1625913253-370a6a284fd588d5bd80fe1fe3f74362 (840067), страница 19
Текст из файла (страница 19)
SINE элементы,зачастую, являются видо- или родоспецифичными, это навело на мысль об образованииSINE элементов de novo. Однако,механизм этого процесса до сих пор неизвестенВсевышесказанное относится к полноразмерным копиямnon-LTR ретротранспозонов, однако, большинство копий в геноме, чаще всего,нарушены и могут не иметь многие из перечисленных характеристик.Важная рольошибок рекомбинации в этиологии структурных поломок гена при анализе генадистрофина , мутации которого ведут к миопатии Дюшенна . Известно, что в 60%случаев мутации этого гена представляют собой делеции, захватывающие один илинесколько соседних экзонов. Известно также, что подавляющее большинство делецийсосредоточено в двух "горячих" районах этого гигантского по размерам гена (2,2 млнп.о.), и при этом частота внутригенных рекомбинаций почти в 4 раза больше.В однойиз этих "горячих" точек (интрон 7) обнаружен кластер транспозоноподобныхповторяющихся последовательностей .
Истинный вклад мобильных(транспозоноподобных) элементов типа Alu- и Line-повторов в возникновение генныхмутаций до конца не выяснен. Имеются единичные наблюдения о реальномперемещении этих элементов по типу конверсии и их интеграции в структурные генаденозиндезаминазы , ген аполипопротеина С , гены факторов VIII и IX свертываниякрови , ген Мобильные генетические элементы (МГЭ, подвижные элементы,транспозируемые элементы, транспозоны и т.д.) повсеместно распространены в живойприроде от плазмид, фагов и бактерий до высших животных и растений.
нестабильныпо своей локализации в геномах, они создают мощный источник изменчивости генов,систем их управления и геномов. ДНК транспозоны характеризуются наличиеминвертированных фланкирующих повторов и присутствием одной открытой рамкисчитывания, кодирующей транспозазу, ключевой ферментпроцесса транспозиции по механизму вырезания-встраивания.Многие из ДНКтранспозонов могут нести дополнительные открытые рамки или даже гены, которыезахватываются из генома хозяина и не играют никакой роли в механизметранспозиции.Значительную фракцию МЕ в геноме могут составлять нарушенныекопии ДНК транспозонов, которые относятся к неавтономным ДНК транспозонам.
Длясвоей транспозиции эти нарушенные МЕ могут использовать транспозазу,кодируемую автономным ДНК транспозоном.I. МЕ используются для получениятрансгенных организмов.МЕ могут использоваться как филогенетические маркеры,для построения эволюционных деревьев.МЕ используются для обнаружения иизвлечения из генома новых генов, так называемый insertional mutagenesis – особенноактивно применяется на растениях.Все больше появляется информации о примененииМЕ при генной терапии для лечения заболеваний. МГЭ как факторы изменчивости Внастоящее время МГЭ найдены у бактерий (включая их фагов и плазмид), низшихгрибов, насекомых, растений, животных и многих других объектов МГЭ способны квоспроизведению в клетке либо через репликацию ДНК, либо через прямую иобратную транскрипцию (ретротранспозоны).
В случаях, когда МГЭ не содержитгенов, выполняющих клеточных функции, их часто считают "эгоистическими ДНК".Транспозиции обычно связаны с размножением копий МГЭ. В своей структуре МГЭсодержат гены транспозиции ревертаз - ретропозоны Поэтому фактически ониявляются отдельными репликонами. В некоторых случаях синтез транспозазырепрессируется при избыточной ее концентрации по механизму отрицательнойобратной связи МГЭ содержат также разнообразные функциональные сайты - знакипунктуации и управления (промоторы, терминаторы, операторы, репликаторы,энхансеры, регуляторные сайты теплового шока, которые существенны дляокружающих участков генома. Инсерции МГЭ в кодирующие зоны генов приводят кнарушению или резкому изменению их функций. Это связано с прямым нарушениемгенов и с влиянием знаков пунктуации (промоторов, терминаторов и др.) на процессысчитывания. Доля таких мутаций особенно велика у прокариот, которые имеютвысокую плотность кодирования информации в геноме Инсерции МГЭ внекодирующие области (спейсеры, интроны, фланговые участки др.) приводят к более"мягким" последствиям: усилению или ослаблению активности близлежащих генов,изменению их регуляции и т.п.
Такие последствия преобладают у высших эукариот, укоторых кодирующая часть генома составляет ~3-5 ІІ. Отбор, температурныевоздействия и динамика рисунка локализации МГЭ в геномеГибридизация in situ ДНКМГЭ с политенными хромосомами дрозофилы была тем методом, который позволилисследовать популяционную динамику рисунков локализации .Куколки дрозофилконтрольной популяции (riC) были подвергнуты температурному воздействию:ступенчатому изменению температуры культивирования -- 29° -» 18° С Фенотипыобработанных особей оказались чувствительными к этому фактически стрессовомувоздействию. В наибольшей степени это проявилось при обработке в течение двухкоротких периодов куколочной стадии. главным эффектом было изменение экспрессиипризнака в последующих поколениях, которое устойчиво наследуется свыше 200поколений.
