1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Н. Сидоров и Н. П. Дубинин в 1930-е годыописали изменение доминирования гена ci (cubitus interraptus). Нормальная аллель этого гена доминантна по отношению к мутантной,приводящей к прерыванию одной из жилок на крыле дрозофилы.Если 4-я хромосома, где локализован ген ci, участвует в транслокации с точкой разрыва вблизи данного гена, то его доминантная аллель не проявляется в гетерозиготе.
Эффект положения показан идля ряда других генов дрозофилы.Эффект положения может быть стабильным и нестабильным,или мозаичным. Если, например, перенести посредством транслокации нормальную аллель w+ с Х-хромосомы на какую-либо другую,в участок, богатый гетерохроматином, то у гетерозигот w+/w в частифасеток аллель w+не проявляется и глаза становятся мозаичными.Если аллель w+удалить от гетерохроматина — поменять местами w+и w посредством кроссинговера (рис.
14.13), то доминантная аллельw+вновь работает нормально и глаза гетерозиготы w7w оказываются равномерно красными. Этот эксперимент доказывает, что здесьимеет место эффект положения гена, а не изменение самого гена,не его мутация. При стабильном эффекте положения аномальноепроявление гена также исчезает, если его вернуть на прежнее место.По-видимому, эффект положения — это результат нарушения регуляторных элементов (см. гл. 17), локализованных в более или менеенепосредственной близости к перемещаемому гену.14.6. ТранспозицииТранспозиции представляют собой перемещение небольшихучастков генетического материала в пределах одной хромосомы илимежду разными хромосомами.
Транспозиции происходят при участии особых подвижных, или мобильных, генетических элементов.Впервые мобильные генетические элементы описала Б. МакКлинток в 1947 г. в связи с изучением хромосомных разрывов у кукурузы.Был обнаружен мобильный локус Ds (диссоциатор), в котором предпочтительно происходят разрывы хромосом. Сам по себе Ds не вызывает рызрывов. Они появляются в этом локусе, если только в геномеприсутствует другой мобильный элемент — Ас (активатор).
Оба этиэлемента могут теряться с частотой нескольких процентов в мейотическом потомстве или менять свою локализацию при митотическихделениях. При этом Ds перемещается только в присутствии Ас.Глава 14. Хромосомные перестройки$8 389Нормальные хромосомыХромосомы с транслокациейw+ ^,0= XI°= 0Кроссинговера=°Й 1иI1Мозаичные глаза(и/+ рядом с гетерохроматином и экспрессируется нево всех клетках)Дикий тип(w+ удален от гетерохроматина и экспрессируется во всех клетках)БРис. 14.13.
Нестабильный (мозаичный) эффект положения гена у дрозофилыВ результате переноса в область гетерохроматина (А) при транслокации аллель илпроявляется в онтогенезе нестабильно, что выражается в мозаичности глаз (Б)390 ftЧасть 3. ИзменчивостьЖDsМутантныйлокус САсЛокус СРис. 14.14. Схема взаимодействия активатора (Ас) и диссоциатора (Ds),инактивировавшего локус С у кукурузы, объясняющая результаты,полученные Б. МакКлинток (по Н. Федорофф, 1984)А — Ds отдален от локуса С; Б — Ds переместился в локус С и инактивировалего (проявляется как рецессивная аллель с); В — Ас стимулирует перемещения Ds,в результате чего он покидает локус С, что выражается в реверсиях с-+С в ходемитотических делений (появление окрашенных пятен на зернах кукурузы)Внедрение Ds в непосредственной близости или внутрь гена С,контролирующего окраску алейрона семян, приводило к инактивциигена С и тем самым гетерозиготные семена С/с/с (напомним, что эндосперм — триплоидная ткань, см.
гл. 9) оказывались неокрашенными. В присутствии Ас диссоциатор (Ds) начинал перемещаться —иногда покидал локус С. В результате этого появлялись окрашенныепятна алейрона на неокрашенных семенах (рис. 14.14).Только в 80-х годах XX в.
благодаря успехам генной инженерииудалось выделить и исследовать Ac, Ds и некоторые другие мобильные элементы кукурузы (рис. 14.15). Оказалось, что D s — это дефектный делегированный вариант Ас. Структура элемента Ас оказалась типичной для мобильных элементов, которые к этому временибыли изучены, прежде всего у бактерий, а также у дрозофилы идрожжей S. cerevisiae.Начало изучению молекулярной структуры мобильных генетических элементов положило открытие в конце 60-х годов XX в. необычных мутантов по лактозному оперону Е. coli. У этих мутантовГлава 14. Хромосомные перестройкиTAGGGATGAAAATCCCTACTTTДелеция в Ds-bTAGGGATGAAAAT CC C T A C T T TФ 391TTTCATCCCTGAAAGTAGGGACTTTCATCCCTAAAAGTAGGGATРис.
