Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 32

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 32)

Напротив, в основе этого явления лежат процессы, затрагивающие область единичного перекреста. Механизмы, обусловливающие высокую отрицательную интерференцию, наблюдавшуюся при фаговом скрещивании, оставались неясными до тех гор, пока аиалогич- 141 14. Рекомбинаь)ия Ряс.

14.7. Нормальные и аберраитные аоки, возникающие при скре- щивании мутанта с серыми спорами и штамма дикого типа (черный цвет спор) гриба Уогеагга 2лтгсо1а. А. Изображены по группам обычные ва- рианты расщепления: 1. Проксимальный и ди- стальный варианты, образующиеся в ре- зультате расщепления при первом делении. 11, Варианты чередую- щегося и симметрично- го распределения при расщеплении в ходе второго деления.

Б. Нормальные и абер- рантные вски распреде- лены по группам неза- висимо от симметрии расщепления. В нижней строчке приведены ко- личественные данные, отражающие частоту образования каждого типа веков.(По Кнагй у. ег а1., 1962, Апь 1. Во1., 49, 697.) А Прсксямлльный Лястьльиьж ь, и 4ьм~л 15 Зь: 5пь 20 2ыбт 13 лгы 4Ы 127 000 5ь:З~л 108 йь:2В 98 ное явление не было обнаружено и изучено у грибов и связано с другим процессом, получившим название генной конверсии. У грибов все продукты мейоза представлены в виде группы спор, расположенных внутри аска (см. гл. 5). При скрещивании двух родительских штаммов, несущих различные аллели определенного гена, оба родительских генома оказываются в равной степени представлены в образующейся диплоидной клетке, которая впоследствии и подвергается мейозу. Диплоидная клетка гетерозиготна — в ней присутствуют одновременно оба аллеля интересующих нас генов.

Можно полагать, что образовавшиеся при мейозе и содержащиеся в одном аске споры будут характеризоваться одинаковым содержанием каждого из двух аллелей, участвовавших в скрещивании. В этом можно убедиться на примере распределения двух аллелей гена, ответственного за пигментацию спор у гриба Яогс(аг(а ()щ(со1а. Характер расщепления мутантного (серые споры) и дикого (черные споры) аллелей представлен на рис. 14.7. В зависимости от того, происходит расщепление при первом или при втором мейотическом делении, наблюдается один из вариантов расщепления, изображенных в верхней части рисунка.

Каждый аск содержит по четыре черные споры дикого типа и по четыре серые мутантные споры (4+:4щ"). Однако при анализе болыпого числа асков в некоторых из них обнаруживается аберрантный характер расщепления. Пять типов аберрантных асков изображены на Экспрессия генетического материала ре// аггг /Вг/ с в/ / Центромера 3229/" 142 l / / ! ! / ! / ! / 4 / г ы 23,1 Рнс, 14.8. Хромосома Ч111 5асс)/аготусез сегеивие; показана тонкая структура гена агд4. Межгенные расстояния даны в свнтнморганндах, внутри- генные расстояния — е нуклеотндных парах. (По роде! 5., Мог/инее й., 1969.

Оене1/св, 62, 96.) рис. 14.7 с указанием количественных данных, характеризующих частоту встречаемости для каждого типа. А рпоп' можно было бы полагать, что аберрантные аоки возникают за счет мутаций, превращающих черные споры дикого типа в серые и, напротив, серые мутантные споры в черные в ходе мейоза, Однако внимательное изучение зтого явления показало, что образование аберрантных веков не связано непосредственно с возникновением мутаций Напротив, было установлено, что причина аберрантного расщепления заключена в явлении, связанном с рекомбинацией и получившем название генной конверсии.

Генная конверсия наблюдается у многих организмов, для которых удается обнаружить все или по крайней мере половину продуктов мейотического деления. В частности, ее можно наблюдать у Рговор)/!(а благодаря использованию сцепленных Х-хромосом, позволяющему обнаружить половину образующихся тетрад.

Явление генной конверсии подробно изучалось на дрожжах 5асс)/аготусев сегеей/ае, аоки которых содержат лишь четыре споры, которые в отличие от спор 5ог/(аг(а или )Чеиговрога расположены неупорядоченно. Нормальные аоки, образующиеся из диплоидных дрожжевых гетерозигот, содержат вплели в соотношении 2; 2, а аберрантные аоки — в соотношении 3:1 или 1; 3. Фогель, Мортимер и их коллеги провели детальное исследование конверсии гетероаллелей цистрона агд4 5. сеген(в(ае, кодируюшего фермент аргининсукциназу (рис. 14.8). Благодаря этому исследованию можно сделать три важных заключения относительно природы процесса генной конверсии.

