Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 204
Текст из файла (страница 204)
О распространенности подобных событий среди эукариот можно судить на основании общего структурного сходства и разнообразия в локализации аналогичных элементов (гл. 37 и 38). Каковы последствия присутствия в геноме транспозирующихся последовательностей, способных к воспроизведению и перемещению? Возможные преимущес~ва, создаваемые для организма транспозонами, связаны с их способностью инцуцировать прямым или косвенным путем перестройки.
Событие транспозиции само по себе может вызывать делеции,инверсии или способствовать переносу последовательности хозяина в новое место на хромосоме. Транспозоны могут создавать в клеточных системах частичные области гомологии, поскольку их копии в разных местах (даже на разных хромосомах) обеспечивают возможность реципрокной рекомбинации. Такие обмены могут приводить к делециям, инсерциям, инверсиям или трапслокациям. Транспозирующиеся элементы играют активную роль в эволюции некоторых бактериальных плазмид. Компоненты плазмид могут объединяться друг с другом с помощью реакпий, включающих узнавание последовательностей транспозона. Интеграция Р-плазмиды (полового фактора) Е со!1 в бактериальную хромосому часто осуществляется с помощью КесА-зависимой реципрокной рекомбинации между транспозоном в плазмидной ДНК и гомологичным транспозоном в бактериальной ДНК.
Геномы клетки или фага иногда используют транспозон в собственных целях. В этом случае элемент становится статичным и играет роль в регуляции, участвуя в специфических событиях, подобных транспозиции. Примеры с 8а1топе)1а и фагом Мп показывают, чго регуляция может включать инверсию специфического сегмен га ДНК, осуществляемую посредством рекомбинационного механизма, связанного с транспозицией. Эти процессы проявляют некоторое сходство с интеграцией фага лямбда. Таким образом трапспозиционные механизмы принимают участие в пелом ряде событий, от соединения негомологичных последовательностей ДНК до обеспечения специфических рекомбинационных процессов. Следует отметить, что значение транспозонов для природной селекции еще неясно.
Существует предположение, что (по крайней мере неко горые) транспозирующиеся элементы не дают ни преимуществ, ни вреда клетке, а представляют собой «эгоиспзческую ДНК», занятую только своим собственным размножением. Согласно этой концепции, взаимосвязь транспозона с геномом напоминает отношения между паразитом и его хозяином. По-видимому, распространение элементов путем дупликации и транспозиции уравновешивается теми вредными последствиями, которые оказывает внедрение транспозона, приводящее к инактивации необходимого гена.
Кроме гого, распространение транспозонов может быть ограничено, если их число в клетке становится для нее грузом. Мы должны иметь в виду, что любое транспозиционное 36. Транспозирующнеся элементы бактерий \ событие, обеспечивающее селективные преимущества, например генетические перестройки, обусловливает предпочтительную выживаемость генома, несущего активный транспозон. 459 Открытие транспозиции у бактерий Транспознрующиеся злемензы были открыты при обнаружении вставок (инсерций) нового материала в пределах бактериальных оперонов. Такие вставки локализуются внутри гена и предо~вращают его транскрипцию и (или) трансляцию. Кроме того, они могут проявлять полярный эффект, выражающийся в уменьшении степени экспрессии следующих за ними генов оперона.
Первоначально определенные как негативные мутации, вставки были идентифицированы благодаря тому, что в отличие от точечных мутаций единственной формой реверсий для ннх является делегирование встроенного материала. При сравнении последовательное~ей, присутствующих в различных инсерционных мутантах, оказалось возможным классифицировать несколько дискретных элементов. Каждый тип элемента мог быть встроен в любой ориензации в определенный сайт. Поведение многих транспозонов было прослежено в процессе нескольких циклов транспозиции.
На рис. 36.1 приведена схема, показывающая состояние как донорной, так и реципнентной молекул. Плазмида, несущая транспозон, введена в клетку, которая содержит другую плазмиду без транспозона. Производился отбор реципиентпых молекул, получивших транспозон (например, по ннактивации маркера резистентности к антибиотику в реципиентной плазмиде).
