Лженаука – генетика. Чума ХХ века.

6.7. Как обнаруживаются мутации

 

 

 

Чтобы понять, почему имеются расхождения в оценке скорости мутаций, надо иметь представление о том, как мутации обнаруживаются. О наличии тех или иных аллелей часто судят на основании анализа аминокислотной последовательности соответствующих белков. Но такой анализ очень дорог и, конечно, пока никто не сравнивал по аминокислотной последовательности хотя бы два аллельных гена у одного и того же человека.

 

Вообще же поиск неизвестных мутаций и выявление известных мутаций – это разные диагностические задачи. Крупные неизвестные мутации обнаружить легче. Для выявления точечных мутаций нужны методы с более высоким разрешением. Для выявления неизвестных мутаций лучше всего подходят следующие методы: электрофорез (то есть разгонка белков под действием слабого электрического тока) в денатурирующем градиентном геле, модификация карбодиимидом, химическое или ферментативное расщепление некомплементарных сайтов, анализ конформационного полиморфизма одноцепочечной ДНК (определение того, как она скручена), гетеродуплексный анализ (на предмет поиска неоднородных особых последовательностей нуклеотидов) и, наконец, определение полной нуклеотидной последовательности данной ДНК.

 

Для анализа мутантных генов–аллелей, прежде всего, необходимо иметь изолированные последовательности мутантного гена, которые могут быть получены либо путем клонирования или амплификации мутантной ДНК или ее частей. Для этого ДНК встраивают в кольцевидную ДНК (плазмиду), затем плазмиду встраивают в бактерию и выращивают бактерии, а затем ДНК изолируют из бактерий. На практике чаще проводят предварительный отбор более простыми методами: иногда клонированных фрагментов ДНК, предположительно содержащих мутации, а затем секвенируют (определяют последовательность нуклетидов) только эти участки ДНК.

 

Для поиска мутаций при анализе мРНК и ДНК в пробирках широко используются короткие цепи РНК. Например, гибридизация в “блотах”, то есть в отдельных скоплениях белков после разгонки смеси белков в электрическом поле. С помощью гибридизации можно выделить мРНК данного белка и провести ее анализ на предмет последовательности нуклеотидов.

 

Любые типы мутаций могут быть обнаружены путем прямого секвенирования (то есть определения последовательности нуклеотидов) мутантной ДНК или отдельных экзонов. Обнаружение нарушений в первичной нуклеотидной последовательности ДНК является самым точным методом молекулярной диагностики наследственных заболеваний. Для этого проводится сложнейшая процедура разбивания ДНК на отдельные фрагменты, а потом компьютер, наслаивая концы фрагментов друг на друга и сопоставляя полученную цепь с количеством того или иного нуклеотида, позволяет составить всю цепь нуклеотидов. Но это довольно дорогая процедура. Для некоторых генов, имеющих небольшие размеры, метод прямого секвенирования (расшифровка последовательности нуклеотидов) с успехом применяется как основной метод поиска мутаций. Так, в частности, особенно удобным оказалось его применение для поиска мутаций в сравнительно небольших по размеру генах, таких, например, как ген фактора IX свертывания крови (гемофилия В).

 

На деле, если нет фенотипа, то никто искать мутации не будет. Приведу знакомый мне пример выявления мутаций: как была найдена мутация в одном из белков, образующих рассмотренный выше коатомерный комплекс белков. Исследователи задались целью найти все те мутации, которые ведут к уменьшению числа белков–рецепторов, так называемых липопротеидов низкой плотности (тех, которые переносят в плазме крови холестерин (правильнее холестерол) на плазматической мембране). Для этого стандартные клетки, культивируемые в большинстве лабораторий мира, подвергали определенным воздействиям, которые резко увеличивали скорость возникновения мутаций. Увеличив мутагенез, ученые регистрировали такой признак, как уменьшение доставки белка–рецептора на плазматическую мембрану. В результате ими был обнаружен клон клеток, который при чуть пониженной температуре мог расти, а при нормальной температуре человека погибал, обнаруживая странные изменения аппарата Гольджи. Генетический анализ показал, что в субъединице коатомера заменена одна аминокислота (161). Если повреждались другие субъединицы коатомера, то клетки просто–напросто гибли (223).