Во-первых, примерно половина всех конверсионных явлений связана с рекомбннацией фланкирующих маркеров. Это доказывает, что конверсия не является результатом случайных мутаций, поскольку нет никаких оснований предполагать наличие взаимосвязи для процессов мутации и рекомбинации. Во-вторых, конверсия характеризуется определенной специфичностью. Гетероаллель дикого типа агд4-4 при конверсии превращается в мутантный аллель агд4-4, а дикий гетероаллель агд4-17- в мутантный агд4-17. Ясно, что случайные мутации не могут проявлять такой специфичности.

В-третьих, соконверсин (одновременная конверсия двух гетероаллелсй) происходит гораздо чаше, чем это можно было бы ожидать для двух совершенно независимых событий. Это свидетель- !4. Рекомбиницпя 143 ствует о том, что конверсионные процессы затрагивают скорее целые участки хромосомы, нежели единичные сайты. Более того, частота соконверсии для тесно сцепленных гетероаллелей (2 и 17) оказывается выше, чем для более отдаленных (4 и 17) (см. рис. 14.8).

И это тоже доказывает, что конверсия затрагивает не единичные сайты, а достаточно протяженные области, поскольку именно в этом случае два сайта скорее могут быть одновременно вовлечены в конверсию, если они находятся рядом, а не на большом расстоянии друг от друга. В Дополнении 143 приведены некоторые данные, подтверждающие правильность сформулированных выводов.

Обнаружение генной конверсии, в частности при образовании асков с соотношением сегрегантов 5:3, а также аберрантных исков с соотношением 4:4 (рис. 14.7,Б), указывает на то, что мейотическому делению предшествует возникновение гетеродуплексных ДНК. Это описываешься в рамках модели Холлидея, основанной на предположении об образовании симметричных гетеродуплексных участков ДНК в ходе формирования структуры креста (рис. 14.1). Если гетеродуплексные участки ДНК перекрываются с участками, обеспечивающими гетерозиготность по данным генетическим маркерам, то в структуре гетеродуплекса будут присутствовать ошибочные, некомплементарные пары оснований. Подобная ситуация схематически отражена на рис. 14.9.

При мейозе и последующем митотическом делении образуются аберрантные аоки с соотношением 4: 4 (тетрада 1 на рис. 14.9). Возникновение асков с соотношением 5: 3 и б: 2 в рамках модели Холлидея объясняется действием системы репарации, которая удаляет неподходящие нуклеотиды в одной из двух цепей и использует вторую цепь в качестве матрицы для репарационного синтеза ДНК. Если исправление некомплементарной пары не характеризуется специфичностью к определенной цепи, то репарация будет с равной вероятностью происходить одним из двух возможных способов. Кроме того, симметричные неправильные пары оснований на каждой хроматиде могут быть репарированы по-разному, а в отдельных случаях могут избежать репарации.

Некоторые возможные варианты репарации и их генетические «последствия», предсказываемые моделью Холлидея, представлены на диаграммах П вЂ” 1У рис. 14.9'. В зависимое~и от того, какие из нуклеотидов подвергаются репарации, наблюдаются конверсия по одному из сайтов, соконверсия или отсутствие конверсии. Некоторые из вариантов при этом имитируют двойной или тройной кроссинговер. Возникновение двойных или тройных перекрестов хроматид приводит к высоким наблюдаемым значениям коэффициента совпадения с и проявляется в высокой отрицательной интерференции, когда эти хроматиды входят в популяцию не- упорядоченно распределенных спор или гамет.

Это означает, что если бы для изучения генетической рекомбинации маркеров, отмеченных на рис. 14.9, использовались случайно выбранные споры, а не целые аоки, то реальная частота генной конверсии могла бы оказаться заниженной. При этом были бы зарегистрированы преимущественно кажущиеся множественные «перекрестью, которые можно было бы интерпретировать действительно как свидетельство в пользу представления о множественном кроссинговере. Истинная же природа этих явлений могла бы так и остаться непонятной.

Далее, обратите внимание на то, что возможны два варианта расщепления крестообразной структуры Холлидея (рис. 14.1,И). Расщепление Экспрессия генетического материала 144 Сайтм г Х А С У 5' 3' Тетрада до кроесинг авера 3' 5' х С ВА У Образование гетеродуютекса Нет рекомбнвавни фланкируююих маркеров Реке мбннацал фланкирующих маркеров С А Т С С А т С Возмоинме варианты репаративной реюмкацни Рис. 14тд В соответствии с моделью Холлидея образование симметричных участков гетеро- луплексной ДНК внутри области генетической гетерозиготности предшествует генной конвер- сии.

Характеристики

Список файлов книги