1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 72
Текст из файла (страница 72)
ИзменчивостьТу 1Iо4после себя одну копию повтора 6.По-видимому, сходно могут вестисебя и МДГ D. melanogaster. Этимобъясняется повторное появлениенекоторых мобильных элементовв оставленных ими сайтах— засчет гомологичной рекомбинациис оставшимся концевым элементом.Для транспозонов эукариотрассматривают три механизматранспозиции.1. Эксцизия предсуществующего транспозона с переносом нановое место — нерепликативнаятранспозиция.Рис. 14.17. Эксцизия (вырезание)дрожжевого транспозона Ту 1 за счетрекомбинации между терминальнымипозиция.повторами элемента 6 (дельта)2. Репликация ДНК транспозона с последующей транспозицией — репликативния транс3. Обратная транскрипцияРНК-копии транспозона и перемещение ДНК-копии на новое место — РНК-опосредованная транспозиция.Как уже упоминалось ранее, обычно перемещения мобильных элементов не направлены и довольно редки.
Они происходят с частотойоколо 1 х 10 5—1 х 10~8, о чем можно судить по частоте ревертированиямутантов, возникших в результате внедрения этих элементов в непосредственной близости от генов или в конкретные гены. В то же время можно создать такие экспериментальные ситуации, при которыхчастота транспозиций резко возрастает, а перемещения транспозоновперестают быть случайными. Так, В. А. Гвоздев и J1.
3. Кайданов показали, что в линиях дрозофилы, длительное время (более 500 поколений) селектируемых на понижение половой активности самцови общей жизнеспособности, отбирается неслучайный рисунок расположения МДГ в хромосомах (рис.
14.18). Об этом можно судитьпо гибридизации клонированных радиоактивных копий МДГ с ДНКгигантских хромосом D. melanogaster in situ, т. е. непосредственно нацитологических препаратах слюнных желез личинок дрозофилы. Кактолько селекцию в отрицательную сторону прекращали, происходилобыстрое (в течение нескольких поколений) перемещение копий МДГ,Глава 14. Хромосомные перестройкиft 395А1-------х - — X- X X --------------------- X —35 |40с у Х 4 4Горячие точки36D 37CD 39C D 41A D 42А•У !*\■>940У•ТТ93?9ЭС*91Е>4-Рис. 14.18. Распределение копий мигрирующего элемента М Д М в хромосомах уD. melanogaster (В.
А. Гвоздев, Л. 3. Кайданов, 1986)А — увеличение числа и изменение локализации копий МДГ-1 при повышенииадаптивной ценности линий. 1 — низкоактивная линия (НА), селектированная в течение500 поколений, 2 и 3 — высокоактивные линии, восстановившие приспособленность(производные линии НА). Числа указывают номера секций по цитологической картеБриджеса. С — центромера. Крестиками отмечены сайты локализации копий МДГ-1.Цифры и буквы — участки цитологической карты. Б — результат гибридизациирадиоактивного МДГ-1 с ДНК политенных хромосом дрозофилы (3 хромосома).Сайты гибридизации 88Е, 96С, 98С, 99А свойственны линии НА.
При увеличенииприспособленности появляются новые сайты: 91Е, 93С, 93F, 94С396 ftЧасть 3. Изменчивостьрезко изменявшее картину их расположения на хромосомах. В. А. Ратнер и J1. А. Васильева показали индукцию перемещения МДГ придействии некоторых внешних факторов, в частности паров этанола, атакже корреляцию перемещения транспозонов и селекции по количественным признакам у дрозофилы. Это указывает на то, что миграциятранспозонов чутко отражает направление селекции и связана с адаптивной ценностью организма.В этой связи можно напомнить пример появления бактериальных эписом — факторов устойчивости, «собравших» по несколькугенов, обеспечивавших выживание бактерий в период массовой терапии антибиотиками (см.
гл. 10).14.7. Рекомбинационный механизм хромосомныхперестроекВпервые предположение о рекомбинационном механизме хромосомных аберраций высказал А. С. Серебровский (1929). Он исходилиз реципрокного характера транслокаций, рекомбинационного происхождения дупликаций и делеций, а также предполагал необходимость реципрокного обмена в случае инверсий.Замечено также, что точки разрывов при транслокациях у дрозофилы предпочтительно локализуются в районах эктопического спаривания, т. е.
