1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 69
Текст из файла (страница 69)
гл. 4). Благодаря этому хромосомы приобретают характерную поперечную исчерченность. Таким методомопределяют хромосомные перестройки на метафазных хромосомах.14.2. ДупликацииДупликации, в строгом смысле этого слова, представляют собойдвукратное повторение одного и того же участка хромосомы.
Известны случаи многократных повторений, или мультипликаций,какого-либо участка. Их называют также амплификациями.Дупликации могут происходить в пределах одной и той же хромосомы или сопровождаться переносом копии участка генетического материала на другую хромосому (см. транспозиции — 14.6).Повторы, возникшие в одной хромосоме, могут располагаться тандемно (ABCBCDE...) или инвертированно (ABCCBDE...). Различают также терминальные повторы, если дупликация затрагиваетконец хромосомы.По-видимому, главной причиной множественных повторов участков генетического материала является так называемый неравныйкроссинговер.
Наиболее известный пример участия этого механизмав образовании повторов получен для локуса Ваг (В) у D. melanogaster.Доминантная мутация В (полосковидные глаза) представляет собойдупликацию небольшого сегмента (16 А) у конца Х-хромосомы (на57,0 сМ от конца хромосомы). В линии, гомозиготной по Ваг, изГлава 14. Хромосомные перестройки375редка с частотой около 6 * 10-4 на гамету происходят реверсии —выщепление мух дикого типа В+, а также мух с еще более узкимиглазами, чем у В.
Этот усиленный вариант Ваг назван ультра-Ваг иобозначается ВВ. У мух ВВ сегмент 16 А в Х-хромосоме оказалсятриплицированным, в то время как у ревертантов В+тот же сегментпредставлен в единственном числе.Механизм этого явления объяснил на основе генетического анализа А. Стертевант еще в 1925 г. Участки слева и справа от Ваг былимаркированы тесно сцепленными мутациями: / —forked (56,7); В —Bar (57,0);/w — fused (59,5).
Цифры в скобках — точки локализации(сМ). При скрещиванииГ в fu '? --------fB /ufB 'fuхS____ 7наряду со всеми ожидаемыми классами расщепления появлялись такжемухи В+, нормальные по форме глаза, и ВВ — ультра-Ваг. Те и другиебыли одновременно рекомбинантными по генам/и^м. Эти необычныесегреганты возникали только в результате мейоза у самок В/В. В реципрокной комбинации 9 В+/В+х $ В они не были получены.Эти результаты дали основание А. Стертеванту предположить,что мухи ультра-Ваг и Ваг+— реципрокные продукты неравногокроссинговера между дуплицированными участками Х-хромосомы(рис. 14.4). Позже на материале гигантских хромосом было показано,что ультра-Ztar — действительно тройное повторение сегмента 16 А,дуплицированного у мутанта и единичного у дикого типа Ваг+.По-видимому, и исходная «мутация» Ваг возникла в результатенеравного кроссинговера (рис.
14.5). В этом случае дупликации иделеции могут иметь общий механизм возникновения. При этом, какбудет показано далее (см. раздел 14.7), дупликации и делеции могутвозникать в результате неравного кроссинговера между сестринскими хроматидами или даже в результате рекомбинации в пределаходной и той же хроматиды.Фенотипическое проявление дупликаций показано на примереряда генов у дрозофилы, как рецессивных: white (w), scute-achaete(sc-ac) — редукция щетинок, vermilion (v) — ярко-красные глаза, таки доминантных: Ваг (В), Hairy wing (Hw) — волосатые крылья.Гетерозиготы по дупликациям выявляют цитологически сходнос гетерозиготами по делециям — образуется петля при конъюгациихромосом.376 #Часть 3.
Изменчивость6+/В+(-8 0 0 )16А16АВ / В+( - 3 5 0)16А16А16А16АЫ16АРис. 14.4. Фенотипическое проявление повторов одного и того же участка (16 А)в Х-хромосоме D.melanogaster- изменение признака Bar (по F. Ayala, J. Kiger, 1980с дополнениями)В скобках — среднее число фасеток в глазах мух соответствующего генотипаДупликации и делеции часто возникают в результате разрывов хромосом, вызываемых различными повреждающими агентами: ионизирующей радиацией, химическими мутагенами, вирусами и др., а такжефакторами рекомбинации у самцов D. melanogaster (Mr), представляющими компоненты системы гибридного дисгенеза. Кроме того, дупликации и делеции могут быть результатом кроссинговера у гетерозиготпо инверсиям и транслокациям.Глава 14.
