Айала, Кайгер - Современная генетика - т.1 (947304), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Организация и передача генетического материала 8, Бактериальнмй гено.и ,1вйЗе1яд!!!яв,в,' ' яяяб и н Ряс. 8.9. Генетическая карта Е. соВ, по- с прерванной конъюищяей. ГВаебтапп В.У., строенная методом рекомбянациоаного кар- Вон К.В., Тау!ог А.ь. (!976). Вас!. Кет., 40, тярования и по данным экспериментов !!б †!б7.) Г-штаммы и частичные диплоиды г'-фактор, интегрированный в геном клеток Н1г штамма, иногда может спонтанно «вырезаться» из хромосомы. Клетка при этом из Н1г превращается в В '. Неточное вырезание может привести к тому, что ставший автономным г-фактор захватывает смежный участок бактериальной хромосомы или, наоборот, теряет некоторый участок собственной ДНК 240 Резмцрокнзз Рекомбццзццз ь„ ь„ , ь„ , ь, ьг ь, Ьзкгеризльцзл хромосома Обрззоззцие Нгг-клеткц з результате юпегрзцци Р-факторе НГг Вмреззии с образов цием Р '- клетки с ицззкгимм Р.факто Ром Вмреззцие с обрззозз- ццем Р '- клсгкц, содержащей Р фзк*ор с дзлеццей (рис.
8.10). Кодыгевой Г-фактор, включающий в себя бактериальные гены, представляет собой самостоятельный репликон, получивший наименование Г'-элемента. Г'-элементы обычно, так же как и сам Г-фактор, инфекционны, и их копии переносятся в Г -клетки. Гзштаммы отличаются от штаммов Н1г поведением при скрещивании с клетками Г Сравните результаты скрещиваний 4 и 5, в которых использовались штаммы НГг и Г, полученный из него.
Смешанные культуры высевшги на минимальную среду, содержащую стрептомицин. Скрещивание 4: Н1г, ТЪГ" 1.сц 81гэ х Г, Тьэг 1 оп Бггк Результат: отбираются рекомбиианты Г, Тйг' 1.еп' $1гк Скрещивание 5: Г', Тйг" 1.ец' 31гэ х Г, Тьгг 1.ец Яггк Результат: отбираются рскомбинанты Г, Тьгг 1.еп' 81гк. Колонии, отобранные в четвертом скрсщившгии, принадлежат Г типу и не способны передавать гены гйг' и 1еи+ клеткам Г типа.
Напротив, клетки колоний, полученных в пятом скрещивании, содержат активный Г-фактор, обеспечивающий им способность скрещиваться с клетками типа Г и передавать им Тььг" и 1.еп . Потомство от таких скрещиваний фенотипически будет принадлежать Г ь-тиггу; клетки при этом содержат Г'-элемент. При передаче Г'-элемента Г -клеткам возникает так называемая частичная диплоидность. Такая частичная диплоидность позволяет осуществлять комплементационный анализ различных мутантов и выявлять доминантность или рецессивность различных аллелей определенных Генов.
Примеры использования результатов таких исследований приводятся в гл. !5. Рис. 8.10. Образование Н1г-штамма в резуль- тате интеграции Г-фак- тора в бактериаяьную хромосому, последую- щее вырезание приво- дит к возникновению либо Г'-, либо Гс штамма. Символами э" и Ь' обозначены про- извольные сайты Г- фактора и бактериаль- ной хромосомы, со- ответственно. Два типа неточного вырезания Г-фактора могут при- водить, как это указа- но на рисунке, к воэ- иикцовению либо Гс штамма с иптактным 1нецоврежденным) Г- фактором, либо Гс штамма, содержащего Г-фактор с делецией. Органиэация и передача генетического материала 8.
Бактерпалыннй геном В частично диплоидной клетке рекомбинация может происходить между генами бактерии, входящими в состав Епэлемента, н генами гомологичного участка бактериальной хромосомы, Единичный кроссинговер приводит к включению Епэлемента в бактериальную хромосому н образованию клетки типа Н1г с дупликацией генов, содержащихся в Г'-элементе. Двойной кроссинговер приводит к образованию клетки Ептнпа, в которой пронзен~ел обмен маркерами между бактериальной хромосомой и Гпэлементом, Подвижные генетические элементы (транспозоны) Привычные представления о стабильности генетической организации были сильно поколеблены в 70-х годах исследованиями подвижных генетических элементов у бактерий. Первые такие элементы у бактерий получили название инсериионных последоеательностей (1Я) или вставок. У Е.
со!( они были выявлены как причина возникновения определенного типа мутаций. Зти мутации полностью подавляют экспрессию гена, в котором они происходят. Исследование гетеродуплексных молекул, образованных ДНК мутанта и ДНК дикого типа, показало, что инсерционные мутанты содержат участки ДНК, встроенные в молекулу ДНК дикого типа (рис. 8.11). Было обнаружено, что несколько различных встраивающихся последовательностей могут вызывать мутации многих генов.
