С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 58
Текст из файла (страница 58)
сашре«!г(«конъюгируют по три короткие хромосомы Ь. «идг((са, располагаясь друг за другом вдоль длинной хромосомы. Большие возможности для выявления делеций, дефишенси и 0,8 5,5 1,5 1,7 3,0 4,5 ьт ггу ул игп Рис. !3.3, Локализация генов в районе яокуса ы в Х-хромосоме О. теупло- йлзг«г 1Н. 51аупз1га, 1938).
В таблице показано перекрывание нескольких делеций, дающих аффект яй1т»вЂ” Нотой е гетерозиюте с мутацией я. Красным цветом в таблице показаны дел«цен; если концы ик локалсшованы неточно, участки заштрихованы. цифры и буквы по горизонтали з таблице — обозначения дисков па полнтеннмх хромосомах; по вертикали — номера делеций. Вверху -- генетическая карта: рл . — ргпае, н— ньйе, гзг — гонхйем, уа — !всат.
ом — 4!щ!пп!!т«, «с — есыпш. Нзд генами — их расстояния х моргапидзх от конц» Х-кромосомы других хромосомных аберраций открывает метод дифференциальной окраски хромосом. Он основан на том, что некоторые красители, например краситель Гимза, дифференциально окрашивают разные участки хромосом. Благодаря атому хромосомы приобретают характерную поперечную исчерченность, Таким методом определяют хромосомные перестройки на метафазных хромосомах. 13.2. Дупликации Дулликации, в строгом смысле этого слова, представляют собой двукратное повторение одного и того же участка хромосомы.
Известны случаи многократных повторений или мультипликаций какого-либо участка. Их называют также амплификациляси. Дупликации могут происходить в пределах одной и той же хромосомы или сопровождаться переносом копии участка генети- 32! !1-13йб — 1 ческого материала на другую хромосому (см. транспозиции, с. 336). Повторы, возникшие в одной хромосоме, могут располагаться тандемно (АВСВСРЕ..;) или инвертироеанно (АВССВРЕ...).
Различают также терминальные повторы, если Лупликация затрагивает конец хромосомы. По-видимому, главной причиной множественных повторов участков генетического материала является так называемый неравный кроссинговер. Наиболее известный пример участия этого механизма в генерации повторов получен для локуса Ваг ('В) у Р.
те(анодаг(ег. Доминантная мутация В (полосковидные глаза) представляет собой дупликацию небольшого сегмента (16 А) у конца Х-хромосомы (на 57,0 сМ от конца хромосомы). В линии, гомозиготной по Ваг, изредка с частотой около б 1О ' на гамету наблюдаются реверсии — выщепление мух дикого типа В", а также мух с еще более узкими глазами, чем у В. Этот усиленный вариант Ваг назван ультра-Ваг и обозначается ВВ. У мух ВВ сегмент 16 А в Х-хромосоме оказался уже триплицированным, и то время как у ревертантов В" тот же сегмент представлен в единственном числе.
Механизм этого явления объяснил А, Стертевант еще в 1925 г. на основе генетического анализа. Участки слева и справа от Ваг были маркированы тесно сцепленными мутациями: ) — )огкед (56,7);  — Ваг (57,0); )и — )изес( (59,5). Цифры в скобках— точки локализации (сМ). При скрещивании наряду со всеми ожидаемыми классами расщепления появлялись также мухи В+, нормальные по форме глаза, и В — ультра-Ваг. Те и другие были одновременно рекомбинантными по генам ( и (и. Эти необычные сегрегвнты возникали только в результате мейоза у самок В/В.
В реципрокной комбинации ~В /В «)(О В они не были получены. Все эти результаты дали основание А. Стертеванту предположить, что мухи ультра-Ваг и Ваг ~ — реципрокные продукты неравного кроссинговера между дуплицированными участками Х-хромосомы (рис. 13.4). Позже на материале гигантских хромосом было показано, что ультра-Ваг — действительно тройное повторение сегмента 16 А, дуплицированного у мутанта и единичного у дикого типа Ваг~. По-видимому, и исходная «мутация« Ваг возникла в результате неравного кроссинговера (рис. 13.5).
