Делеции. Установлено, что гены, детерми-нирующие синтез глобиновых цепей, могут делетироваться. Делеции генов НЬа приводят к а-талассемии, делеция генов HbS и НЬр вызывает наследственное персистиро-вание фетального гемоглобина или HbSp-талассемию (см. ниже).
Делеция, затрагивающая один триплет нуклеотидов, или один кодон, приводит к выпадению в цепи соответствующей ами-нокислоты. Делеция четырех ко донов (т.е. 12 нуклеотидов) обусловливает выпадение четырех аминокислот. Были обнаружены делеции протяженностью до 15 нуклеотидов, приводящие к утрате 5 аминокислот (табл. 4.16). По всей вероятности, более крупные делеции приводили бы к потере функциональной активности молекулы ге-моглобина. Большинство делеционных ге-моглобинов либо нестабильны, либо при-водят к увеличению сродства к 02, а во многих случаях имеют оба этих свойства (табл. 4.16).

Если число нуклеотидов, утраченных при делеции, не кратно трем, то на участке гена, расположенном за делецией, смысл считываемой генетической информации полностью меняется-в результате возникает совершенно новая аминокислотная по-следовательность (мутации сдвига рамки считывания). В некоторых случаях обра-зующиеся при этом глобиновые полипептиды удается идентифицировать. Оказалось, что мутация «гемоглобин Wayne» (рис. 4.48) обусловлена делецией одного нуклео-тида в 139-м кодоне вблизи конца гена а-глобина, состоящего из 141 триплета. Нуклеотиды терминирующего 142-го ко дона считываются в другой фазе, и новая рамка считывания продолжается до первого в этой рамке терминирующего кодона (UAG). Таким образом, формируется слегка удлиненная цепь молекулы гемоглобина, содержащая 5 дополнительных аминокислотных остатков, которые кодируются 3-фланкирующей областью гена (рис. 4.38 и 4.48). Поскольку рамка считывания сдви-нута, эта аминокислотная последователь-ность отличается от дополнительной ами-нокислотной последовательности, возникающей при мутации в стоп-кодоне гена НЬа, например при мутации «гемоглобин Constant Spring» (рис 4 48) В этом случае трансляция происходит без сдвига рамки считывания

Совершенно естественно, что делеция, которая приводит к фенотипу «гемоглобин Wayne», локализуется вблизи конца а-цепи Действительно, любая делеция, вызывающая сдвиг рамки считывания на протяженном участке структурного гена, по всей вероятности, будет приводить к синтезу функционально неактивных полипептидов Фенотипически это проявится как «талассе-мия», и продукт гена вообще не будет обнаруживаться (как при р^-талассемии)

По-видимому, возникновение делеций является следствием ошибочного спаривания между гомологичными последователь-

ностями во время мейотического или мито-тического деления развивающихся генеративных клеток При рассмотрении нуклео-тидных последовательностей, окружающих области делеций у различных делеционных мутантов, обнаруживаются участки гомологии, которые могут быть причиной неправильного спаривания Если оно произошло, последующие рекомбинационные события приведут к возникновению делеций различной протяженности

Результатом неправильного спаривания может быть и образование комбинированных (или составных) генов Белковые продукты таких генов состоят из N-концевой части одного глобина и С-концевой части другого В качестве примера можно привести гемоглобин Lepore Его синтез контролируется комбинированным геном НЬ5-|3


рис. 4.49). Известно несколько таких генов, возникающих при кроссинговере в разных точках. Они различаются по относительной длине последовательностей 8- и (5-генов, входящих в их состав (рис. 4.49). Гемоглобин Kenya возникает в результате ошибочного спаривания генов НВАу и НЬ|3 и по-следующего кроссинговера. Его хромосома содержит только ген HbGy и комбиниро-ванный ген НЬАу-|3 (рис. 4.51).
Дупликации. Дупликации могут охватывать целые гены. Именно так произошло в ходе эволюции различных цепей глобина. На более поздних этапах при внутрихромосом-ных дупликациях появились два гена а-гло-бина и два гена у-глобина (Ау и Gy). Известны внутригенные дупликации. Например, при мутации «гемоглобин Grady» в а-цепи глобина дуплицированы остатки 116-118 [1136].

Дупликации одного или двух нуклеоти-дов могут приводить к мутациям со сдвигом рамки считывания. Подобные мутации обнаружены вблизи конца гена |3-цепи [31]. Возникновение гемоглобина Так является сдвиги рамки считывания приводят к тому, что продукты этих генов идентичны, начиная со 147-го остатка вплоть до стоп-кодона (158-й). Скобки указывают триплетные кодоны, соответствующие нормальной последовательности, которая изображена в верхней части рисунка. Аминокислотные последовательности гемоглобинов Так и Cranston были определены в прямых экспериментах, они в точности соответствуют нуклеотидной последовательности нормального гена Р-глобина.
следствием дупликации нуклеотидов AG после 146-го кодона, а гемоглобина Cran-ston-дупликации AG сразу после 144-го кодона в р-цепи (рис. 4.50). В положениях 145 и 146 этого гемоглобина находятся аминокислоты, которые не встречаются в соответствующем участке у других вариантов Р-глобина. Гемоглобин Так имеет нормальную аминокислотную последователь-ность до 146-й аминокислоты включительно. Нормальная (З-цепь содержит 146 ами-нокислот. Сдвиг рамки считывания при дупликации двух нуклеотидов в случае ге-моглобинов Так и Cranston приводит к возникновению идентичных рамок вслед за 146-м ко доном. Оба мутантных гемоглобина имеют на С-конце добавочные амино-кислотные последовательности, которые кодируются нуклеотидами, расположенными непосредственно за нормальным стоп-кодоном. Терминация трансляции в этом случае происходит с участием нового нонсенс-кодона (UAA) в положении 158 (рис. 4.50).

Если дупликация одного или двух ну-клеотидов происходит внутри гена, а не у его конца, рамка считывания нарушается на большом протяжении. Маловероятно, что при этом будет синтезироваться функциональная молекула глобина. Дупликации, как и комбинированные гены, должны возникать в результате неравного кроссин-говера (рис. 4.49 и 4.51). Действительно, вариант гемоглобина анти-Lepore встречался несколько раз и был описан под названием гемоглобин Hb Miyada, P-Congo или P-Nilotic (рис. 4.49). Предполагаемый вариант анти-Kenya (Gy, Ау, 5, р-Ау, 5, Р) (рис. 4.51) не был до сих пор обнаружен. Дупликации, так же как и делеции, возникают, по-видимому, вследствие ошибочного спаривания и последующего негомологичного кроссинговера (рис. 4.51).