И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 43
Текст из файла (страница 43)
В случае встраивания мобильных элементов в участки интронов, контролирующих процесс сплайсинга, может произойти мутация. Синтезированы экспериментальные схемы, позволяющие получать большое число мутаций у дрозофилы„индуцируемых мобильными Р-элементами, причем инсерция присутствует у мутантов в единственном экземпляре. Получают гетерозиготу по двум Р-элементам: Р[гу'Ь2-3'1(99В) и Р[)АРВ ) Элемент Р[гу»Л2-31 (99В) имеет два полезных свойства: он синтезирует транспозазу, которая может катализировать транспозицию неавтономного Р-элемента, но не может перемещаться сам.
Элемент Р[1АРВ1 способен перемещаться, но не имеет своей транспозазы. Конструкция Р[1АРВ) содержит гены гояуо и АгВз", которые облегчают обнаружение инсерций конструкции на фоне мутаций гу и АгВЕ Этот метод получил название «)шпр-в(аг(». Ставится следующее скрещивание (рис. 6.32). Самок, содержащих конструкцию Р[1АРВ), встроенную в хромосому, маркированную доминантной мутацией СуО, и гомозиготных по мутации гокудль, скрещивают с самцами, у которых имеется по одной доминантной мутации (5р и СуО) во второй хромосоме и инсерция транспозона Р[гу'Л2-3) в третью хромосому, меченную мутацией 5б.
В потомстве отбирают самцов гоя)Р!56, СРОУ5р. Они имеют инсерции транспозонов обоих типов. Это самцы )цшр-злагл. Их скрещивают с самками гу"'!кум'. В потомстве отбирают самцов СуО' (т. е. без Р[1АРВ~) в исходной хромосоме), 5Ь' (т. е. без Р[гу"А2-3)), но гику" (т. е. содержащих Р[)АРВ ) в новой позиции во второй или третьей хромосоме). 2. Изменение состояния активности генов. Длинные концевые повторы являются промоторами ретротранспозона, причем как 1.ТК, так и сам ретротранспозон содержат нуклеотидные последовательности, являющиеся энхансерами транскрипции. Поэтому перемещение этих сигналов в геноме может изменять регуляцию активности генов. Например, если мобильный элемент оказался около протоонкогена, то результатом может быть сверхпродукция белка и злокачественное перерождение клетки (см. гл.
17). 141 Глава 6. СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА !.тп !.тп д сс Ь е Ь е а с' с! я сс Ь Л с' Возникновение подвижного промотора иэ-за кроссинговера между двумя ЕТК (сс), делеции и дупликацин из-за кроссннговера между ориентированными в одну сторону мобильными элементами (б) или инверсии из-за кроссинговера между противоположно ориентированными элементами (в) В случае ретротранспозонов особые возможности для перенесения и изменения регуляторных сигналов возникают тогда, когда сам элемент удаляется за счет кроссинговера между ьТК с идентичными последовательностями (рис.
6.33, а), в результате чего сохраняется лишь один ЕТК на месте внедрения ретротранспозона. Это явление широко распространено в клетках дрожжей. Установлено, что такие одинокие ЕТК оказывают серьезное влияние на регуляторные системы дрожжевой клетки. 3. Формирование хромосомных перестроек. В результате кроссинговера между одинаково ориентированными элементами возникает делеция и дупликация материала, расположенного между инсерциями (см. рис.
6.33, 6). Если инсерции ориентированы в противоположном направлении, возникает инверсия (я), 4. Формирование теломер. У дрозофилы отсутствует теломеразная машина, но концы ДНК удлиняются за счет перемещений ретротранспозонов (см. разд. 9.6). 5. Участие в горизонтальном переносе генов. Инфекционные ретровирусы способны заражать организмы, принадлежащие разным видам, и переносить собственный генетический материал, образуя копии ДНК, встраивающиеся в геном.