В,этом случае дупликации и делеции могут иметь общий механизм возникновения. При этом, как будет показано далее (с.344 ), дупликации и делеции могут возникать в результате неравного кроссинговера между сестринскими хроматидами или даже в результате рекомбинации в пределах одной и той же хроматиды. Фенотипическое проявление дупликаций показано на примере ряда генов у дрозофилы как рецессивных: иййе (и), хси(е (тс), 322 вув+ (-350) ввув+ (- 50) ва'вв (-25) Рис. !3.4. Фенотипическое проиачение повторов одного и того же участка (16А) в Х-хромосоме О.
гпе!аповоа(ег — изменение признака Ваг (по Р, Ауа. (а, !. К!Вег, 1980 с дополнениями). В скобках — среднее число фасеток а гаазах мух соответствующею г«потнпа П* том кроссинговера у гетерозигот по инверсиям и транслокациям. Дупликации и другие повторы обычно не оказывают такого отрицательного влияния на жизнеспособность, как делеции и дефишенси. Сходные элементы часто повторяются в геномах различных организмов. Так, К. Бриджес обратил внимание на сходный рисунок расположения дисков в двух одинаково ориентированных участках П хромосомы дрозофилы.
По-видимому, зти участки представляют собой прямой повтор. На гигантских хромосомах дрозофилы также обнаруживаются и инвертированные повторы. На существование повторов в геномах других организмов указывает, например, спаривание отдельных участков негомологичных хромосом при мейозе у гаплоидных растений, которые могут быть получены экспериментальным путем (см. гл. 14). В отсутствие гомологов у гаплоидов наблюдаются участки синапсиса.
Это так называемое гомеологическое спаривание. При дупликации доминантной аллели какого-либо гена, сопровождаемой транспозицией копии на другую хромосому, меняется и картина расщепления, если скрещивание проводят с рецессивным мутантом по тому же гену. Вместо моногибридного расщепления 3:1 у диплоидных организмов наблюдается полимерное расщепление 15:1. Возможность клонирования генов, проверка гибридизации их ДНК и определение первичной структуры генов часто вскрывает высокий уровень гомологии полимерных генов. Например, два гена, кодирующнх изозимы (т. е.
ферменты с одинаКовой функцией) кислой ((осфатазы у дрожжей Засел. сегел'- яае рйо 3 и рйо 5, гомологичны на 80 ~4. Очевидно, эти гены некогда возникли в результате дупликации. Как показал И. А. Раппопорт для локуса Ваг, экспериментальное повторение одного и того же гена (до 8 раз) может достигаться за счет многократных дупликаций.
Многократные повторы— амнлификапии — обнаружены в культурах клеток млекопитающих, устойчивых к ряду повреждающих агентов: мегагрексату, нолхицину, ионам тяжелых металлов и др, В этих случаях кратность повторения одного и того же участка генетического материала, включающего, например, ген дигидрофолагредунгизы, связывающей метатрексат, может достигать нескольких сот и даже более тысячи.
В присутствии метатрексата как селектирующего агент» формируются целые хромосомы с центромерами, содержащие один и тот же повторяющийся фрагмент ДНК размером в 30 000— 40000 и. н. При этом устойчивость к метатрексату может повышаться до 100 тыс. Раз. В процессе такой амплификации принимает участие механизм рекомбинации. Аналогично амплифицируется участок, содержащий ген С(/Р у дрожжей, обусловливающий устойчивость клеток к ионам меди. В отсутствие селективного агента эти отобранные генетические конструкции оказываются нестабильными и устойчивость быстро теряется. Многократные повторения одного и того же участка показаны для генов рибосомной ДНК у дрозофилы.
