Айала, Кайгер - Современная генетика - т.1 (947304), страница 47
Текст из файла (страница 47)
8.2. Некоторые транспозоны, например Тп5, содержат на каждом конце известную инсерционнуи> последовательность. Эти последовательности могут быть как одинаково,так и противоположно направленными. Другие транспозоны на концах содержат простые инвертированные повторы, по размерам близкие инсерционным последовательностям. Тот факт, что две одинаковые инсерционные последовательности могут функционировать согласованно, обеспечивая транспозицию инвертированного участка ДНК, как в случае Тц5, свидетельствует о том, что другие транспозоны, в настоящее время устроенные по-другому, могли эволюционно возникнуть из такой структуры в результате утраты большей части внутренних участков исходной предковой инсерционной последовательности.
Так же как и в случае инсерционных последовательностей, перемещение транспозонов приводит к образованию повторов в последовательности ДНК-мишени по обоим концам транспозона. Впервые транспозоны были обнаружены, когда оказалось, что некоторые гены устойчивости к антибиотикам связаны с инфекционными факторами устойчивости. Обшая структура факторов устойчивости изображена на рис. 8.!З,Б. При исследовании гетеродуплексной ДНК, образованной ДНК Г-фактора, и фактора устойчивости обнаружена гомология по всей области гга-генов, что свидетельствует об эволюционном родстве этих структур.
Последовательность ДНК, кодирующая устойчивость к тетрациклину, гег, обрамлена элементами!Я 3 и встроена в область гомологии фактора устойчивости и Г-фактора, В негомологичной области карты локализованы гены, кодирующие резистентность к ампициллину (атр), сульфонамиду (зи(), стрептомицину (згг), хлорамфениколу (ст() и канамицнну (згап). Эти гены устойчивости порознь или группами обрамлены 18 элементами или другими инвертированными повторами (указаны стрелками на рис. 8.13,Б).
Отдельные гены устойчивости например, гег или атр, могут переноситься в другие эписомы или плазмиды, а также в хромосомы фагов и бактерий, почему и возник термин транспозон. Наиболее крупный из известных транспозонов — это умеренный бактериофаг Мп. Мп может в форме профага встраиваться в любое место генома Е. сой, ннактивируя гены, оказавшиеся на месте мишени. При литическом развитии Мп ДНК для репликации должна быть встроена 8. Бактернальный геном 245 Длина повтора в ДНК-ме- шена !н.
н.) Обусловливает устойчивость Длина 1н. и.) Чнсло общих н.п. в ннвер тнрованном повторе Транспоэон Тп 1, Тп 2, Тп 3 Тп 4 4975 20500 К ампицнллнну К ампицнллииу, стрептомнцину, сульфонамиду К канамицнну Включает Тп 3 мало 9 Концы Тп 5 представляют собой противоположно ориентированные инсерцни 1850 5400 8/9 Тп 5 Тп 6 Тп 7 4200 14 000 2638 18723 Тп 9 Тп 10 9300 17ДЗ К тетрацнклнну Тп 204 2457 ! 8/23 Тп 402 7500 Тп 501 Тп 732 7800 1! 000 3! 00 2088 Тп 903 Тп 1681 1050 18/23 9 9 Концы Тп !681 представляют собой ннсерцин 18! 5 Бахтернофаг Мн нет в хромосому хозяина.
Вьщеленная из фага Мп ДНК содержит, кроме линейного генома фага, присоединенные к каждому его концу короткие случайные последовательности ДНК бактерии-хозяина. В случае, когда участок бактериальной хромосомы заключен между двумя Мн-уеномами, он может транспозироваться целиком. Интересно, что впервые подвижные генетические элементы были описаны Барбарой Мак-Клинток еще в 1951 году на кукурузе. Она назвала их контролнруюи)нмн элементами, поскольку они встраивались по соседству с некоторыми генами, в частности, генами, определяющими пигментацию зерен, и оказывали влияние на этот признак растения.
