Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 205
Текст из файла (страница 205)
вторы. Внедрение транспозонов вызывает образование в сайте- Концы транспозона содержат инвертированные повторы из 9 и. н. мишени прямых повторов фланкирующей ДНК. Цифры 1-9 указывают послаловательность пар оснований. со способностью к транспозиции. Несмотря на то что каждый 1$-элемент имеет присущую ~олько ему последовательность, форма организации у них общая. Некоторые параметры 15-элементов суммированы в верхней части табл. Збп. Каждый элемент обладает короткими инвертированными концевыми повторамну Обычно их протяженность колеблется от 15 до 25 нуклеотидных пар. Две копии повторов очень близки, но не идентичны. На рис.
36.2 показано, что по направлению к элементу с каждой стороны от него идет одна и та же последовательность. При транспозиции 1Б-элемента последовательность ДНК хозяина в сайте внедрения дуплицнруется. Природа дупликации установлена при сравнении последовательности сайта-мишени до и после внедрения. ДНК Б-элемента всегда фланкирована очень короткими прямыми повторами. (В этом контексте определение нпрямыен означает, что две копии последовательности повторены в одной и той же ориентации, а не то, что они смежные.) Сайт-мишень содержит последовательность только одного из этих повторов. В случае гипотетической последовательности, изображенной на рис. 36.2, сайт-мншень содержит АТОСА последовательность После транспозиции по ТАСОТ одной копии этой последовательности представлено с каждой стороны транспозона.
Для большинства транспозонов последовательность прямого повтора в каждом отдельном событии транспозиции отличается, но длина ее остается постоянной (что связано с механизмом транспозиции). Наиболее часто встречаются прямые повторы длиной 5 и 9 пар оснований. Из рис. 36.2 следует, что трансцозон характеризуется определенной структурой; его концы представляют собой инвертированные концевые повторы, а примыкающие концы фланкирующих ДНК хозяина являются короткими прямыми повторами. При анализе последовательности ДНК факт обнаружения такого типа структуры указывает на присутствие транспозона. Транспозиция всегда связана с внедрением непермутированной линейной последовательности. В результате все копии данного транспозона имеют одинаковые инвертированные терминальные повторы в местах соединения с хозяйской ДНК. Важность концевых структур подтверждается терминальной локализацией мутаций, которые предотвращают транспозицию элемента.
Этн мутации действуют в иис-положении, следовательно концы узнаются белками, ответственными за транспозицию. Инсерционные последовательности --это простейшие транспоэоны Первая группа выделенных транспозонов получила название инсерционных последовательностей. Каждый тип инсерционной последовательное~и обозначается префиксом 1$, далее следует номер, соответствующий именно этому типу. (Первые классы получили номера 15 1 — 4; номера классов, выделенных позднее, отражают историю и не соответствую~ общему числу известных в настоящее время элементов.) 15-элементы являются нормальными компонентами бактериальных хромосом и плазмид. Например, один стандартный штамм Е, сой содержит восемь копий!51 и пять копий 152. Для обозначения ннсерции в определенном сайте используется двоеточие; так, обозначение лямбдап 1Б! показывает, что 151-элемент внедрен в геном фага лямбда.
1Б-элементы представляют собой простейший класс транспозонов; их генетические функции связаны только Таблица 36.1 Некоторые транепозоны состоят нз отдельных модулей нлн сш держат их в своем составе Воэ- Выбор ыожноа мишени число балков Инвар- киро- ванные конце- выа Праыыс повторы ни шони, и.н. Длина и.
н. повто ры, п. н. 1850К 18903 153! 9 9 3 1057 18 9 2 Неизвес- тен 36. Траиспозирующиеся элементы бактерий 461 Самый короткий по длине транспозон, 1Б1, содержит две открытые рамки считывания в одном и том же направлении; они транслируются в белки 1пзА и 1пбВ (их функции еще не установлены). Все другие 1Б-элементы содержат одну длинную кодирующую область, начинающуюся внутри инвертированного повтора в одном конце и заканчивающуюся перед инвертированным повтором (или внутри его) в другом конце. Такая длинная рамка считывания фактически транслируется всегда; в некоторых случаях продукт считывания был выделен.
Обычно существуют некоторые потенциально кодируюшие области на другой цепи ДНК (т.е, та же последовательность считывается в противоположном направлении). Используются ли такие перекрывающиеся рамки считывания для синтеза белков, не известно, но они включены в табл. 36.1 при подсчете возможных продуктов.
Сложные транспозоны содержат 1Я-модули Некоторые транспозоны (помимо генов, связанных с гранспозицией) несут маркеры лекарственной устойчиности (или какие-либо другие). Такие транспозоны обозначаются как Тп с добавлением соответствующего номера. Один класс более крупных транспозонов представлен сложными элементами, состоящими из центральной области, несущей маркер лекарственной устойчивости, и фланкирующих с каждой стороны родственных последовательностей (плеч). Их иногда называют длинными концевыми повторами (ЬТВ). (Не следует путать с короткими инвертированными концевыми повторами у 1Б-элементов.) Плечи могут либо иметь одну и ту же или (более часто) инвертированную ориентацию.
