type, although both are a mutation in mitochondrial DNA. Mitochondrial genome of yeast will be the first eukaryotic genome to be understood in terms of both structure and function and this should smooth the way to understand the evolution of organelle genomes and its relationship with nuclear genomes. It is evident that Ephrussi's work not only opened the field of extrachromosomal genetics, but also provide a fantastic incentive for the investigations which followed up to this day. Though S. cerevisiae has been extensively studied in this and other areas, it is difficult to say if the molecular mechanisms of this process in the mitochondrial DNA are conserved across other yeast species. Other yeast species, such as Kluyveromyces lactis, Saccharomyces castellii, and Candida albicans have all shown to produce petite negative mutants. Potentially, these yeasts have a different inheritance system in place for their mitochondrial genome than S. cerevisiae does. The frequency at which S. castellii spontaneously produces petites is similar to that of S. cerevisiae, with the mitochondrial DNA of those petites being highly altered via deletion and rearrangement. Suppressive petites of S. cerevisiae are the most commonly observed spontaneously created mutants, whereas in S. castellii, the most commonly observed spontaneous mutant is the neutral petite, further leading to speculation that the transference of this mutation differs between species.