Температурная обработка в 1-й чувствительный период (113 ±5 ч.)приводила к существенной редукции количественного признака в последующихпоколениях, обработка во 2-ой чувствительный период (149 ± 5 ч.) -- к почти полномувосстановлению жилки Во-первых, она воспроизводима при повторном выводе"температурных" линий в 1979, 1982, 1985, 1986 ггВо-вторых, роль генетическогодрейфа в возникновении различий между линиями можно считать малой. Прикультивировании всех линий выполнялся комплекс антидрейфовых мероприятий,препятствующих случайной фиксации или потере вариантов локализации МГЭ т.е.случайные флуктуации частот нивелировались, а фиксация становиласьмаловероятной.В-третьих, мы имели для сравнения два независимо построенныхдерева -- генеалогическое дерево линий отражающее реальный процесс их выведения,и дерево сходства линий отражающее степень их близости по рисункам локализацииМГЭ.
Сравнения этих деревьев показывает, что они совершенно различны. Вчетвертых, имеется ряд факторов, указывающих на "взрывообразный" характертранспозиций МГЭ в "температурных" линиях. использовав блотинг по Саузерну изонды на присутствие copia-подобных МГЭ, показали, что после теплового шока вследующем поколении происходили массовые перемещения МГЭ. в-пятых, отметим,что сходство линий по рисункам локализации МГЭ может быть либо "остаточным",поскольку все линии имеют общее происхождение либо вновь приобретенным, еслиспектры изменений у линий сходны, неслучайны.III. Гипотеза: эволюционная роль системы МГЭ в геномах эукариотсистема МГЭэукариотического генома обладает функциями: 1) является источником инсерционнойизменчивости генов; 2) влияет на проявление количественных и качественныхпризнаков; 3) откликается изменением рисунков локализации многих МГЭ на отбор попризнакам; 4) откликается на внешние стрессорные воздействия, в частности -температурные, вспышками транспозиционной изменчивости.
Такими свойствами вразной степени обладают МГЭ различных объектов -- дрожжей, дрозофилы, растений,млекопитающих.50. Оптимизация соматического генома у инфузорий.Во-первых, при образовании макронуклеуса ДНК рвется на фрагменты от 1-2 Мб уодних до 1-5 кб у других. Считается, что это делается для эффективного делениягеномного материала при амитотическом делении макронуклеуса - он простоперешнуровывается как всего-навсего мешок с хромосомами, без каких либомеханизмов их перераспределения между дочерними ядрами. Во вторых, огромнаядоля (от 15 до 95%) ДНК микронуклеуса при формировании нового макронуклеусаподвергается элиминации (диминуции).
Это в свою очередь делает возможнойэкономию на умножении лишней ДНК и высокую плоидность именно рабочей ДНК,необходимой для жизнедеятельности, благодаря чему инфузории смогли достичь однихиз самых крупных размеров и сложной организации среди одноклеточных.Фермент, который вырезает удаляемые последовательности, есть транспозаза, причемпришедшая от разных транспозонов.
У Oxytricha три семейства повторов имеют триразные транспозазы, нокаут всех практически блокирует элиминацию, любого из них –несколько снижает, причем показано, что транспозазаодного типа элементов можетвыстригать другие типы. У других инфузорий ферменты, фрагментирующие геном,уже не является продуктом функциональных транспозонов, но явно происходят оттаковых.. УTetrachymena и Paramecium в мейозе чуть ли не со всего генома микронуклеусасчитывается РНК, которые фрагментируются белком из уже знакомого нам семействаDicer на так называемые сканирующие малые (около 30 н.п.) РНК - scnRNA.
Онипомечают фрагментированные последовательности ДНК на удаление по гомологии соscnRNA через запуск их гетерохроматинизации\ мы видим эпигенетическипередающуюся информацию, в данном случае о том, какая именно ДНК будетработать. Причем сравнение с действующим макронуклеусом по всей видимостипроходит целиком на уровне РНК – со всего генома макронуклеуса считываютсядлинные РНК, которые по всей видимости и связывают комплексы scnRNA-PiWiбелки.Поразительно, но у Oxytricha при удалении лишней ДНК та, что остается, частоподвергается закономерным перестройкам, устанавливающим правильный сфункциональной точки зрения порядок следования отрезков ДНК. Например, экзонынекоего гена могут быть расположены в микронуклеусе в другом порядке, вовстречных ориентациях или на разных хромосомах, но при элиминации эти участкиДНК сшиваются как надо. Весь казус инфузорий показывает нам, что они сумелиприручить для целей селекции той ДНК, которая нужна в соматическом пути, как самитранспозоны, используя транспозазы для фрагментации, так и систему борьбы с нимипутем посттранскрипционного сайленсинга соответствующего хроматина – PIWI-белкиВ разных популяциях инфузорий в геном микронуклеуса попадает разный ДНК-мусор,и если представители таких популяций конъюгируют, это не приводит ни к чемухорошему.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
