Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 201
Текст из файла (страница 201)
Частота рекомбинации сильно возрастает (об этом свидетельствует увеличение выхода фага) при определенных мутациях лямбда, получивших название сЫ. Оказалось, что с/пэмутанты несут замены одной пары оснований, Рис. 355Х В РезУльтате стимУлиРУемого КесА-белком обмена цепи между частично н полностью лвухцепочечной ДНК образуется сложная молекула, имеющая ту же структуру, что н промежуточный продукт рекомбинации. 452 Часть 1Х.
Сохранение ДНК в ряду поколений Мейотк е кьп ДНК Скорректирован яя ДНК Спорь ролитепьское стютио ание ейоткчеекий крассккгове Пастмекоткческвп сегрегескя Генная какверся* в результате чего создаются сайты, стимулирующие рекомбинацию. Такие сайты разделяют одну и ту же несимметричную последовательность из 8 пар оснований. В присутствии родственных последовательностей стимулирующий эффект утрачивается; следовательно, любая замена основания в такой последовательности приводит к потере ею способности выступать в качестве «горячей точки». Последовательность сй) встречается обычно в ДНК Е.
сой примерно один раз на каждые 1О тысяч пар оснований. Ее присутствие в ДНК фага лямбда дикого типа, а также в других генетических элементах свидетельствует, что она не существенна для КесА-зависимости рекомбинации. Последовательность сЫ способна стимулировать рекомбинацию в соседних областях, находящихся от нее на расстоянии до 10 тысяч цар оснований. Мы не знаем, какую именно роль она играет в рекомбинации, но возможно, что с)т)-последовательность необходима для инициации илн разрешения рекомбинационных ннтермедиатов. Конверсия гена ответственна за межаллельную рекомбинацию Участие гетсродуплексной ДНК в рекомбинации объясняет многие особенности рекомбинации между аллелями; эти данные послужили основой для разработки модели рекомбинации с участием гетеродуплекса. Когда было открыто явление межаллельной рекомбинации, предполагали, что она осуществляется с помощью того же механизма рецнпрокной рекомбинации, который используется для более удаленных покусов, однако в этом случае при образовании реципрокной пары рекомбинантных хромосом между локусами происходит отдельное событие разрыва н воссоединения.
Следует отметить, что образование гетеродуплексной ДНК само по себе может привести к рекомбинационному событию. Удобным объектом для изучения последовательных стадий рекомбинаций служат грибы-аскомицеты, так как у них продукты одного мейотического деления удерживаются вместе в одном аске. Более того, четыре гаплоидных ядра, образуемые в результате мейоза, распо- Рнс.
35АЦ Механизм образования спор у Азсотусегез позволяет определить генетический состав каждой нз цепей ДНК, участвующих в мейозе. Рекомбинапионное сабы~ив велет к образованию гибридной ДНК в области, ограниченной прямоугольником. Последующая генетическая судьба локуса в этой области указана вертикальной линией. Если одна из гибридных молекул ДНК подвергается коррекции, споры иьжюют соотношение Зта "кт Если обе молекулы коррейтруются одинаковым способом, соотношение будет З:б Каждая спора представляет одну цепь ДНК, поскольку дополнительная репликация происходит между мейозом и образованием спор.
ложены в линейном порядке. Следующий за мейозом митоз дает линейную серию из восьми гаплоидных ядер. На рис. 35.10 показано, что каждое нз этих ядер соответствует одной из восьми цепей четырех хромосом, образуемых при мейозе, и представляет ее генетические особенности. Мейоз в гетерозиготе приводит к образованию четырех копий каждого аллеля. Анализ спор в большинстве случаев свидетельствует об этом. Однако встречаются аоки с ненормальным соотношением спор. Этот факт можно объяснить образованием и коррекцией гетеродуплексной ДНК в области, в которой аллели различаются.
Допустим, что два аллеля отличаются одной точковой мутацией. Если произойдет обмен н образуется гетеродуплексная ДНК, две цепи этого гетеродуплекса будут ошибочно спарены в сайте мутации. В результате окажется, что каждая цепь ДНК несет раздичную генетическую информацию. Если не происходит изменения в последовательности, цепи разделяются в последующей репликации.
причем каждая дает начало двухцепочечной молекуле, которая сохраняет свою информацию. Это ведет к соотношению 4:4, при котором порядок спор изменев из-за одноцепочечных обменов. Такое соотношение названо постмейотической сегрегацией, так как ее наличие зависит от разделения цепей ДНК при репликацни, которая следует за мейозом. В некоторых веках наблюдается соотношение 3: 5 илн 2:6, т.е. одна или две споры вместо одного аллельного типа имеют другой тип. Это может быть обусловлено коррекцией неправильно подобранных пар в гетсродуплексной ДНК. Если репарирующая система узнает неправильно спаренные основания в гетеродуплексной ДНК, она может вырезать и изменить одну из цепей, восстановив комплементарность. Такое событие приводит к изменению цепи ДНК, представляющей один из аллелей, превращению ее в последовательность другого аллеля.
Если зто происходит только в одном из рецнпрокных гетеродуплексов, возникает соотношение 3: 5 илн 5:3 (в зависимости от направления конверсии). Если оба гетеро- дуплекса подвергаются коррекции одинаковым способом, возникает соотношение 2;6 или 6: 2. Процесс коррекции 35. Восстановление и рекомбинации ДНК Специализированная рекомбинация узнает специфические сайты Переход ДНК фага лямбда из одного жизненного цикла в другой включает два типа событий. Во-первых, способ выражения генов регулируется, как описано в гл. 1б.