Таким образом могли распространяться ретротранспозоны. Подобный способ передачи генов получил название горизонтального в отличие от вертикального наследования генов из поколения в поколение. Широкое распространение транспозона тагслег среди филогенетнчески отдаленных групп насекомых может свидетельствовать о повторных переходах данного элемента от вида к виду. Так, один из ретротранспозонов дрозофилы (К!рзу), как оказалось, является настоящим ретровирусом: путем инъекции или скармливания вирусных частиц удается заразить мух, не несущих эти ретротранспозоны. 6. Транспозоны на основе Р-элемента используют для трансформации у эукариот, клонирования генов, поиска энхансеров и т.
д. (см. гл. 7). Литература к разделу 6.? Гвоздев В. А. Полвижная ДНК эукариот. !. Структура, механизмы перемещения и роль подвижных элементов в поддержании целостности хромосом Л Соросовский образовательный журн. !ЧЧ8. )Зя 8. С. 8-!4. Гвоздев В. А. Подвижная ДНК эукариот. 2. Роль в регуляции активности генов и эволюции генома д Там же.
С. ! 5 — 2 !. Льюин Б. Гены. Мс Мир. !с!87. С. 480-481, 84!. 142 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕИЕТИ!<А 6.8. МОБИЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПРОКАРИОТ 8.8.1. 18-элементы 8.8.2. Транспозоны Ратнер В. А., Васильева Л. А. Индукция транс- позиций мобильных генетических элементов стрессовыми воздействиями д Соросовский образовательный журн. 2000. № 6. С. !4-20, Хесин Р. В. Непостоянство генома. Мс Наука, !')84.
472 с. Юрченко Н. Н., Голубовский М. Д. Современная генетика покуса к!зце у Озгззвор)зз!и зае!апояпвйз Д 1енетика, 1988, Уо!, 29. С. 581-591. АвЬЬпгпег М. !)пкюр)з!!а. А!аЬогазогу Ьапз!Ьоо)с. Со!з) йрпп8 НагЬог: Сом Ярппй НагЬог Еа1югагогу Ргеяь 198'). Р. 91 — 97, ')87 — 988. Сару Р., Вал)п С., Н!йпег Р., Еапй)п Т. Рупазпкв апг! еко1ойоп оГ згапвроваЫе е!егпепгя Ь!ек 'зог)<: СЬарзпап апз) На!1, !998. !97 р. Соо)еу Е., Кецеу П., Яргаз!Ппй А.
1пвегзюпа! зпогайепеяв оГ зйе Г)зтхзор)зг!а 8епозпе зг!зЬ яп81е Р с!егпепзв д Есзепсе. ! ) 88. Уо1. 239. Р. ! 12 ! --1 ! 28. У прокариот существуи)т три типа мобильных элементов — — П-элементы !)пвегйоп вез)попсе), транспозоны )Тп) и некоторые бактериофаги. Эти элементы содержат только минимальное число генов, необходимых для мобилизации элемента и его инсерции в новый участок хромосомы.
П-элементы являются обычным компонентом бактериальных хромосом и плазмид. Три инсерционных элемента —. П), П2 и П!ОК представлены в геноме Е. соб в 0-30 копиях. Их размеры варьируют от 768 до 1329 пн. Некоторое число копий этих элементов встречается в плазмидах. Они содержат ген транспозазы. На концах 15-элементов находятся инвертированные повторы 1К, длина которых варьирует от 9 до 41 пн.
В участке встраивания 15-элементов в геномной ДНК образуется дупликация размером от 5 до 9 пн )рис. 6.34). Поскольку 15-элементы встраиваются в ли)- бой участок ДНК, они часто вызывают мутации, разрушая кодирующие или регуляторные последовательности. Промоторы в самом П-элементе могут влиять на экспрессию соседних генов. Из-за присутствия 15-элементов в хромосоме кроссинговер между ними может вызывать делеции и инверсии. В процессе перемещения П-элементов происходит точное копирование уже встроенного элемента, затем старая копия остается на месте, а вновь синтезированная внедряется в новый сайт. Репликация новой копии происходит с использованием энзимов репликационной Епйе)в %'.