Около 130 повторов 325 этих генов собрано в покусе ЬЬ (ЬоЬЬег(), который присутствует как в Х-, так и в У-хромосоме этого насекомого. Мутанты ЬЬ несут делеции генов рДНК. В течение нескольких поколений у мух, гомозиготных по делеции большей части рДНК, происходит восстановление числа генных копий, характерных для дикого типа. Мультипликация, или амплификация рДНК, сопровождается повышением частоты кроссинговера между Х- и У-хромосомами в районе ЬЬ. Дупликации играют существенную роль в эволюции генома, поскольку они создают дополнительные участки генетического материала, функция которых может быть изменена в результате мутаций и последующего естественного отбора.
13.3. Инверсии Изменение чередования генов в хромосоме в результате инверсии — тип перестроек, наиболее часто встречающихся в природных популяциях. В зависимости от расположения концов (границ1 перестройки по отношению к центромере инверсии делят на перицентрические, захватывающие центромеру, и включающие ее в инвертированный участок, и парацепгрические, не включающие центромеру в инвертированный участок. Инверсии — это широко распространенный путь эволюционного преобразования генетического материала. Например, человек и шимпанзе отличаются по числу хромосом: у человека 2п = 46, а у шимпанзе 2п = 48.
Хромосома 2 человека содержит большую часть материала, гомологичного дополнительной паре хромосом шимпанзе. Кроме того, различия касаются четырех хромосом: 4, 5, 12 и 17-й, в которых произошли перицентрические инверсии. Инверсия приводит к изменению сцепления генов, иной их линейной последовательности, нежели у исходной формы. Этот эффект можно обнаружить, если инверсия в гомозиготе не легальна. Рецессивная летальность часто сопутствует инверсиям как результат локализации точек разрывов в жизненно важных генах или как следствие эффекта положения (см.
далее). Другое важное следствие инверсии — подавление кроссинговера, если инверсия находится в гетерозиготе. Это свойство инверсий широко используют при создании сбалансированных линий, гетерозиготных по летальным мутациям и не разрушаемых крос. синговером по нужной хромосоме. Примеры таких линий у дрозофилы (СуЦРт, Меллер-5) были рассмотрены в гл. 12. Говоря более строго, у гетерозигот по инверсиям кроссинговер не подавлен, но последствия его ведут к образованию нежизнеспособных спор у растений или зигот у животных. У гетерозигот по инверсиям на цитологнческих препарат ~ ° обнаруживают характерные петли —.
результат конъюгацин стру турно измененной н нормальной хромосомы (рис. 13.ЬЕ Если такой петле, т. е. в инвертированном участке, произойдет один: ". ный кроссинговер, то в случае парапентрической инверсии а~ пн 326 Рис. (З.б. Деа примера (А и Ы петель, образуемых гстеротиготами но инверсиям при конъюганни гомологичных яронском у лвукрылого Елг(лглЬлт зесим(оыле (фото В. Д.
Симоненко) А в С 0 Е а е д с Ь Е с~ в4 Е а е д с Ь ,4вспе в со а е д с Ь а е 0 С Ь А В с Д Е ~ИМ а е д С В М ~г~~,йииеим ~ ЕЕа с Ь ~г 32В Рис. !37. Коиъюгация хромосом и посчедствия олнвочного (А! и ююйного (Б~ кроссииговера при гетероаиготности по парацентрической инверсии е е д с Ь еед СВ А 4 В с д Е рис. 13.8. Конъюгация хромосон и последствия одиночного (А) и двойного (Б) кроссинговера ори гетерозиготности по перицентрической инверсии 329 Л ВС ВЕЕ е е д с Ь ЕЕа с Ь е е д с Ь е е О С Ь АВСОЕЕ...,... А Е О С В Г.... АЕОСВГ. АВСОЕЕбН! АЕОСВГНС~ АЕОСВРН б/ АВСОЕЕ Г ~т та в соек, „ А ЕОГСВ Е В г г АЕСОЕГ АЕСОВГ А В СОЕР б Гг г А В С ОЕГ ОН ( АЕО ВЕбйl АЕНОГВСО~ Аенатвсог Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
