Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 181
Текст из файла (страница 181)
Наконец, осуществляешься сшивка новых цепей, которые становятся ковалентно замкнутыми. Существование механизмов катящегося кольца и 1)-петель способствует пониманию общего принципа Рнс. ЗЬ!4. Катящееся кольцо порождает мультимериый одиоаелочечиый конец (воторый может быть превращен в лвухцелочечиую ДНК путем синтеза комплемеитариой цепи; это иа рисунке ие показано). Часть 1Х. Сохранение ДНК в ряду поколений 406 Ь цепь Н.цепь Репл цируююа цепь Вьлеснне ая це распро траннетс за о ку анапа; на инашсл синтез Точка пампа комппемлт арн цепи Мо * упасср*ш ю мшт епол ую цель Кольцо замк уто Кольцо за к ут Разрывы ваш взю ь Чт Новая цепь Расшире е О петли Выте еман ц пь репликации. Точкой начала репликации может быть последовательность ДНК, которая служит для инициации синтеза ДНК при использовании одной цепи в качестве матрицы.
Раскрытие спирали не обязательно ведет к инициации репликации на другой цепи. Она может иметь свою собственную точку начала репдикации. П-петля образуется в тех случаях, когда точки начала репликацин двух цепей отделены некоторым расстоянием. На основании этого естественно заключить, что точка начала, которая служит для инициации репликации обеих цепей, так специфически ведет себя благодаря своей собственной организации, т.е. благодаря тому что точки начала репликации обеих цепей локализованы в одной и той же области. Такая ор~анизация также определяет, будут ли репликационные вилки двигаться однонаправленно или двупаправленно.
Рнс. 31 15. В мнтохондривльной ДНК млекопитающих, нмеютпей отдельные точки начала для репднкапнн квждой нз пеней, О-петля представляет собой стабильную структуру. Несовместимость пдазмид связана С ЧИСЛОМ ИХ КОПИЙ Плазмиды эгоистичны Завладев бактериальнои клет кой, плазмида старается предотвратить проникновение и размножение в ней любой другой плазмиды того же типа. Для этого используются два независимых механизма: поверхностное исключение и пдазмидная несовместимость. Поверхностное исключение определяет неспособность плаэмид внедряться в клетки, уже несущие другую плазмиду тото же типа. Эффект проявляется на поверхности бактерии и характеризует систему, используемую при переносе плазмид. В случае полово~о фактора Е.
сой поверхностное исключение достигается путем подавления выхода ДНК из клеток бактерии-хозяина. Таким образом, это связано скорее с контролем эмиграции, а не иммиграции. Несовместимость имеет отношение к регуляции числа копий плазмид. Группы совместимости определяются как группы плазмид, члены которых не способны сосуществовать в одной и той же клетке бактерии. Присутствие плазмиды, относящейся к одной группе совместимости, не влияет на выживаемость плазмиды, принадлежащей к другой группе. Таким образом, только один репликон данной группы совместимости может быть сохранен в бактериальной клетке, но он не взаимодействует с репликонами других груутп Рхотя в неблагоприятных условиях онн могут конкурировать за «жизненное пространство»).
Модель негативного контроля плазмидной несовместимости основывается на предположении, что контроль числа копий достигается путем синтеза репрессора, определяющего число точек начала репликации. (Формально она не отличается от модели «титрования», предложенной для обьяснения регуляции репликации бактериальной хромосомы.) Введение новой точки начала репликации в составе плазмиды той же группы совместимости имитирует результат репликации резидентной плазмиды; теперь присутствуют две точки начала репликации. В результате любая дальнейшая репликапия предотвращается до тех пор, пока две плазмиды не разойдутся в разные клетки и таким образом не будет восстановлено точное дорепликационное число их копий. Число копий может быть увеличено или уменьшено в результате мутаций.
Такие мутации важны, так как с их помощью удается идентифицировать у енетнческий локус, контролирующий число копий плазмиды и изучать используемый для этого механизм. Мутации, ответственные за число пдазмидных копий, влияют также на несовместимость, указывая на ее связь с числом копий. Система контроля числа копий и несовместимость наиболее изучены у плазмиды Со)Е1 Е. сов. Прежде чем рассмотреть эту систему, мы должны кратко остановить- чь ь 31.
Реплнкон: единица репликации 407 ЖУЮМЪЯМЯЯ6~%Я6Ю~ЪЯЮЬЯ6~%МЯЛ6~%Я Инициация Точка зеапа ЖЯ~у '~ЪУЮЪМХЪЮ,~%ЪЯЮ'.Ь~Ъ%ОЮЪМ Иниц ац я транскрипции Ж%ЮЮМУМЪЯ6~ЮЮМЪ~у Транскрипция иинует то ку наеапа НКаза Н ра резает РНК Снипа ЛНК натитается а 3 ОН-конце РНК ся на механизме инициации репликации в точке начала Со1Е1.
События, относящиеся к этому процессу, показаны на рис. 31.16. Репликация начинается с транскрипции РНК, которая инициируется на расстоянии 555 пар оснонаний, расположенных против течения репликацин, от точки начала. Транскрипция продолжается через точку начала репликации.
