В.И. Иванов - Генетика (1117686), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Модель Мезельсона-Рэддинга. (Из: Айала, Кайгер, 1988) С помощью этой модификации исходной модели Холлидея можно объяснить гльшинство результатов не только рекомбинации у грибов, но и так называемой ~ шой ко~ версии, речь о которой пойдет несколько позже. /лава Г). Милекуляряые мехаииэмы гети яитятики~ ляяаттии И,1,3, МОДЕЛЬ ЖОСТАКА (ДВУХЦЕПОЧЕЧНЫЙ РАЗРЫВ-РЕПАРАЦИЯ) !но В частичном противоречии с логикой классической модели находятся и резУльтаты, полу шиш кс на дрожжах $аееттаготяусех, свидетельствующие о том, что первоначал ьн ое собьп ие, приводящее у них к рекомбинации, — зто не одноцепочечный, а двухцепо- чсч~ ~ый разрыв водной из хромосом Принято считать, что любое повреждение, затра- ~ и ноющее две цепи (сестринские хроматиды) одной хромосомы чрезвычайно опасно, ~ юскольку при отсутствии репарации может приводить к генетической нестабильно- сти, хромосомным перестройкам и гибели клеток.
Однако двухцепочечные Разрывы Д11К постоянно возникают в процессе нормальной жизнедеятельности клеток. У дрожжей они играют ключевую роль в инициации мейотической рекомбинации. Последовательность событий, приводящих к рекомбинации в данном случае, бо- лее сложна, чем в модели Холлидея (рис. 11.4). 1 — 2. Вначале частичная деградация разорванных сестринских хроматид под дей- ствием экзонуклеаз приводит к образованию выступающих 3'-концов.
3. Затем одна из цепей взаимодействует с несестринской хроматидой и замещает и ~ ~ей такую же цепь, которая, в свою очередь, образует гетеродуплекс с оставшимся одноцепочечным Участком. Область спаривания расширяется, дополнительный синтез восполняет утерянную нцформацню. 4. В результате возникает промежуточный продукт, содержащий с обеих сторон от 3' 5' сайта двухцепочечного раз- 1 3' 5' рыва по две полухиазмы Холлидея.
Кроме того, в его со- р 3 5' стане есть два гетеродуплекс- 3' ных участка. 5' 5. Этот промежуточный продукт разрешается на конечные продукты рекомбинации под действием резольназы, разрезающей полухиаз- 3' мы либо в паре цепей, нахо- 4 ° ° ° ° лящихся в точке перекреста, либо в интактной паре. 3' Пока не ясно, как с обод- Некроссовврныв КРоссоверные пРодукты продукты Ю 3 находят другие хроматиды.
° ° ° ° Однако логически такой ход событий также может быть оправдан: сходные процессы Рис. 11.4. Модель Жостака. (Из: Глазер, Глазунов, должны протекать при репа- 1999) Чип>н /. С>гнссссн г> нинина ЧО ации двухцепочечных разрывогл Первый ко>гшлт ицициациирует сближение хроытил и последующее образование си>ганпи>см>юго комплекса. Ос>юш>ые этапы п>И мололи получили экспериментальное подтверждение.
Многими исследователя>и показано, что специфические двухцепочечные разрывы связаны с нгорячими» очками мейотической рекомбинации. Тем не менее, отдельные аспекты остаются не »олпе ясными. В частности, расположение гетеродуплексных участков ДН К в про> сжугоч ном продукте на поздних стадиях репарации. Согласно описанной выше м о,слии Дж. Жосгака, они должны формироваться за счет обеих хроматид-участниц реомби»ации, но по разные стороны от сайта инициации.
Однако в экспериментальюм материале тетрады (группы из четырех хроматид, равные паре гомологичных ромосом) с такой конфигурацией практически отсутствовали, зато был выявлен ласс тетрад, не предсказываемый канонической моделью. Объяснение этому факту >рсщюжили Джилбертсон и Ф. Сталь. Согласно их модели (рис. 11.5), такое разрепс»ис»ромежугочного продукта возможно двумя способами.
Пис с ин>с ое ризи е и>ение. 1. Вначале происходит расщепление одной (на схеме — правой) полухиазмы. При ис>м остаются незакрытыми два одноцепочечные разрыва. 2. Оставшаяся нерасщепленная (левая) полухиазма перемещается путем миграси и ветвей и сторону сохранившихся одноцепочечных разрывов. 3. По постижении их полухиазма пассивно разрешается.
Продукты будут прояв~и гь ролитсльское сочетание маркеров, независимо от ориентации полухиазмы, коор;и»срвой подверглась разрешению. Один из продуктов (именно он отсутствует в >шпи>ичсской модели Жостака) будет содержать гетеродуплекс. Алин>с>>сс>с ризреисе>сие. 1. Пол действием топоизомеразы, удаляющей супервипси, полухиазмы начинают ближаться. 3' 3' 3' 3' 3' ~ 3' — г ,'. Рис. 11.б.
