1625913253-370a6a284fd588d5bd80fe1fe3f74362 (840067), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Однако выяснилось, что присутствие Ds вызывало разрывыхромосом, инсерции, делеции, мутации, но только в присутствии Ac, так что этианомалии также возникали по модели комплементации. Масштаб аномалий зависел отдозы Ac (Рис. 6.2). Далее, в 1948 г. она обнаружила, что Ds может находиться в разныхпозициях генетической карты и менять свое местоположение, что моглосопровождается разрывом хромосомы и приводить к хромосомным перестройкам, ноопять таки - только в присутствии Ac. Вполедствии выяснилось, что менять своеположение способен и Ас.Мак-Клинток назвала Ds и Ac контролирующими элементами.
Присутствиеконтролирующего элемента вызывало нестабильную мутацию, которая могларевертировать к дикому типу, а также повышало вероятность возникновения мутацийпоблизости. Исчезновение контролирующего элемента делало район геномастабильным. В частности, пестрота алейрона, возникавшая в присутствии Ds и Ac,означала, что в некоторых клеточных клонах восстанавливалась нормальнаяантоциановая окраска (отсюда мозаицизм). Мак-Клинток предположила, что Ds уходилиз гена антоциановой окраски алейрона. Частота этого события зависела от дозы Ac. Нарисунке 20.2 вверху слева показано зерно без пятен с генотипом ac ac ac, справа вверхуи в середине – Ac ac ac (одна доза активатора, появляются крупные окрашенныесектора), внизу слева – Ac Ac ac (две дозы активатора, много мелких секторов), внизусправа – Ac Ac Ac (три дозы активатора, сектора мелкие, окраски мало).В 1950 г.
Мак-Клинток опубликовала статью в Proceedings of National Academy ofSciences of the USSA под названием «Происхождение и поведение мутабильныхлокусов у кукурузы». Кроме феноменологии, она предложила и объясняющую теорию.Она полагала, что контролирующие элементы – это ни больше, ни меньше какэлементы программы регуляции генов в онтогенезе, благодаря чему генетическиидентичные клетки и оказываются разными.
Вскоре она нашла еще одну систему издвух генетических факторов – Sp - m – супрессор-мутатор, с более сложнымповедением. Эти первичные данные были опубликованы в 1953 г. и вызвали большойскептицизм научной общественности. После этого Барбара Мак-Клинток на эту темудолгое время не печаталась. Ее интересы сместились в центральноамериканскуюэтноботанику кукурузы. Но когда в 1961 году Жакоб и Моно открыли лактозныйоперон, она опубликовала в American Naturalist статью, в которой проводила параллелимежду опероном и контролирующими элементами кукурузы.Как таковые транспозоны были открыты у бактерий и дрожжей в конце 60х и 70хмолекулярно-генетческими методами. В 1970 г.
Ac и Dc были клонированы и оказалисьДНК-транспозонами. Всего у кукурузы найдено три системы ДНК-транспозонов: AcDs, Sp-m и Dt. Оказалось, что Ac представляет собой полный элемент, длиной 4563нуклеотидных пар, имеющий инвертированные концевые повторы и один ген с 5экзонами, кодирующий транспозазу. Dc – это дефектные копии того же самоготранспозона, содержащие внутренние делеции и неспособные к самостоятельнойтранспозиции.В 1983 г. справедливость восторжествовала – Барбара Мак-Клинток, в возрасте 81 года,получила Нобелевскую премию - единственная женщина и единственнаянеразделенная ни с кем премия по биологии. К этой истории со счастливым концомдобавим, что замуж она не выходила, детей не имела, а ее теория о том, что открытыеею мобильные генетические элементы задействованы в регуляции генной экспрессии иклеточной дифференцировке – не подтвердились.20.6.2.
Гибридный дисгенез у дрозофилы.У гибридов F1 от скрещивание самцов дрозофилы, взятых из природы, с давнимилабораторными линиями был обнаружен целый букет аномалий. Имела местотемпературозависимая стерильность (прямая связь с температурой), включающаясильнейшее недоразвитие гонад, высокую мутабильность в клетках зародышевогопути, повышенный уровень рекомбинации, появление рекомбинация у самцов.Некоторые из возникавших мутаций оказывались нестабильными и в дальнейшемревертировали к дикому типу. Это явление было названо гибридным дисгенезом.Реципрокные гибриды были совершенно нормальны.
Такая однонаправленностьэффекта указывала на то, что в его возникновении играет роль цитоплазма. Быловысказано предположение, что в потомстве взятых из природы самок гибридныйдисгенез не происходит, поскольку в их цитоплазме, а значит и в цитоплазме из яицнакоплен некий репрессор дисгенеза. Поэтому линиям и природным образцам мухбыли приписаны один из двух матерински наследуемых цитотипов, которые назвали Pи M (от paternal и maternal). Самцы P-цитотипа способны вызывать гибридный дисгенезпри скрещивании с самками М-цитотипа, но не наоборот.
Впоследствии выделили и Qцитотип, не вовлеченный в гибридный дисгенез – в скрещиваниях его с любым другимцитотипом это явление не наблюдается, то есть он не индуцирует гибридный дисгенези не подвержен его индукции.Была найдена и еще одна система из двух цитотипов, I-R (индуктор-репрессор),независимая от системы P-M, но имеющая точно такую же феноменологию, за темисключением, что в дисгенном направлении не наблюдается редукции яичников.Индукция вследствие гибридного дисгенеза мутаций в различных генах инестабильность некоторых из полученных мутаций говорили в пользу того, что этотфеномен связан с мобильными элементами.И действительно, когда стало возможно прочтение мутантных генов было обнаружено,что мутации, возникающие при гибридном дисгенезе, связаны со встройкамимобильных элементов 2го типа, то есть ДНК-транспозонов.