Хромосомные перестройки& 37716 АBar (дупликация)? (делеция)16 А16 АBarBar16А16А16Аультра-Баг(трипликация)Б аг+ (делеция)16 АРис. 14.5. Возможный механизм возникновения дупликаций и делеций в результатенеравного кроссинговера на примере мутации ваг в Х-хромосоме D. melanogaster.А — при возникновении мутации Bar, Б — ультра-ваг. 16 А — наименование диска,дуплицируемого в политенных хромосомахДупликации и другие повторы обычно не оказывают такого отрицательного влияния на жизнеспособность, как делеции и дефишенси.
Сходные элементы часто повторяются в геномах различныхорганизмов. Так, К. Бриджес обратил внимание на сходный рисунокрасположения дисков в двух одинаково ориентированных участкахII хромосомы дрозофилы. По-видимому, эти участки представляют378 *Часть 3. Изменчивостьсобой прямой повтор.
На гигантских хромосомах дрозофилы обнаруживают также и инвертированные повторы. На существованиеповторов в геномах других организмов указывает, например, спаривание отдельных участков негомологичных хромосом в мейозе угаплоидных растений, которые могут быть получены экспериментальным путем (см.
гл. 15). В отсутствие гомологов у гаплоидов наблюдают участки синапсиса. Это так называемое гомеологическоеспаривание.При дупликации доминантной аллели какого-либо гена, сопровождаемой транспозицией копии на другую хромосому, меняется икартина расщепления, если скрещивание проводят с рецессивным мутантом по тому же гену. Вместо моногибридного расщепления 3:1 удиплоидных организмов наблюдают полимерное расщепление 15:1.Возможность клонирования генов, проверка гибридизации их ДНКи определение первичной структуры генов часто вскрывает высокийуровень гомологии полимерных генов.
Например, два гена, кодирующих изозимы (т. е. ферменты с одинаковой функцией) кислой фосфатазы у дрожжей Sacch. cerevisiae pho 3 и pho 5, идентичны на 80%.Очевидно, эти гены некогда возникли в результате дупликации.Как показал И. А. Рапопорт для локуса Ваг, экспериментальноеповторение одного и того же гена (до 8 раз) может достигаться засчет многократных дупликаций. Многократные повторы — амплификации — обнаружены в культурах клеток млекопитающих, устойчивых к ряду повреждающих агентов: метатрексату, колхицину,ионам тяжелых металлов и др.
В этих случаях кратность повторенияодного и того же участка генетического материала, включающего,например, ген дигидрофолатредуктазы, связывающей метатрексат,может достигать нескольких сот и даже более тысячи. В присутствииметатрексата как селектирующего агента формируются целые хромосомы с центромерами, содержащие один и тот же повторяющийсяфрагмент ДНК размером в 30000-40000 п. н. При этом устойчивость к метатрексату может повышаться до 100 тыс.
раз. В процессетакой амплификации принимает участие механизм рекомбинации.Аналогично амплифицируется участок, содержащий ген CUP удрожжей, 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 показаныдля генов РНК у дрозофилы. Около 130 повторов этих генов собрано в локусе bb (bobbed), который присутствует как в Х-, так ив Y-хромосоме этого насекомого. Мутанты bb несут делеции геновГлава 14.
Хромосомные перестройкиФ 379рРНК. В течение нескольких поколений у мух, гомозиготных поделеции большей части рДНК, происходит восстановление числагенных копий, характерных для дикого типа. Мультипликация, илиамплификация, рДНК сопровождается повышением частоты кроссинговера между X- и Y-хромосомами в районе bb.Дупликации играют существенную роль в эволюции генома, поскольку они создают дополнительные участки генетического материала, функция которых может быть изменена в результате мутацийи последующего естественного отбора (подробнее см. гл.
20).14.3. ИнверсииИзменение чередования генов в хромосоме в результате инверсии — тип перестроек, чаще всего встречающихся в природных популяциях. В зависимости от расположения концов (границ) перестройки по отношению к центромере инверсии делят на перицентрические,включающие центромеру в инвертированный участок, и парацентрические, не включающие центромеру в инвертированный участок.Инверсии — это широко распространенный путь эволюционного преобразования генетического материала.
Например, человек ишимпанзе отличаются по числу хромосом: у человека 2п = 46, а ушимпанзе 2п = 48. Хромосома 2 человека содержит большую частьматериала, 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 летальна.Рецессивная летальность часто сопутствует инверсиям как результатлокализации 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 кроссинговеромпо нужной хромосоме. Примеры таких линий у дрозофилы (CyL/Pm,Меллер-5) были рассмотрены в главе 13. Говоря более строго, у гетерозигот по инверсиям кроссинговер не подавлен, но последствия еговедут к образованию нежизнеспособных спор у растений или зиготу животных.У гетерозигот по инверсиям на цитологических препаратах обнаруживают характерные петли — результат конъюгации структурно380 &Часть 3. ИзменчивостьРис. 14.6. Два примера (А и Б) петель, образуемых гетерозиготами по инверсиям,при конъюгации гомологичных хромосом у двукрылого Eusimulium securiforme(фото В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
