И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Скрещивание между самцом Р (ра(етпа!) и самкой М (ша1етпа!) вызывает днсгенез, а реципрокное скрещивание — — нет (рис. 6.25). Дисгенез проявляется преимущественно в зародышевых клетках. Морфологический дефект в развитии зиготы обнаруживается со стадии, на которой в зародышевой линии начинается быстрое клеточное деление. Дисгенез вызывается фактором Р, находящимся в хромосомах Р-линии, в линии М нет Р-фактора. Показано, что Р-фактор активируется под действием М-цитоплазмы, унаследованной по материнской линии. Материнская М-цитоплазма названа М-цитотипом. Внедрения Р-элемента стабильны, если хромосома находится в Р-цитотипе; если хромосома попадает в М-цитотип, Р-элементы начинают перемещаться. Любая хромосома Р-самца может вызвать гибридный дисгенез в скрещиваниях с М-самкой.
В пределах же одной хромосомы довольно много районов способно вызвать дисгенез. Это предполагает, что Р-самец в своем геноме име- ет большое число Р-факторов — от 30 до 50, и в разных линиях локализация их различна. ДИК Р-элемента выделена и охарактеризована (рис. 6.26). Он имеет длину 2907 пн и ограничен терминальными повторами размером 31 пн. Функционально это один ген, дающий транскрипт размером 2,7 тпн, кодирующий белок с молекулярной массой 87 кДа —— транспозазу.
В половых клетках все три интрона процессируются. В соматических клетках синтезируется белок размером 66 кДа, связывающийся с третьим экзоном, что препятствует сплайсингу последнего интрона и приводит к репрессии перемещений транспозона. Эти различия в экспрессии транспозазы определяют специфичность активирования перемещений Р-элемента в половых клетках.
Для осуществления транспозиции Р-элемента необходимо примерно 150 пн на терминальных концах элемента. Транспозаза связывается с последовательностью длиной 10 пн, расположенной рядом с инвертированным повтором 31 пн (см. рис. 6.26). Транспозиция происходит по принципу «вырезание -- встраивание».
Эффект цитотипа при гибридном дисгенезе у дрозофилы объясняется моделью, представленной на рис. 6.27. Белок 66 кДа, который репрессирует транспозицию, в большом количестве присутствует в яйце, как материнский фактор. В линии Р должно быть достаточно этого белка, чтобы полностью предотвратить транспозицию, хотя Р-элементы и присутствуют. В любом скрещивании, в котором принимает участие Р-самка, транспозаза не синтезируется.
В том случае, когда самка имеет М-цитотип, в яйце не накапливается белокрепрессор и внесение Р-элемента из генома самца приводит к наработке транспозазы в клетках зародышевого пути. Интересно, что линии 27. теlаподсьтте>; выделенные из диких популяций более 30 лет назад, всегда имеют М-цитотип. В последние Глони б. СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА 137 Линия Р («ачец Р салгка Р) Цитатки Ех( Ех2 Ехз Ех4 Ех( Ехз Ехз Ех4 (ОРЕ() б',(З(хг( ' йЩЩ((Щ ( (ГзкР(ГбцгнР1' ' ЩЩЩЩ Самец Р х СачкаМ Хромосомы самца Речсчснэ снн гсзнрус~ трансиоэаэу Р-элемент Ех( Ех2 Ехз Ех4 (ОНЕ0 в.'(З(ЗР1: " Щ(ЩЩ Гибридный днсгснги Самец М х Сачка Р бб кда Рспрсссор подлатает псрсмсглспис Р-элементов Модель гибридного дисгенеза, основанная на взаимодействии между Р-элеаьенточ в геноче и репрсссорныч белкам 66 кДа в цитотипе (Ееск(п, 2000.
Р. 481) Георгий Павлович Георгиев (р. 10ЗЗ1 Дэвид Хогнесс (р. 1925) Хромосомы сочла Р-элсчспт Хромосомы самца Р-элементов ист Хрочосемы сачки 1сэлсчспг Хромосомы сачки Р-элементов нет Хромосомы сачки Р-элсчсит Ех! Ех2 Ехз Ех4 (Ои(гй а О((1'1:-' ' ИаИЩф Рсиреесор Рсирсссор иолаюясг иерсмсглсннс Р-элечснтоа бб кДа Цнтотан Ни кто Цнтотни "еирессер 138 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯР!.!АЯ ГЕНЕТИКА ! 0 лет почти все дикие популяции имеют Р-элементы. Г1олагают, что повсеместное распространение Р-элемента связано с инвазией и что источником его являются какие-то другие виды.
Кроме Р-элемента у дрозофилы известно множество других мобильных элементов. Впервые они бьши выделены и охарактеризованы в лабораториях Г. П. Георгиева (рис. 6.28) и В. Л. Гвоздева в России, а также Д. Хогнесса (рис. 6.29) в США в 1975-1976 гг. Около 12 % генома дрозофилы приходится на умеренные повторы, примерно четверть от этого количества занято умеренно повторенными генами (рРНК, тРНК, гистоны). Остающиеся 15 000 тпн (9 % генома) организованы примерно в 50 семейств мобильных элементов (Ав1зЬцгпег, 1989.
Р. 91-97!. Мобильные элементы часто получают названия. отражающие их способность к перемещению: Магеллан, Бигль, йобо — бродяга, 8урлу — цыган, 7)еа — блоха, Ьигс)ос)г — репейник, уогйс! — наездник и т. д. Они отличаются друг от друга по следующим характеристикам; 1) по размерам: средние размеры — 5 тпн, причем самый маленький -- <олемент 1360» -— 1,176 тпн, самый большой — «! 7.