 

В целом, молекулярная биология разработала эффективные методы для работы с генетическим материалом. Методы определения последовательности нуклеотидов довольно разработаны и требуют для своего описания многих и многих страниц, но они мало что дают для обоснования основной мысли данной книги, и я их для краткости опускаю.

 

На плодовых мушках, на рыбах-зебрах, на глистах сейчас широко распространен так называемый генетический скрининг (поиск). Любой генетический поиск (скрининг) это создание условий, в которых желательная мутация белка (речь идет о видимых мутациях) будет полезна, например, поиск генов, ответственных за наведение растущих отростков нейронов на цель. Вот как описываются эти эксперименты на форуме С.Г.Кара–Мурзы: “В качестве модели взяли нейроны, проводящие сигналы от мозга к ногам. Взяли штамм дрозофил со скрюченными крыльями и нервных, обработали мутагеном, а потом банку с мушками перевернули над сосудом с кипящим маслом и стали мух рукой пугать. Те, у которых с нейронами передающими сигнал в ноги, было все в порядке, с перепугу прыгали и падали в масло тысячами – летать–то не могут, крылья скрюченные. А парализованные оставались сидеть на стенках банки.

 

Полезная у них мутация была или вредная? Может где и вредная, а в данных условиях она им жизнь спасла. Ну конечно много таких мутаций может быть, не только нужные. Мух били током по глазам и смотрели, прыгнет ли. Если прыгает, то значит, в масло не свалилась, потому что слепая, руки не видела и не боялась – таких отдать в соседнюю лабораторию, где зрение изучают. Если не прыгает, то бьют током по ногам. Ежели не прыгает, значит, что-то с суставами или с мышцами – в морилку. Ну а если прыгает, то значит что-то не то с передачей сигнала от мозга к мышцам. Отросток нейрона заблудился и до мышц не дошел. Таких и брали для дальнейшей работы. Красили нужный нейрон внутриклеточной инъекцией красителя и смотрели, действительно ли отросток нейрона заблудился и не дорос до мышцы. Если да, то определяли, в каком гене мутация. Причем совершенно не важно, что 90% мух надо заморить мутагеном. Оставшиеся с полезными мутациями быстро восстановят численность”.

 

Если поиск мутаций ведется на основе анализа фенотипов, то невозможно выявить жизненно важные гены, мутации по которым летальны. Кроме того, скрининг не позволяет идентифицировать гены с дублированными функциями, т.к. в этом случае мутация по одному гену компенсируется нормальной работой другого.

 

1. Как правило, мутации не ищутся и не выявляются в интронах и в изогенах. Никто не додумался сравнить нуклеотидные последовательности близнецов из одних и тех же типов соматических клеток.

 

2. Выявляются, но не все проявляются гибридизационными проявлениями. Часть изогенных мутаций не выявляются, так как они не дают гибридизации.

 

3. Замена аминокислот – выявляется иммунной системой. Какова чувствительность иммунной системы, будет ли замена одной аминокислоты детектироваться? Они могут проявляться функционально и не проявляться.

 

4. Мутации, которые проявляются функционально, когда они подавляют функции других белков, или когда они не имеют изоформ и параллельных белков, Сек13 и синтеза с одной копии гена не хватает для функции.

 

5. Мутации, которые ведут к выбиванию гена, обычно у человека не проявляются, так как в большинстве случаев имеется множество функционально параллельных белков, а с одной копии гена количество образуемой мРНК хватает для синтеза достаточного количества белка.

 

Никаких положительных мутаций, улучшающих приспособительность к внешней среде, нет. Есть только отрицательные мутации. Любая мутация может быть чревата гибридизацией мРНК с мРНК другого белка.

 

При анализе же менделевского расщепления обычно рассматривают только наличие или отсутствие признака, а если он количественный, то границу “есть-нет” устанавливают по принятому порогу. Если же выявить, какова степень проявления признака, обнаружится очень сильное варьирование результатов.