В период лизогении устанавливается и поддерживается репрессия операторов; во время литического цикла репрессия отсутствует. Во-вторых, физическое состояние ДНК различно в лизогенном и литнческом состояниях; взаимопревращение этих состояний обеспечивается сайтопецифической рекомбинацией. В литическом,цикле ДНК фага лямбда существует ха в инфицированной бактерии в виде независимой кольце' ':вой молекулы. Когда бактерия находится в лизогенном Состоянии, фаговая ДНК представляет собой составную чйуть бактериальной хромосомы (названную профагом), 'Ч, Чт(тры лизогенизировать бактерию, свободная ДНК фага -'.,лямбда должна внедркгься в ДНК клетки-хозяина. Исключение профага из хромосомы бактериальной клетки выводит ее из лизогенного состояния и обусловливает лизнс. Внедрение и исключение осуществляются посредством рекомбинации в специфических локусах бактериальной и фаговой ДНК, получивших название сайтов присоединения или ии-сайтов (от англ.
аггас)глтелг). В бактериальной генетике сайт присоединения ДНК фага лямбда называется аггх; этот локус был определен по наличию в нем профага Х в лизогенных штаммах и по локализации мутаций, прецотвращаюших интеграцию фага лямбда. Реакция рекомбинации изображена на рис. 35.11. Сайт присоединения на бактериальной хромосоме, обозначенный как аиВ, представлен компонентами последовательности ВОВ'.
Сайт присоединения на фаговой ДНК, аиР, состоит из компонентов РОР'. Последовательность О является общей для аггВ и аггР и представляет собой сайт реципрокной рекомбинации между ними. Поскольку -О Бактерналенал днк в гв' анв Интаграннн ая тнр ~ 1ат Иенлюеенне ~нр РОВ' вор' аин ап г Прафаг Рис. 35.11. Ко ванный нрофа сайтамн ассР рекомбинации получил название конверсии гена; о нем свидетельствуют отклоняющиеся от нормы соотношения. (Равновероятно любое направление конверсии, но могут существовать аллельспецифичные эффекты, обусловливающие предпочтительность какого-то одного направления.) Конверсия гена не зависит. от кроссинговера, но когн релирует с ним.
Большая чаеть' аномальйых веков появляется в результате генетической рекомбинации между двумя маркерами с каждой стороны от сайта межаллельной генной конверсии. Именно так и должно быть, если ненормальные соотношения возникают вследствие образования гетеродуплексной ДНК с примерно равной вероятностью разрешения структуры с участием рекомбинации нли без нее (как показано на рис. 35.2). Подразумевается, что хромосомы грибов инициируют кроссинговер примерно в два раза чаще, чем можно ожидать для отдаленных генов.
В пределах гена рекомбинация между двумя сайтами происхолнт, когда образуется гетеродуплексная ДНК или встречается коррекция в одном, но не в другом сайте. Таким образом, межаллельная рекомбинация проявляет то же свойство, что и конверсия гена: она не обязательно связана с реципрокной рекомбинацией между фланкирующими маркерами. Почему же этот процесс позволяет построить линейную генетическую карту при рекомбинации в пределах гена? По-видимому, чем ближе лежат два сайта друг к другу, тем больше вероятность того, что они будут претерпевать совместную конверсию в том же отрезке гетеро- дуплексной ДНК. В этом случае оба сайта подвергаются коррекции в одном и том же направлении, которая нарушает соотношения генотипов, появляющихся при скрещивании, но не приводит к рекомбинации между маркерами.
льцевая ДНК фага преврашаетсл а ннтегрирог а результате рецнпрокной рекомбинации между н ргтв; лрофаг исключается путем репнпрокной между сайтами аи1. и агтК Гетеродуплексная ДНК может иметь длину, поддающуюся оценке. Некоторую информацию о размере участка ДНК, на которой происходит коррекция, можно получить при анализе последовательностей, принадлежащих одному кластеру. Обычно продукты рекомбинационного события разделяются и становятся недоступными для определения последовательности их ДНК. Однако в том случае, если неравный обмен произошел между двумя членами одного кластера, как было показано на рис. 21.3, гетеродуплекс может сформироваться между двумя неаллельными генами.
Такой гетеродуплекс может подвергнуться генной конверсии в направлении последовательности одной из его цепей. В результате произойдет превращение последовательности одного из неаллельных генов в последовательность другого. Подобный гетеродуплекс может образоваться посредством прямой реакции между двумя копиями гена на одной и той же хромосоме. Присутствие более одной копии гена на хромосоме дает возможность проследить за этими событиями. Например, если образование гетеродуплекса и генная конверсия происходят и при этом захватывается часть гена, эта часть может иметь последовательность, идентичную или родственную другому гену, в то время как остающаяся часть проявляет большую дивергенцию.
Установлено, что генная конверсия может захватывать до нескольких тысяч оснований. 454 Часть 1Х. Сохранение ДНК в ряду поколений ап кп Рис. 3542. Незаконная рекомбннация между сайкам а профаге я сайтом я бактериальной ДНК ведет к исключению зрансдунирующе1о фага, в котором бактериаяьные гены заместили некоторые фаговые гены. фаговая ДНК имеет форму кольца, рекомбинационное событие ведет к ее внедрению в бактериальную хромосому в виде линейной последовательности. Профаг ограничен двумя новыми агг-сайтами, продуктами рекомбинации.
Обычно при изображении карты слева указывается ап1., состоящий из ВОР', и справа — аггК состоящий из РОВ'. В более ранних описаниях рекомбинационной модели два сайта, апВ и апР, представляли в виде двухполовинчатых структур, В.В' и Р.Р'. Точка между ними означала точку кроссинговера. Считали, что реакция происходит между сайтами, полностью лишенными гомологии. Позднее генетические данные гюказали, что должна существовать и некоторая гомология между ац-сайтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