МодельДжилбертсона-Сталя пас- ;ивное (а) и активное (б) разрешение структу- зы Халлидея. (Из: Глазер, П>азунов, 1999) 2. Это сближение достигает предельной степени (окружностью обозначена молекула топоизомеразы). 3. На заключительном этапе топоизомераза разрешает два гомолога и формирует те же, что и в случае пассивного разрешения, продукты. Идеи Джилбертсона и Сталя получили экспериментальное подтверждение. Однако следует заметить, что в сравнении с канонической моделью рекомбинационной репарации и описанный выше вариант, и другие предлагаемые системы в плане репарации по-видимому малоэффективны и работают только в отсуг- Глава 1/. Малекуляряне мехаяизмн гм«паче< л леяамГГяяггяии сгвие основного механизма. Тем не менее, лстгш и юс изучение молекулярных меха~ >измов п1мгвкпичноИ рекомбинации уже ссИ шс ~ и> яюляег с полноИ уверенностью угвсржлать, что процессы генетической рекомби~ кщии и собственно репарации двухцепочсч и ы х разрыл юв неразделимы.
И потому термины «репарация двух це почечных разры†вов ДНК»ч «рекомбинационная репарация», «рекомбинация» и «генная конверсия» 1ш ш будет рассмотрена дальше) достаточно часто используются в литературе для обозначен ~ ия одних и тех же процессов. Часппв рекомбинации в разных точках хромосомы может различаться, порой значительно. Как правило, этот показатель ниже в гетерохроматиновых районах, особенно — вблизи уже произошедшего обмена.
Существуют «горячие» точки рекомбинации. У бактерий примером такой точки может служить с/и'-сайт — последовательность из 8 пуклеотидов (5'-ОСТОС~ТОО), регулирующая экзонуклеазную и геликазиую активносп гетеротримерного комплекса КесВС0.
При достижении белком КесВС0 с/и'- са И та производится разрез (т е, фермент работает как экзонуклеаза), субъеди ница Кес 0 высвобождается, а образовавшийся димер КесВС активно раскручивает спираль ДНК (те. функционирует как геликаза), По-видимому, основная функция вышеназванного фермента — создать одноцепочечный участок и свободный 3'-конец. Другой очевидный стимул для рекомбинации — образование одноцепочечной бреши в ДНК в результате репликации на матрице с повреждением.
Брешь, естественно, образуется напротив дефектного участка. В этом случае возможна рекомби1~ация с другой, вновь синтезированной хромосомой, не содержащей повреждения и, соответственно, бреши. Обычно для осуществления рекомбинации в подобном случае требуется дополнительный одноцепочечный разрыв в неповрежденной ДН К. Дальнейший этап рекомбинации связан с деятельностью белка КесА, который осуществляет ассимиляцию одноцепочечного участка (з)п8)е-а1гапг) цр1а$се ог в)п81еа1 ганг) азз)ш11агюп) — так называется процесс замещения одной из цепей ДН К в двухцспочечной молекуле одноцепочечным участком. Этот процесс происходит всегда в олном направлении — 5' — » 3' по той цепи ДНК, комплементарная цепь которой замещается, именно поэтому нужен хотя бы один свободный 3'-конец.
Если взаимодействуют между собой две двухцепочечные молекулы ДНК (одна из которых содержит одноцепочечный участок), то вытесненная цепь, в свою очередь, образует дуплекс с ДНК из другой хромосомы, потерявшей своего партнера. Процесс вытеснения цепей продолжается с достаточно высокой скоросп ю — 1Π— 20 нуклеотидов в секунду. В реализации этого важного этапа рекомбинации, участвуют продукты юнов г»ггА и В.
Существующая структура не может быть постоянной, поскольку с вязгавает две различные молекулы ДНК. Разрешение этой ситуации возможно с помощью разрывов ДНК. В зависимости от топз, какие цепи ДНК разрываются, образуе~ ся либо рекомбинантная структура, либо не рекомбинантная, но содержащая короткие фрагменты гибридной ДНК в обеих хромосомах. Разрезание ДНК также осуществляется специальным белком, продуктом гена ги»С И.1.4.
КОНВЕРСИЯ ГЕНА Генная конверсия — это процесс нереципрокного переноса информации из одной хроматиды в другую. Очень хорошим молельным объектом для изучения этого фено- чипль /. глаз!44 пмумйл "' служат поко!орые виды пиш1их грибов, !ни!ример, лчсолтусо(сь, и(хи)к!ы тйо'к! копурых оршипсн и олупуй кру1пнзй клетке-сумке, !шзьпмсмои зеком (Рис (ь гу), Располагшшь н липсйушм порядке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
