В.М. Глазер - Генетическая рекомбинация без гомологии - процессы, ведущие к перестройкам в геноме (статья), страница 4

Механизмы незаконной рекомбинации малоизучены. Общим для них является соединение концов негомологичных молекул ДНК.28ëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹7, 1998свободными концами ДНК независимо от их происхождения, и соединяет эти концы.Нетрудно заметить, что незаконная рекомбинация, подобно сайт-специфической рекомбинациии транспозициям, может приводить к хромосомным перестройкам. В живой клетке разрывы хромосом, являющиеся одним из источников незаконнойрекомбинации, могут спонтанно возникать в ходерепликации, транскрипции и репарации ДНК.Однако нельзя исключить возможность того, чтопроизвольное комбинирование разорванных концов эукариотической хромосомы может ограничиваться структурной организацией хроматина, фиксирующей эти концы.áÄäãûóÖçàÖ: êÖäéåÅàçÄñàéççõÖèÖêÖëíêéâäà ÉÖçéåéÇМы рассмотрели далеко не все примеры рекомбинационных систем, ведущих к перестройкам в генетическом материале.

Их много, и их роль разнообразна. Как и в случае гомологичной рекомбинации,процессы, основанные на негомологичной рекомбинации, играют большую роль в эволюции, но ихфункции проявляются особенно значимо в онтогенезе как прокариотических, так и эукариотическихорганизмов.Сайт-специфическая рекомбинация играетключевую роль в жизненных циклах умеренныхбактериофагов. Умеренные фаги могут развиватьсяв клетках бактерий двумя способами: либо путемлитического цикла, либо путем так называемой лизогенизации, то есть в качестве внутриклеточныхпаразитов, где репликация их генетического материала находится под контролем клетки. За это их иназывают умеренными1.

Многие умеренные фаги,такие, как лямбда, не могут существовать в лизогенизированной клетке в автономном виде. Их ДНКобязательно должна интегрировать в бактериальную хромосому и реплицироваться вместе с ней. Апроцесс интеграции невозможен без сайт-специфической рекомбинации, как, впрочем, и обратныйпроцесс вырезания ДНК фага из хромосомы прииндукции литического цикла, что тоже случается вжизни умеренного фага. У некоторых умеренныхфагов и некоторых бактерий сайт-специфическаярекомбинация участвует в регуляции работы генов(сайт-специфические инверсии и т.д.).Биологическая роль транспозиций и лежащих вих основе подвижных генетических элементов огромна.

Подвижные элементы достигли большогоразнообразия и распространились среди представителей всех систематических групп живого мира. Унекоторых организмов они составляют существенную часть генетического материала: у дрозофилы ичеловека на их долю приходится, по оценкам раз1Подробнее об умеренных вирусах см. статью: Агол В.И.Разнообразие вирусов // Соросовский Образовательныйжурнал. 1997. № 4. С. 11–16.ных исследователей, 5–10% геномной ДНК. Зачемнужно столько “лишней” ДНК, пока непонятно. Вкачестве частичного объяснения можно предполагать, что избыточная ДНК является материалом дляэволюции.

Полностью биологическая роль подвижных элементов будет выяснена нескоро.Кратко перечислим несколько примеров генетических эффектов, вызываемых подвижными элементами. Так они могут встраиваться в кодирующиерамки генов. Нетрудно представить, что это приводит к полной инактивации генов и возникновениюмутаций.

Кроме того, подвижные элементы могутинтегрировать в межгенные участки генома и изменять активность расположенных рядом генов, таккак сами элементы содержат в своем составе сильные промоторы. Подвижные элементы склоннывызывать в районе их локализации хромосомныеперестройки, преимущественно делеции. Следуетособо отметить осуществляемый ими перенос геновустойчивости к антибиотикам, лекарственным препаратам и ядам от одной бактерии к другой. Такойперенос называют горизонтальным в отличие отвертикальной передачи генов в ряду поколенийклеток при их размножении. Горизонтальный перенос генов создает серьезные проблемы для эпидемиологов.Изучение биологического значения незаконнойрекомбинации находится в начальной стадии. Укажем на ее участие в захвате ретровирусами онкогенов из хромосомы клетки организма хозяина, в воссоединении разорванных концов хромосом вклетках млекопитающих, в формировании геновиммуноглобулинов.

В последнее время вниманиеисследователей все больше и больше привлекаюттак называемые запрограммированные рекомбинационные перестройки генетического материала, закономерно происходящие на определенных стадиях жизненного цикла многих организмов и, какправило, являющиеся одним из механизмов регуляции работы генов.

Этой теме будет посвящена следующая статья.êÖäéåÖçÑìÖåÄü ãàíÖêÄíìêÄ1. Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярнаябиология клетки: Пер. с англ. М.: Мир, 1994. Т. 1, ч. 2.С. 310–313, 318–324.2. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции.М.: Высш. шк., 1983.

C. 336–346.3. Льюин Б. Гены: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. С. 453–476, 490–492.4. Хесин Р.В. Непостоянство генома. М.: Мир, 1984.С. 9–52, 105–113, 228–236, 352, 376–378.* * *Вадим Моисеевич Глазер, кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики Московскогогосударственного университета им. М.В. Ломоносова. Автор более 100 публикаций в области генетики микроорганизмов и молекулярной генетики идвух учебно-методических пособий.ÉãÄáÖê Ç.å.

ÉÖçÖíàóÖëäÄü êÖäéåÅàçÄñàü ÅÖá ÉéåéãéÉàà: èêéñÖëëõ, ÇÖÑìôàÖ ä èÖêÖëíêéâäÄå Ç ÉÖçéåÖ29.