в районах негомологичных хромосом, время от времени синаптирующих на препаратах слюнных желез. Это указывало насуществование в негомологичных хромосомах участков частичнойгомологии и позволяло искать рекомбинационный механизм хромосомных перестроек. Несомненный успех в этом направлении былдостигнут только с открытием мобильных элементов генома и в связи с применением техники рекомбинантной ДНК для их выделенияи изучения.Одним из наиболее интригующих моментов, связанных с изучением мобильных элементов, является обнаружение частых хромосомных перестроек вблизи точек внедрения /5-элементов и транспозонов. Это справедливо как для бактерий, так и для одноклеточныхи многоклеточных эукариот.
В настоящее время с учетом перемещения мобильных элементов и механизма обычной, гомологичнойрекомбинации, а также рекомбинации между ZS-элементами удается объяснить все типы известных хромосомных перестроек.Делеции и дупликации могут происходить, если два мобильныхэлемента в одной и той же хромосоме одинаково ориентированы.Тогда рекомбинация по гомологии между этими элементами: междуГлава 14. Хромосомные перестройки#397ВДО'I—^ 1ЯК+ 2Рис. 14.19. Механизм возникновения хромосомных перестроек, опосредованныхмигрирующими элементамиА— делеции и дупликации; Б— делеции без дупликаций; В— инверсии; Г— транслокации;Д — образование мостов и фрагментов в анафазе I; I — исходная копия мигрирующегоэлемента, 2 — копия мигрирующего элемента, переместившаяся в новое местосестринскими хроматидами (после репликации) или гомологичными хромосомами приведет к дупликации (трипликации) и делециив качестве реципрокных продуктов рекомбинации (рис.
14.19, А).Делеции могут возникать и в результате рекомбинации двух гомологичных элементов, расположенных в одной хромосоме и одинаково ориентированных (рис. 14.19, Б). При этом дупликация отсутствует.Инверсии возникают в случае противоположной ориентациидвух гомологичных элементов в одной хромосоме (рис. 14.19, В).Транслокации могут быть результатом рекомбинации двух копий одного и того же элемента, интегрированных в разные хромосомы и расположенных одинаково в направлении от центромеры или кцентромере (рис.
14.19, Г).Мосты и фрагменты, часто наблюдаемые в анафазе при индукции хромосомных аберраций ионизирующими излучениями, — результат рекомбинации копий одного и того же мобильного элемента398 *Часть 3. Изменчивостьв негомологичных хромосомах и по-разному ориентированных поотношению к центромере; в одной хромосоме от центромеры, в другой — к центромере (рис. 14.19, Д).Большинство перечисленных здесь рекомбинационных механизмов возникновения хромосомных аберраций продемонстрированы вэкспериментальной работе с бактериями и дрожжами. Мобильныеэлементы способны захватывать и переносить на новое место гены,рядом с которыми они располагаются. По образному выражениюР.
Б. Хесина, «попав в плохую компанию, гены из “добропорядочных” превращаются в “бродяг”»*.Тем самым осуществляется дупликация отдельных генов, необходимая для дивергенции генетического материала, т. е. возникновения генов с новыми функциями. Кроме того, повторы одинаковых или сходных участков генетического материала сами по себесоздают условия для рекомбинации по гомологии между генами,располагающимися в негомологичных участках генетического материала. Подобная рекомбинация происходит значительно реже,чем полностью гомологичная рекомбинация — кроссинговер, ноона также может быть связана с инициирующей рекомбинациюконверсией. Это показано для дрожжей-сахаромицетов, имеющихдва одинаковых гена HIS 3: один на своем месте в хромосоме XV,а другой — внесенный на плазмиде в результате интегративнойтрансформации (см.