Таким образом, сложный транспозон с плечами, представленными прямыми повторами, имеет структуру: Праиа$, '* Центральнап область . прадо я Если плечи представлены инвертированными повто-' рами, транспозон имеет структуру: Пледа 1. Центральная область пдрю к Стрелки указывают ориентацию плеч, которые идентифицированы как Ь и К в соответствии с ориентацией генетической карты транспозона слева направо.
Детали структуры сложного транспозона представлены на рис. 36.3. Иногда плечи состоят из идентичных 1Б-элементов, В случае Тп9 на каждом конце транспозона присутствует прямой повтор 1Б!-элемента. В других случаях плечи напоминают 1Б-элементы, Каждое включает одну непрерывную о.птрытую рамку считывания, фланкированную короткими инвертированными концевыми повторами. Однако, поскольку такие элементы в виде отдельных компонентов в составе бактериальной ДНК не найдены, они получили название 1Б-подобных элементов.
1Б-подобные элементы так же, как и 1Б-элементы, обычно получают номер того транспозона, в котором они обнаружены. Их свойства сравниваются со свойствами 1Б-элементов в нижней части табл. 36.1. Особенности некоторых сложных транспозонов суммированы в табл. 36.2. Поскольку плечи представляют собой часть сложного транспозона и в то жс время на- инеертироаанны» модул 13 ~2 т3~ 1 , Инвертированные преторы 1З. одуп йртпая мврпеРИ Инаертироеанные~ повторы 1З-модули рнс, 36 3, Сложные транспозоны имеют центральную область, несушую маркеры, не связанные с транснозицией (напрнмер, ген лекарственной устойчивости). Центральная область фланкироваиа 1Б-мсдулямн.Модули имеют короткие инвертированные концевые повторы.
Если модули находятся в инвертнронанной ориентации относительно друг друга (как показано на рнсункег короткие инвертированные повторы на концах транснозона являются идентичными. поминают 1Б-элемент,или даже ими являются, иногда их описывают как 1Б или 1Б-подобные модули. В некоторых случаях модули сложных транспозонов идентичны, например у Тп9 (прямые повторы 1Б!) или у Тп903 (инвертированные повторы 1Б903).
В других случаях модули очень близки, но не идентичны. Мы можем отличить модули 1Б!ОЬ и 1Б10К. (В этом случае 1. и )( терминологически идентифицируют различные модули; если же модули идентичны, та же терминология указывает на их положение относительно центральной области транспозона.) Все модули имеют концевые инвертированные повторы, поэтому сложный транспозон также заканчивается короткими инвертированными повторами.
(Если плечи имеют инвертированную ориентацию относительно друг друга, короткие инвертироваяные повторы на концах транспозона, вероятно, идентичны, а не родственны.) Несмотря на то что 1Б-подобные модули обычно не существуют в виде независимых элементов в бактериальной ДНК (отсюда и происходит их название), функциональный модуль может транспозироваться, как это показано в случае 1Б10В транспозона Тп!0 или 1Б50В Тп5. Если модули сложных транспозонов идентичны, по-видимому, любой из них может обеспечивать перемещение.
Если же модули различны, транспозиция, вероятнее всего, будет зависеть от одного из них. Мы предполагаем, что сложные транспозоны образуются путем объединения двух первоначально независимых модулей с центральной областью. Такая ситуация может возникнуть в случае, когда 1Б-элемент транспозируется в реципиентный сайт, находящийся вблизи донор- ного сайта. Будучи исходно идентичными, эти модули могут сохранять свою идентичность или дивергировать. Способность одного модуля обеспечивать транспозицию всего сложного элемента можно объяснить отсутствием селективного давления в отношении сохранения активностей обоих модулей.
Представляет интерес вопрос о том, как кооперируются два модуля при транспозиции сложного трацспозона в тех случаях, когда функционально активны они оба. Например, у Тп9, по-видимому, каждый молуль (1Б-элемент) активен как в отношении своей собственной транспозиции, так и в отношении сложного транспозона. Если один из модулей транспозируется независимо, существованию сложного транспозона это не грозит, поскольку транспозиция ведет к появлению новой копии в сайте-мишени Часть Х.
Динамичность генома: постоянное изменение ДНК 4б2 Таблица 36.2 Некоторые сложные трвнспозоны фланкироввиы отдельными модулями Элемент Длина, п.н. Генетические Концевые Ориентвция модулей Родства модулей маркеры модуии Функция мод те! 2,5«г дивергенция 18!Ой 1510ь Полностью иальный Ограниченн ивльный Функцнонв. Нефуикциа Оба фуикциональи Предположительно функциональный Инвертированная тп!0 Кап и 1 п.и. Инвертированная 1Б50й 15501. 15903 1$! 5700 Тп5 Кап и Сам Идентичны Предположительно идентичны Инвертированная Прямая 3!00 2500 Тп903 Тп9 транспозона, используемого в качестве субстрата прн транспозиции, необходимы только концы.
Функции хозяина могут быть нужны для репликации транспозона. О деталях процессов и порядке событий, включаемых в эти реакции, нам известно немного, однако можно предположить их сходство для всех 1$-элементов и сложных транспозонов (пожалуй, за исключением 1Б!). Об эволюции сложного транспозона можно судить при сравнении модулей уже не идентичных, но еще сохраняющих родство. В этом отношении больше всего известно о транспозонах Тп10 и Тп5. Для узнавания элемента в качестве субстрата транспозиции необходимы несколько оснований в каждом конце транспозона Тп!О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