Мак-Клинток описала также способность контролирующих элементов Таблаца 8.2. Характеристика некоторых транспозонов К канамицнну К триметопрн- му, стрептоми- цину К хлорамфенн- колу К хлорамфени- колу К тримстопрн- му К ионам ртути К гентамнцнну, тобрамнцнну К канамицнну К тенлоустой- чивому энтеро- токснну 9 Концы Тп 9 представляют собой одинаково ориентированные ннсерцин 181 9 Концы Тп 1О представляют собой противоположно ориентированные ннсерцнн 1810 Организация и передача генетического веатериала перемещаться по геному.
В настоящее время стало ясно, что подвижные генетические элементы составляют неотъемлемую часть генома как прокариотических, так и эукариотических организмов. Описание структуры этих элементов на молекулярном уровне началось с црокариот, поскольку соответствующие методы исследования ДНК прокариотических организмов были разработаны в 70-х годах, тогда как метод рекомбинантных ДНК, позволяющих на том же уровне исследовать ДНК эукариотических организмов, стал доступен лишь в 80-х годах.
Вспомним о подвижных элементах в гене в)в)ге дрозофилы (рис. 6Л 7). Генетическое картирование Е. сой Метод прерванной конъюгации удобен при физическом картировании генов, довольно удаленных друг от друга, но не может использоваться при картировании маркеров, находящихся на близком расстоянии.
Такие покусы картируют посредством рекомбинационного анализа, основанного на тех же принципах, которые были использованы при постановке трехфакторных скрещиваний (гл. 5 и 7). Для рекомбинационного картирования требуется клетка реципиента с кольцевой ДНК хромосомы и ДНК донорной клетки. ДНК клетки-донора может вводиться в клетку реципиента различными способами: с помощью Н1г-хромосомы (при колаюгиции), вместе с фагом-вектором (гнралсдукция), или путем прямой передачи ДНК из клетки донора в клетку-реципиент, как это описано в гл.
4 в отношении пневмококков (глралсфоржацця). Образующаяся при этом частично диплоидная клетка называется мерозиголюй. Мерозиготы нестабильны, поскольку донорная ДНК представляет собой фрагмент целого репликона. Генетические < Сейч селектируемого обмена Вероятные свйтм несенектнруеммх обменов число рекомбннвнчов ЬС цветаев рекомбннвннн межну В н С = число рекомбннвнтов С Рис. 8.14.
Генетическое картированне посредством рекомбииацнопного ана- лиза мерозвгот, возникающих в ре- зультате коньюгацнн. Отбирается дн- стальный маркер С. Расстояние ив генетической карте между В н С определяется как умноженное на 100 отношение числа рекомбипантон ЬС к числу рекомбииантов С. Поскольку в отличие от скрещивания между мейотнческими организмами, рецн- проквые рекомбинавты в таком скрещивании це образуются, расстоя- ния на генетической кар~с, опреде- ляемые таким образом, нс анало- гичны расстояниям, определяемым при скрещивания мейотических орга- низмов. 8. Бактериальный гено.и 247 маркеры, содержащиеся в донорной ДНК, могут реплицироваться и сохраниться в потомстве, только если они попадают в репликон клетки- реципиента в результате рекомбинации. Как показано на рис.
8.14, для того, чтобы часть донорной ДНК встроилась в хромосому реципиента и при этом сохранилась кольцевая структура хромосомы, требуется два (или даже несколько) кроссинговеров. Конъюгационное картирование Когда производится картирование мерозигот типа Г, образовавшихся при конъюгации с клетками НГг, полезно знать порялок попадания фланкирующих маркеров в клетку Р . Картирование выполняется посредством отбора по дистальному маркеру С (рис. 8.14). Эта процедура гарантирует участие в конъюгации всех интересующих нас маркеров.
Частота появления неселективных маркеров у отобранных рекомбинантов используется для определения расстояния на карте от неселективного маркера до С, как это изображено на рис. 8.14. Например, тесно сцепленные мутации, влияющие на способность утилизировать лактозу в качестве источника углерода (1ас У, (ас2; и (ас1) в реципрокных скрещиваниях 6 и 7 передаются определенным штаммом НГг после маркера рго+, но до маркера а!Ге СкРещиваиие 6: НГг, Ук л,»~ 1, +а»(е+ гагх х »я г» 1з аг(е СкРещивание 7: НГг, Ук 4» 1з аае хтгг х Р, Ук У» Гз а!(е зггк. Рекомбинанты а!Ге хггк отбираются при посеве на агар с глюкозой и стрептомицином.