14.15. Строение элементов Дс и Ds кукурузы (по: Н. Федорофф, 1984)Показаны два гена (светлые), ответственные за транспозицию, и последовательностиинвертированных несовершенных повторов на концахбыли инактивированы все три гена lac-оперона (см. гл. 17). Частицыбактериофага X, трансдуцирующего lac-оперон из таких мутантовобладали необычно высокой плавучей плотностью, что указывалона присутствие в lac-опероне мутантов лишней ДНК. Подобные мутации были найдены затем и в других генах Е.
coli, фагов X и Р2.Общими для всех этих мутантов были инсерции (вставки) большей или меньшей длины. Эти вставляемые в разные участки генома Е. coli молекулы ДНК получили наименование /S'-элементов (отангл. Insertion Sequences — вставные последовательности).Размеры /S-элементов могут варьировать от 200 до 5700 п. н.Все /5-элементы характеризуются следующими структурными особенностями.1. На концах /S-элементы несут несовершенные, т.
е. неидентичныеинвертированные повторы нуклеотидной последовательностиразмером от нескольких пар до нескольких десятков пар нуклеотидов.2. Большинство /5-элементов содержит ген для фермента транспозазы, ответственной за их перемещение.3. /5-элементы могут содержать по нескольку сигналов начала иконца трансляции, а также сочетание нуклеотидов, сходное с сигналами терминации транскрипции (см. гл. 16).4. В точке внедрения каждого /5-элемента, на его флангах всегдаприсутствует дупликация (в прямой ориентации) размером от 4до 9 п. н. Эта дупликация не является частью /5-элемента, а пред-392 ftЧасть 3.
Изменчивостьставляет собой результат повторений сайта-мишени, в которыйвнедряется элемент.Обычно хромосома Е. coli имеет несколько /5-элементов, например 8 копий /57, 5 копий IS2 и т. д. Они перемещаются по хромосоме с частотой около 1 х 10^— 1 х 10“8 на клеточное деление. /S'элементы локализованы также в /^факторе Е. coli: два /53, один IS2и еще один элемент, обозначаемый уб. Именно по этим мобильнымэлементам и происходит рекомбинация, когда F-фактор интегрируетс хромосомой Е. coli, образуя штаммы Hfr. На это указывают результаты изучения ДНК F ’-факторов (см. гл. 10), у которых участок ДНКбактериальной хромосомы, включенный в F ’-фактор, оказываетсяотделенным от ДНК /'’-фактора по обоим концам одной и той же последовательностью /S-элемента.
/5-элементы F -фактора и такие жепоследовательности, разбросанные по бактериальной хромосоме,создают условия для образования доноров Hfr с различными началами и направлениями переноса бактериальной хромосомы.Миграция /5-элементов, очевидно, связана с рекомбинацией, однако ее механизм отличен от классической гомологичной рекомбинации. На это указывает возможность транспозиций даже в клеткахбактерий, несущих мутацию гес А, блокирующую общую гомологичную рекомбинацию у Е. coli.В дальнейшем у бактерий были обнаружены более сложныемобильные элементы — транспозоны, которые отличаются от /5элементов тем, что в них включены некоторые гены, не имеющиеотношения к самому процессу транспозиции.
Известны транспозоны, включающие гены устойчивости к антибиотикам, ионам тяжелых металлов и другим ингибиторам. Транспозоны обычно фланкированы длинными прямыми или инвертированными повторами,в роли которых часто выступают /5-элементы (см. рис. 14.16). Сходно устроены и транспозоны эукариот, например элемент Ту 1 Sacch.cerevisiae размером 5700 п. н., вызывающий дупликации 5 п. н.
вточках интеграции с ДНК хромосом (рис. 14.16). Подобное строениеимеют и множественные диспергированные гены D. melanogaster(МДГ), и ДНК-копии ретровирусов.Изучение нуклеотидной последовательности дуплицируемыхсайтов-мишеней, фланкирующих мобильные элементы, показало,что они, как правило, неодинаковы как у различающихся элементов,так и у одного и того же элемента, локализованного в разных местах.Следовательно, мобильные элементы внедряются в те или иные точки генома независимо от их структуры.
Правда, предпочтение вомногих случаях отдается АТ-богатым участкам.Глава 14. Хромосомные перестройки393Е. coliТп9 (2638)IS17681102►..................... —IS1768(Cm)-►■■■■■»-►Тп 1681 (2062)IS1768IS1768526-►(Ent)■ *-Sacch. cerevisiaeТу 1 (5700)I 5 \Ье3355000Ь335/5 \►....................................................... ............►(-)w —Dr. melanogasterМДГ—1 (6300)4445412444...........................................................(-)•1616' »1616м д г - з (5000)268£ )•4464268/5...................
......................................................................... ..................► -►1818Рис. 14.16. Строение некоторых транспозонов Е. coli: Тп9 и Тп1681; S. cerevisiae: Ту1;D. melanogaster. МДГ-1 и МДГ-ЗЦифры — размер в числе пар нуклеотидов. Стрелки — прямые и инвертированныеповторы.
Стрелки в скобках — прямой повтор сайта мишени. Cm — устойчивость кхлорамфениколу; Ent— продукция энтеротоксина: 8, е — обозначения участков Ту1Некоторые мобильные элементы, покидая точку своей локализации,претерпевают внутрихромосомную гомологичную рекомбинацию поих длинным концевым повторам. В результате этого транспозон оставляет после себя одну копию своего концевого повтора, как это показано,например, для дрожжевого транспозона Ту 1 (рис. 14.17), оставляющего394 ftЧасть 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