Затем выделяются молекулы плазмидной ДНК донора и реципиента. Их исследование подтверждает, что реципиентная ДНК действительно приобрела вставку транспозона, а донорная ДНК не .утратила сто копию. Таким образом, транспознция связана с образованием дополнительной копии транспозона в рецнпиентном сайте. Транспозицию часто изучают путем выделения многих независимых вставок в селектируемую область мишени. Дальнейший анализ тонкой структуры показывает, существуют ли какие-либо закономерности в селекции сайтов при внедрении. Большинство транспозонов имеют несколько сайтов внедрения.
Некоторые проявляют предпочтительность в отношении агорячих» точек. Транспозоны, у которых в пределах небольшой области сайты внедрений выбираются случайно, могут тем не менее проявлять предпочтительность в отношении одного района по сравнению с другим. Например, в пределах какойто определенной последовательности длиной приблизительно в 3000 пар оснований внедрения могут быть более частыми, но при этом сайты внутри этой последовательности могут выбираться случайно. Причина такой предпочтительности неизвестна; в таблицах 36.1 н 36.3 она описана как «региональная» специфичность. Наиболее важно, что на молекулярном уровне выбор мишени не зависит от нуклеотидной последовательности (с одним исключением).
Частота транспозиции варьирует для различных элементов в пределах, сравнимых с частотой спонтанных мутаций (от !О з до 1О на поколение). Реверсия (путем делеции) происходит приблизительно в 1000 раз ре- Выдалзниа донорной и раиипиантной плазмид зрамспозома Ряс.
36.1. Транспознцня ведет к появлению новой копии транс- позона в сайте-мншенн, а то время как исходная копия сохра- няется в лонорном сайге. же, ее частота колеблется от 1О' а до 10 'о на поколение. Существует несколько типов транспозонов, хотя определенные черты являются общими для всех элементов. Каждый из них представляет собой автономную единицу, которая кодирует белки, необходимые для транспозиции. Реакция включает узнавание концов транспозирующегося элемента. Самые короткие транспозоны кодируют голько белки, участнующие в транспозидии.
(К ним подходит определение нэгоистичной» ДНК.) Более крупные транспозоны несут дополнительные генетические маркеры. Чем объясняется полярный эффект транспозонов в отношении генов, расположенных дистальнее сайта внедрения транспозона? Внедренная последовательность становится частью полицистронной мРНК оперона.
В результате он может препятствовать транскрипции или трансляции. В некоторых случаях проявление полярности объясняется гйо-зависимой терминацией транскрипции; в гйо -штаммах полярность не наблюдается (гл. 13). В других случаях полярные эффекты возникают в результате терминации трансляции в нонсенс-кодоне транспозона.
Так как транспозоны имеют регуляторные сигналы, относящиеся к их собственным генам, эти сигналы иногда могут влиять на события в оперонах. Некоторые транспозоны вблизи их границ содержат промоторы, в которых инициируется транскрипция фланкирующего материала; активируются при этом гены, смежные с элементом. 460 Часть Х.
Динамичность генома: постоянное изменение ДНК сайт. мишень ммммммммммммммммммдтасдмммммммммммммммммм ммммммммммммммммммтасотмммммммммммммммммм мммммммммммммммммАТВСА! 23 4567 69 — —.—,„—,„--- — 96 76643 21АтбсАмммммммммммммм мммм ми мммммм мм и и мт А со т!2 з 4 6 б 7 в 9 — "-'"-'"-'-'"-"-9 в 7 6 6 4 з 21 т 6 00 ты м мммы мымммммм Инвартносванный Инааптнпованный повтор павкоп Рис 36 2 транспозоны имеют инвертированные концевые по- в этом приыарс сайт-ыишснь прсдставлан посладовазальностыо из 5 п.н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