П. !птах!опв ой Р е!егпепзв Р Оепезкв. 1')97. Уо1. 145. Р. 11-15. Рейегор1 !з!. Ъ'. ВагЬага МсС!зпзос1< !)ппе 16, ! 902 —— ЕсрзегоЬсг 2, !992) 0 Оспе!зев. !994. Уо1. !36. Р. 1-1О. Р!ппейап 1). 3. Ецйагуойс ЗгапвроваЫе е!езпепзв апз) 8епогпе его!оз!оп Д Тгепз!в зп Оепебсв. 1989. Уо!. 5. Р. 103-! 07. ).аз С. Оепейс арр1кайоп о! згапвроваЫе е!ешепзв ю еп)сазуозев д Оепозззе. !994. Уо!.
37. Р. 519 — 525. Еезг1п В. Сопев УИ. ОхТогд; !вез« Уог)г: Ох!огй !)п)- тегязу Ргеяь 2000. Р. 457-505. 1.шйв!еу !). 1., е.!пззп С. С. ТЬе 8спопзе оГ !)говор)зз!зз те!иззойпясг. Еап Р!ейо,' Нее' Ъог!<: Асадепз!с Ргеяь 1992. Р. 773. ВпввеП Р. 3. Оепезкв. 5" ез). Меп!о Раг1<, Са!!Гопз!а: Аз!з)!воп узгев!еу !.опйпзап !пс., !998. Р. 655— 678. машины клетки-хозяина.
Транспозиция происходит с использованием транспозазы, которая опознает 1К-последовательности, где и инициируется транспозиция. Мутации в 1К-фрагментах влияют на частоту транспозиции, которая варьирует между !О"'и 10' на одно поколение. Эти элементы !Тп) устроены значительно сложнее. Известны два типа транспозонов прокариот: сложные и несложные. Сложные (согпрояте) транспозоны имеют центральный район, содержащий гены.
На обоих концах транспозона расположены П-элементы <рис. 6.35). Оба П-элемента в пределах одного транспозона принадлежат к одному типу и называются «левый» и зцзравьзй». Транспозоны Е. со!! варьируют по длине от 2638 пн до 9300 пн, имеют гены чувствительности к антибиотикам, 15-элементы на концах.
В участках встраивания в хромосоме хозяина образуется дупликация длиной 9 пн. Транспозиции происходят, поскольку один или оба П-элемента кодируют транспозазу. Несложные (попсошроя!е) транспозоны также содержат гены устойчивости к антибиотикам, однако эти транспозоны не терминируются П-элементами. На своих концах они всетаки имеют повторенные последовательности, необходимые для транспозиций (рис. 6.36). 8.8.3. 18-элементы и транспозоны в плазмидах Как уже упоминалось !гл.
5), одной из первых открытых плазмид была плазмида Е (Е- 143 Гливи б. СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА 18-элемент 3 5' Всграиванис 15ьюсчснга в ДНК хромосомы Сайт встройки Разрезание ТОСтАТ.,'.:::-'.::г: ДНК :АвЬхСирА " "':" ":., хРамосамы 3 '' ' ' ' " ' ' ''' 5 Разрезание Встроенный 18-элемент 5 3 3 1В 1К ДНК-палимсраза и лигаза эаполюпот пробелы ДНК хромосомы Новая ДНК ДНК хромосомы Новая ДНК Удвоенный свйт ветровки Схема строения и инсерции Ю-элемента в хромосомную ДНК бактерии 1Кпаае!1, 1998. Р. 6571: и — 18-элемент с 1К-цовторами длиной 9 пн; б — образование двухцепочечного надреза в ДНК бактерии; в — инсерция 15-элемента в участке надреза; .
— достраивание фри мента ДНК в участке надреза и образование дупликации гсномной ДНК бактерии Транепозан Тп!0 930Н пн й $:::::::::::::-:-":::::-::::-':-":::::-::::-':-":::::-::::-':-":::::-::=:::::::-:-:::::-::-;:::-::-:::::-;::::::::::-::::::.-::::::::Ю:::::-'::=::-:'-:::::::-':::::::-:-::;::.-:::.й 6 /8101. !ЯОВ Ген устойчивости Ипясртнроваппмс к тстрациклнну Нвг") Инвертированные повторы повторы 18-элемента 18-элсмсзпа Инвертированные 15-элементы Структура сложного (сотрогйге) транспозона Тп! О в геноме Е. сой 1Кпаае!1, 1998. Р.6581.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