Представленные в табл. 8.3 данные основаны на анализе генотипа более чем 10000 таких рекомбинантных колоний, от- Таблвяа 8.3. Частоты иксе!щктивиых маркеров среди рекомбииаитов асс»мг, образуемых мерозиготами Скрьщиппнвп 6 Скрпщппьнп» 7 НГг Ук 2» 12 аае+ нг Р У ~к 22 1; а»(л лгг Участок: 1 2 3 4 Среди рекомбииаитов а!(е~лгг (кроссииговер в 4): А. 22".',— Укд» (кроссииговер в 2 или 3) Б. 2,3",,'-Удк2» 1»з (кроссинговер в 1) Г. 0,22г'„- Ук2» 1, (кроссииговер в 1 и 2 и слева от У) по лисов е., ны!тап е д !96!. я»кпа1ку апс ььь сеп»псь ог Васгспь, Асадеппс Ргьь», г»ьв тога, р. 229. В. 020~„' — УкХ» 1, (кроссииговер в 2 или 3 и слева от У) Г.
0,048"~,' - УкЛ» 12 (кроссииговер в 1,2 и 3) НГг Ук »,„12 а8е лггз Г Ук 2» 1!» аае лп Участок 1 2 3 4 Спели рекомбииаитов аае" ьо (кроссииговер в 4): А. 26»г„-У„Л»' (кроссииговер в 2 или 3) Б. 1,9', — У~~У»» (кроссииговер в 2 или 3 и ! и слева от У) В. 1,4",; — Укг» 12 (кроссивговер в 2] Скрешивание б ЦЙ' У 2» 1+ ай' Пга — э Уг с 1 аке У+ 7 1 ай У+ Л 1 айе ейа У Е' 1+ ааег е!га Уг с 1 аае- Скрешивание 7 У+ Л 1 ай+ Ига — > Я~ 1 У 2» 1+ аае е1га У Ее 1» ай- Нг" У Ег Р аае У- Ег 1» ай- Щ51 У 7." 1+ айг ига Н6' У 2' 1» ааег егга Р»)йра Уг Е 1 аае~ егга У+ Е 1 ааег е1га Ж У~ В 1 ааег егга Ф~ Ряс. 8.15.
Образование селективных и несе- лективных рекомбииантных генотипов в скрешиваниях б и 7 из таблицы 8.3. Все рекомбинанты содержат ген айе+ (кроссиее- говер обозначен цветной стрелкой). Другие Р Уг Л- 1 ай+ ен" Р уг 2» 1» айг Ига Р У- 2+ 1- ай' е!»" Р У+ Ег 1 а)ег Ига Р У+ Вг 1 ааег е1га *Р У Ег 1 айе' е!га Р Уг Лг 1 айе+ е1г'е возможные обмены обозначены черными стрелками. Пунктирными стрелками обозна- чены кроссинговеры, положение которых по отношению к гену 1ас1 ие определено.
8. Биктериальный геном 249 !ас гл я„ 2, 2,3 ~1,б"~ аое ого 20 22 Рис. 8.16. Генетическая карта !ое-области Е. сей. Трансдукционное картирование Результаты, получаемые при рекомбинационном картировании мерозигот, желательно подтверждать реципрокными скрещиваниями, как это делалось в случае скрещиваний 6 и 7. Однако создание штаммов Н1г и Р, необходимых для проведения реципрокных скрещиваний, часто дело непростое, и в болъшинстве случаев рекомбинационное картирование у Е. сой производится другим методом, а именно, с использованием мерозигот, возникающих при трансдукции умеренным бактериофагом Р1. После того, как Р1 инфицирует чувствительную клетку Е. сой, развитие может пойти либо по литнческому пути, что приводит к появлению печатанных на чашки с питательной средой, позволяющей идентифицировать различные фенотипы Ьас.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