6» — 7,4 тпн: 2) по числу копий: от 1 до 120 на геном; 3) по наличию и размерам длинных концевых повторов: они могут иметь длину 270-- 840 пн, быть прямыми или обратными; 4) по индукции дупликаций ДНК-хозяина в сайте встраивания -- 4-8 пн. 6.7.3. Ту-элементы у дрожжей Транспозон Ту (рис. 6.30) ограничен на концах длинными концевыми повторами — дельта (д). Элементы дельта на 70 % состоят из ЛТ- последовательностей. Каждый из них имеет промотор и последовательность, опознавае- !) элемент лпожжсй 59пп пн днк ОРС!. Тэн ОРСЗ, т,а РНК Схема организации Тп-элементв у дрожжей (Кпвяе!1, 1998.
Р. 67!1. ОРС! в ОРС2 — открытые рамки считывания; свесвый промежуток в ОРС! — элканссрнвп! влемслт мую ферментами транспозиции. Ту-элемент имеет длину 5,9 тпн и кодирует единственную мРНК длиной 5700 нуклеотидов, старт транскрипции которой находится в промоторе элемента дельта. Матричная РНК имеет открытые рамки считывания, т. е. рамки, начинающиеся со стартового кодона и кончающиеся терминирующим кодоном.
Эти две рамки называют 7РА, ТгВ. Генетических маркеров у этого транспозона нет, поэтому следить за его перемещениями трудно. Ту имеет много черт сходства с ретровирусами: в частности, транспозиции у них происходят, как у ретротранспозонов, и уже установлено, что Ту-элемент кодирует обратную транскриптазу. 6.7.4. Транспозоны млекопитающих У млекопитающих в составе генома обнаружено несколько классов умеренно повторенных последовательностей: 81ХЕ (з!юг! !п(егзреглег( ппс!еаг е!ещепш) и ПХЕ (!оп8 !п(егзрегзес) ппс1еаг е!ещеп(з). Элементы 8!ХŠ— это фрагменты длиной 100-300 пн, чередующиеся с уникальными последовательностями от 1000 до 2000 пн. Элементы !.1ХЕ имеют длину более 5 тпн, они чередуются с уникальными последовательностями до 35 тпн длиной. Как 8!ХЕ, так и !.!ХЕ представлены семействами, состоящими из одинаковых элементов.
В геноме человека ЯХЕ широко представлены семейством элементов А!и. Члены этого семейства имеют длину 300 пн и повторены в геноме от 300 000 до 500 000 раз. Около 3 % генома человека приходится на долю этих повторов. Наименование А!и этот элемент получил, поскольку содержит сайт узнавания рестриктазы А!и!. Каждая А!и-последовательность фланкирована прямыми повторами длиной от 7 до 20 пн. По этой причине полагают, что Айповторы являются мобильными элементами, скорее всего ретротранспозонами.
Одно из семейств, принадлежащих 1.1ХЕ, это ПХЕ-1 (иди В)-элемент), Полагают, что в геноме человека присутствует 50-100 тыс. копий Ы, т. е. он представляет около 5 % генома. Максимальная длина этих элементов составляет 6500 пн, хотя именно таких элементов в геноме не более 3500. Остальные же копии по аналогии с с!я-элементами кукурузы имеют внутренние делеции различной длины. Полноразмерные !.1-элементы содержат большие открытые рамки считывания, имеющие гомологию с известными обратными транскриптазами.
1З9 Глави б. СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА Цептролзера 1О ЛВ и' зз" ,, лз $еоь' ю л 1 жз и" Экз сны ,ззлз и' ила ' зюз Ю ,зл м Тсломера Молекулярная карта гена зсйзге у дрозофилы (дпдз)еу, У)тт, !992. Р. 7731. Участок, на котором выявляются дефекты ДНК (физическая карта), приводящие к мутантному фенотипу ж, изображен вертикальной линией, маркированной цифрами от 10 до -4. Правее показаны экзоны гена от 5' до 3' и позиции встроек различных мобильных элементов (изображены треугольником, внутри которого наименование элемента, рядом — название мутации).
Слева от физической карты ДНК показана протяженность делений ДНК (сплощиая линия) и дупликации (прерывистая) ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА 6.7.5. Функциональное значение мобильных элементов ,,ьм гк и гу' у Яв Р~гу: Я2 — Зу' ЯЬ х <5=„= СЯО гуц6 у Оуо Ррдгл) якп ьи2 С) = г1у' *:-з( ьь гу у ОуО Рригл) »ко./лу2 ~~ -э )п~пр-клвгг ЕЛИ ° ввВф~ икййххвя УР в 3-й хромовомв Балансировка ип 2-й ияи Схема скрещиваний, позволяющих получить мутации в вутосимвх, иидуцирпввнные перел1ещениями Р-элемента. Звездочкой намечены хромосомы, в которые маг внедриться трвнспозои Наличие мобильных элементов в геномах имеет разноооразные генетические последствия.
1. Перемещения и внедрение мобильных элементов в гены может вызывать мутации. Так, большинство «спонтанных» мутаций в покусе кийзм у дрозофилы индуцированы инсерциями мобильных генетических элементов (рис. б.31), Около 80 % спонтанных мутаций, изученных в разных покусах дрозофилы, вызвано инсерциями мобильных элементов. Внедряясь в ген, мобильный элемент может повредить экзон, разорвав его.
В таком случае ген будет лишен возможности кодировать белок. Попадая в район промоторов или энхансеров, мобильный элемент может повредить регуляторную зону гена. Наконец, инсерция в район ннтрона может оказаться безвредной, поскольку вся последовательность интрона вместе с мобильным элементом будет вырезана во время процессинга мРНК, а соседние экзоны беспрепятственно сплайсируюгся.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