гл. 12). Второй ген HIS 3 был интегрированв другую часть генома благодаря рекомбинации плазмиды с элементом Ту 1, который она также несла. С помощью такой модели была продемонстрирована конверсия между негомологичнымихромосомами. Аналогичный результат получен и для разных геновдрожжей с высоким уровнем сходства нуклеотидных последовательностей: CYC 1 и CYC 7, кодирующих изо-1- и изо-2-цитохромыС. У другого вида дрожжей «негомологичная» конверсия показанамежду генами, кодирующими очень близкие по структуре тРНК.В редких случаях «негомологичная» конверсия сопровождаетсяреципрокными транслокациями.Рассмотренные здесь способы возникновения повторов в геномепри участии мобильных элементов следует назвать первичными дупликациями, т.
е. дупликациями, возникающими de novo. Очевидно,существует большая группа так называемых вторичных дупликаций,примерами которых могут быть повторы, возникающие вследствиекроссинговера в гетерозиготных инверсиях и транслокациях (см.* Хесин Р. Б. Непостоянство генома. М., 1984. С. 73.Глава 14. Хромосомные перестройки#399рис. 14.7, 14.8, 14.11), а также вследствие нерасхождения хромосоми полиплоидии (см. гл. 15).События, изменяющие структуру хромосом в геноме, всегда традиционно связывали с эволюционными преобразованиями генетического материала.
Дупликации поставляют материал для созиданияновых генов в процессе естественного отбора. Инверсии и транслокации способствуют генетической изоляции новых форм в процессе их дивергенции. В то же время механизм возникновения хромосомных перестроек долгое время не был известен, и аберрациихромосом считались нерегулярными событиями, о чем говорит самтермин «аберрация», т. е. отклонение от нормы.
Раскрытие механизма рекомбинации как основного источника перестроек хромосом заставляет по-новому увидеть проблему соотношения стабильности илабильности генетического материала.Хромосомные перестройки, традиционно рассматриваемые какодин из типов мутаций, оказались связанными с процессами рекомбинации. Это объясняет, почему их обсуждение выделено в отдельную главу. Быть может, перестройки хромосом следует вовсе исключить из категории мутаций.Вопросы к главе 141. При облучении рентгеновыми лучами иногда возникают хромосомные аберрации, а иногда — хроматидные.
Как это можно объяснить?2. Особь ABCDE/abcde гетерозиготна по инверсии, затрагивающейучасток АВС. Каким образом это скажется на частоте выявляемого кроссинговера между генами А и В? A nD ? D и Е?3. Почему инверсии называют запирателями кроссинговера?4. Какое влияние на конъюгацию хромосом и жизнеспособностьпродуктов мейоза оказывает гетерозиготность по транслокации?5. Нарисуйте схему конъюгации следующих хромосом в мейозе:А а К К L ос> сэ с> с) с) оЕ е О1 D D6. Изобразите конъюгацию хромосом, имеющих следующие расположения генов: ABCDEFGHI и AEDCBFHGI. Какие событиямогут способствовать превращению первой последовательностигенов во вторую?400Часть 3. Изменчивость_ ..
_ abceАСВЕ7- ° СОбь Ш~е скРещивают с особью Ж т - Какие полноценные идефектные продукты мейоза будет образовывать потомство этойпары? Проиллюстрируйте схемой.8. Как выглядит картина конъюгации в мейозе двух гомологичныххромосом (обозначения генов в хромосомах произвольные), еслиодна из них утратила три гена примерно в середине хромосомы?9. Как можно объяснить образование в анафазе I мейоза мостаи фрагмента?10. При скрещивании гомозигот фенотипа ABCD и abed с нормальной фертильностью у особей F, фертильность снижена, а в диакинезе мейоза у них наблюдаются кольца, включающие болеедвух хромосом. Объясните этот феномен и проиллюстрируйтесхемой.11.
В диакинезе мейоза в клетках образуется кольцо из шести хромосом. Объясните наблюдаемую картину.12. В хромосоме ABCDEFGH произошли инверсии: 1) AEDCBFGHи 2) ABCGFEDH. Изобразите конъюгацию хромосом у гетерозиготы, несущей обе инверсии в гомологичных хромосомах.13. Что такое транспозон?14. Какие способы перемещения транспозонов вы знаете?Глава 15. Полиплоидия и анеуплоидия15.1. Автополиплоидия15.2. Мейоз у автополиплоидов15.3. Генетический анализ у автополиплоидов15.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