Фермент РНКаза Н (чье название отражает специфичность в отношении субстрата: РНК, сгибридизованной с ДНК) отрезает транскрипт в точке начала репликации. Образуется 3'-конец, использующийся в качестве затравки для синтеза ДНК. РНК-затравка находится под влиянием двух регуляторных систем. Одна из них использует белок, кодируемый расположенным рядом локусом, другая — включает синтез РНК, комплсментарной затравке.
Небольшой белок (63 аминокислотных остатка), кодируемый геном юр, локализован на некотором расстоянии от точки начала репликации по направлению хода репликвции. Белок Вор подавляет образование затравки. В настоящее время механизм этого подавления неизвестен, однако вероятно, что в данный процесс вовлекаются последовательности, находящиеся по ходу репликации сразу же за точкой начала инициации загравки. Независимо от характера молекулярного взаимодействия с этими последовательностями, его результатом является уменьшение числа копий плазмиды. В той же области ДНК Со!Е1 синтезируется другой вид РНК. Это РНК 1, молекула размером около 108 оснований, кодируемых цепью, противоположной той, которая кодирует РНК-затравку.
Рис. 31,17 иллюстрирует взаимосвязь между РНК-затравкой и РНК 1. Молекула РНК 1 имеет конец вблизи сайта, в котором инициируется РНК-затравка. Следовательно, РНК 1 комплементарна 5ьконцевой области РНК-затравки. Молекула РНК, которая выполняет некую функцию за счет комплементарности с другой РНК, кодируемой в той же области, может быть названа канпурнаранскрипМутации, которые уменьшают или элиминируют несовместимость, могут быть получены прн отборе плазмид той же ~руины по их способности к сосуществованию. Мутации группы Со!Е! картируются в области перекрывания между РНК 1 и РНК-затравкой, причем РНК-затраака 1вбь асноааний1 Ряс.
31 16. Репликация ДНК плазмипы Со1Е! инипиируется разрезом я РНК-затравке в результате которого образуется 3цОН- конец четыре из них обусловлены заменой О-- С на А- — Т, одна-обратным изменением. Так как эта область представлена в двух различных РНК, любая (или обе) из них может быть вовлечена в выражение этого эффекта. Добавление РНК 1 к системе репликации ДНК плазмиды Со!Е! 1п уйго вызывает подавление синтеза РНК- затравки. В то же время присутствие РНК 1 инициации или элонгации синтеза РНК-затравки не подавляет. Следовательно, РНК 1 предотвращает образование 3'-конца РНК-затравки, порождаемого при участии фермента РНКазы Н.
Наиболее вероятно, что в основе этого явления лежит спаривание оснований РНК 1 и РНК-затравки. Обе молекулы РНК имеют одну и ту же вторичную структуру в этой области, отличающуюся двумя двухцепочечными шпильками с одноцепочечными петлями. Мутации несовместимости локализованы именно в этих петлях.
Можно предположить, что первой ступенью в спаривании оснований между РНК 1 и РНК-затравкой служит контакт между неспаренными петлями. Такое спаривание может быть нарушено из-за мутации в одной из родительских плазмид, приводящей к появлению различий в последовательностях РНК 1 и РНК-затравки. Каждая РНК 1 будет продолжать спариваться с РНК-затравкой, кодируемой той же плазмидой, но может оказаться неспособной спариваться с РНК-затравкой, кодируемой другой плазмидой.
Каким образом спаривание с РНК 1 препятствует разрезанию, способствующему образованию РНК-затравки? Возможная схема этого процесса приведена на рнс. 31.18. В отсутствие РНК 1 РНК-затравка имеет вторичную структуру, при которой ее 5ьконцевая область спарена с какой-то другой частью молекулы.
Вмешательство РНК 1 изолирует 5ьконец потенциальной РНК-затравки, РНК 1 (! Оа аснопаний1 То~ка кацапа 5ПУЖХУОХХСВсчтЖ 1тяЖЖдьргтОЫСтЖттцтстзртэотЬЖЖрптэсцт Рис. 31.17. Последовательность РНК ! комплементарна 5с области РНК-затравки. 408 Часть 1Х. Сохранение ДНК в ряду поколений Рис. 31.!К Спаривание оснований с РНК ! может изменить вторичную структуру последовательности РНК-затравки и таким образом предотвратить разрез и образование ЗчОН-конца.
изменяя ее вторичную структуру. Такая новая вторичная структура каким-то образом мешает осуществлению реакции разрезания, хотя природа такого эффекта остается непонятной. (Предполагалосьч что действие РНКазы Н зависит от узнавания гибридной области РНК вЂ” ДНК, а не структуры РНК.) Модель в какой-то степени напоминает механизм, участвующий в аттенуации транскрипции, при котором альтернативные способы спаривания последовательности РНК позволяют или предотвращают образование вторичной структуры, необходимой для терминации транскрипции, осуществляемой РНК-полимеразой (гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