Некоторые свойства наиболее известных нз этих последовательностей представлены в табл. 8.1. Они различаются размером, но имеют некоторые общие черты строения. На концах содержатся одинаковые или почти одинаковые нуклсотидные последовательности, расположенные, однако, в обратном порядке. В случае 151, например, концевые последовательности содержат по 23 нуклеотида, !8 из которых одинаковы для обоих Рнс. 8.1!. Электронная микрофотография гетеролуплсксной молекулы ДНК !да)+)Хда13. Одноцспочечная петля (указана стрелкой)-зто вставка 182 в гене да( (АЬтеа А., дсгаьа 1).
(!975), Мо!. Оеп. Оспе!., 136, 233.1 т-!2ц Организация и передача генетического материала 242 Таблица 8.1. Хп)пщтеристика инссрппонных последовательностей Числа общим п.п. и пппертпрппаппом нппгере Длина понтере и ДНК-мпепепп !п.и.) пеппе Чае о копий и ппе пе Длина е. сок !п.а.) 18,)23 5-8 копий аа хро- мосому 5 на хромосому, 1 на г 768 !82 32)41 1327 5 на хромосому, 1 на г !83 1400 32/38 3 ипн 4 16718 184 ! плн 2 копии на хромосому Известна только и фатах 2 и Мп 1400 !Б5 1195 15/16 !810 1850 18 1329 1533 5700 17)23 8/9 35 ! на Р, ! ппи более на хромосому концов.
Кроме того, когда инсерция встраивается в ДНК-мишенгн небольшой участок последовательности ДНК-мишени повторяется около каждого конца ннсерции. Эта повторяющаяся последовательность ДНК, окаймляющая инсерцию, содержит обычно от 5 до 9 нуклеотидов. Инсерционные последовательности обладают следуюшими генетическими свойствами: !. Наиболее характерная особенность-это способность перемещаться по геному. При.
этом происходит репликация ннсерционной последовательности: исходный экземпляр остается в прежнем сайтс, а копия встраивается в мишень. Сайты-мишени, куда встраиваются инсерционные последоватезьности, вообще говоря, почти не обладают специфичностью. Функции, обсспечиваюшие способность к псремешению (транспозицни), закодированы в самой инсерционной последовательности и жестко регулируются, поскольку транспозиция представляет собой редкое событие, происходяшее на порядок реже, чем сами спонтанные мутации.
2. Инсерционные последовательности могут точно вырезаться; при этом происходит реверсия 18-индуцированной мутации к дикому типу. 3. В сайтах, смежных по отношению к инсерции, возникают делсции бактериальных генов (рис. 8,12), 4. В смежных по отношению к инсерции сайтах происходят инверсии бактериальных генов. 5. Инссрцнонныс последовательности обеспечивают взаимодействие между такими генетическими элементами, как Г-фактор и бактериальная хромосома. Возможные механизмы реализации этих свойств мы обсудим в гл.
!4, а здесь лишь прокомментируем последнее свойство. Физическая карта Г-фактора Е. сой изображена на рис. 8,13, А. Она содержит 94 500 н.и., в се состав входят гены, обеспечивающие коньюга- 243 8. Бакэиериальный веком Рис. 8.12. Цветными линиями обозначены делеции, индуцируемые элементом 18! в да1-опероие Е. сод. ционный перенос хромосом (гены па), и гены, обеспечивающие репликацию самого Г-фактора. Кроме того, карта включает четыре инсерционных последовательности: лве 183', одну последовательность 182 и одну, так называемую уб. Эти последовательности представляют собой сайты, которыми г-фактор встраивается в хромосому бактерии, что и приводит к возникновению клетки Н1г.
Свидетельствующие об этом „Ф. цф+ъаь тееэ а о х эп ф !!з!э 16* Рис. 8.13. и. Физиче- ская карта Г-фактора Е. са11, на которой изображена локализа- ция генов, необхо- димых лля передачи хромосомы, и 18-эле- менты, ответственные за интеграцию Р-фак- тора в бактериальиую хромосому. Е. Физиче- ская карта фактора устойчивости, на кото- рой указаны области гомологии с Г-факто- ром и сайты устойчи- вости к некоторым ан- тибиотикам, окаймленные 18-эле- ментами и образую- щие транспозоны. Обратите внимание на то, что транспозон ТпЗ, несущий ген а!ир, представляет собой часть более крупного траиспозона Тпа. !з! эиаА агоС К ТЕ 0 Г сып рЧ! апк ьш ипв кк та4 кл 244 Организация и передача генетического материала данные были получены при изучении структуры Гьэлементов посредством гетеродуплексного картирования.
В ДНК Г'-элемента бактериальная ДНК, интегрированная в Г-фактор, отделена с обеих сторон от ДНК Г-фактора идентичными инсерционными последовательностями. Способность Г-фактора встраиваться в различные участки хромосомы Е. сой может быть обусловлена двумя событиями: кроссинговером между инсерционными последовательностями, входящими в состав как Г-фактора, так и бактериальной хромосомы, либо транспозицией инсерционной последовательности Г-фактора в мишень бактериальной хромосомы, приводящей к слиянию двух отдельных кольцевых репликонов в один (см. гл. 14).
Инсерционные последовательности относительно невелики и кодируют лишь функции, необходимые для их транспозиции. Второй класс подвижных элементов, так называемые трангпозоны (Тп), содержат кроме того гены, не имеющие отношения к транспозиции, но сообщаюшие важные свойства клеткам бактерии-хозяина. Структурные свойства некоторых транспозонов представлены в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