Тот, что связан с P-M –системой был назван P-элементом. На данный момент это самый широкоиспользуемый в генетике и потому знаменитый транспозон. Полноценная его копияимеет длину 2907 н.п., в частности терминальные повторы длиной 31 н.п. С негосчитывается транскрипт длиной около 2,7 тысяч пар оснований.Надо сказать, что среди возникших мутаций найдены и встройки других мобильныхэлементов, например copia, которая сама вообще-то ретротранспозон. Либоперемещение Р-элемента провоцирует перестройки, либо при скрещивании происходитактивация и других мобильных элементов, не связанная с Р-М системой, ноостающаяся незамеченной, так как не дает такого яркого многостороннего синдрома.Гибридный дисгенез способна вызывать любая хромосома, пришедшая в линию с Мцитотипом от линии с Р-цитотипом (а это, как вы помните, можно устроить сиспользованием балансеров), поскольку его вызывают именно P-элементы.
Какправило, в геноме мух Р-цитотипа насчитывается около 30-50 штук автономных Зэлементов.48. РНК-интерференция.Короткие интерферирующие РНКкиРНК — «шаблоны» для поиска в цитоплазме и уничтожения молекул мРНК —имеют длину 20–25 нуклеотидов и «особую примету»: по 2 неспаренных нуклеотида на3’-концах и фосфорилированные 5’-концы. Анти-смысловая киРНК способна (не сама,конечно, а с помощью RISC-комплекса) распознавать мРНК и специфически вызыватьеё деградацию: разрез целевой мРНК всегда происходит точно в месте,комплементарном 10 и 11 нуклеотидам анти-смысловой цепи киРНК. Пример киРНК (кпоследовательности гена фермента люциферазы из клеток светлячка): Механизм«интерференции» мРНК и киРНК.
«Интерферирующие» короткие молекулы РНКмогут как попадать в клетку извне, так и «нарезаться» уже на месте из более длинныхдвуцепочечных РНК. Основной белок, необходимый для «нарезания» дцРНК, —эндонуклеаза Dicer.«Выключение» гена по механизму интерференции осуществляется киРНК совместно сбелковым комплексом RISC, который состоит из трёх белков — эндонуклеазы Ago2 идвух вспомогательных белков PACT и TRBP.
Позже было обнаружено, что комплексыDicer и RISC могут использовать в качестве «затравки» не только дцРНК, но иодноцепочечную РНК, формирующую двуцепочечную шпильку, а также готовуюкиРНК (последняя минует стадию «нарезания» и сразу связывается с RISC).Предшественник микроРНК транскрибируется с обеих цепей геномной ДНК РНКполимеразой II, в результате чего появляется промежуточная форма — при-микроРНК,— несущая признаки обычной мРНК — m7G-кэп и полиА-хвост. В этомпредшественнике образуется петля с двумя одноцепочечными «хвостами» инесколькими неспаренными нуклеотидами в центре.
Такая петля подвергаетсядвухстадийному процессингу: вначале эндонуклеаза Drosha отрезает от шпилькиодноцепочечные «хвосты» РНК, после чего вырезанная шпилька (пре-микроРНК)экспортируется в цитоплазму, где узнается Dicer’ом, вносящим ещё два разреза(вырезается двуцепочечный участок, обозначенный цветом на рис.
А). В таком видезрелая микроРНК, аналогично киРНК, включается в состав комплекса RISC. Механизмдействия многих микроРНК аналогичен действию киРНК: короткая (21–25нуклеотидов) одноцепочечная РНК в составе белкового комплекса RISC с высокойспецифичностью связывается с комплементарным участком в 3’-нетранслируемойобласти мРНК-мишени. Связывание приводит к расщеплению мРНК белком Ago.Однако активность микроРНК (по сравнению с киРНК) уже более дифференцирована— если комплементарность не абсолютная, целевая мРНК может не деградировать, атолько обратимо блокироваться (трансляции не будет).
Тот же RISC-комплекс можетиспользовать и искусственно введённые киРНК. Это объясняет, почему киРНК,сделанные по аналогии с простейшими, активны и у млекопитающих.49. Роль мобильных элементов в геноме.Мобильные элементы – последовательности ДНК, способные менять своюлокализацию геноме. Выделяют два обширных класса мобильных элементов на основеразличий механизмов перемещения и структурной организации.Ретротранспозоны –мобильные элементы, использующие процесс обратной транскрипции.ДНКтранспозоны – мобильные элементы, перемещающиеся в виде ДНК копий сиспользованием нескольких отличных друг от друга механизмов.В геномах эукариотвстречаются оба класса мобильных элементов, у прокариотобнаружены только ДНК-транспозоны.
Ретропозоны, в отличие от LTRретротранспозонов, которые будут рассмотрены ниже, не несут на концах длинныхпрямых повторов.Среди ретропозонов выделяют:non-LTR ретротранспозоны и SINE элементы.Non-LTR ретротранспозоны имеют однуили две открытых рамки считывания (ORF) – обязательно присутствиепоследовательности, кодирующей обратную транскриптазу.
На 3’ конце элементарасполагается polyA последовательность. Есть дополнительно кодируемыеферментативные домены –эндонуклеазы и рибонуклеаза H.SINE элементы не несутпоследовательностей, кодирующих какой-либо белок, однако, в их структуре можновыделить следующие части: pol III промотор – чаще всего похож на tRNA pol IIIпромотор; коровая или центральная часть;polyA последовательность на 3’ конце, которая имеет высокую гомологию с 3’ polyAпоследовательностями non-LTR ретротранспозоны из того же генома.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
