Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 207
Текст из файла (страница 207)
Таким образом, эта функция будет подавлена. Другая возможность-образование белками ! и 2 олигомерного комплекса, в котором активность белка 1 также окажется подавленной. Поведение белка 2 может объяснить свойство транспозона Тп5. При введении в клетки нового бактериального хозяина Тп5 транспозируется с высокой частотой. Внедренный элемент способен также подавлять транс- позицию входящего элемента. Такая транс-действующая функция может отражать способность белка 2 препятствовать транспозиции; при вхождении нового элемента в клетку в ней уже присутствует такое количество белка 2, которое достаточно, чтобы ингибировать з)ис-действующую функцию белка ! как нового, так и старого Тп5-элемента. Вполне возможно, что укороченные белки !650Ь тоже вовлечены в этот эффект. Взаимосвязь между белками 2 и 1 транспозона Тп5 отличается по природе от взаимосвязи между транскриптами Роц-г и Рзы трапспозона Тп10. Однако их объединяет общее свойство: они ограничивают частоту транспо- Рас Зб,б Замена одной паРы оснований в 1$50Ь преждевременно терминнрует синтез белков ! и 2 и создает промотор лля транскрипции гена неомипин- и канамицин-резистентности.
зиции. Механизмы, которые ограничивают транспозоны в размножении, могут играть важную роль в предотвра- щении слишком сильного вмешательства транспозонов в клеточные функции. Транспозиция включает репликативную рекомбинацию Термин итранспозиция» является, по существу, неправильным, поскольку транспозон не покидает своего исходного сайта. Процесс транспозиции включает дупликацию транспозона; при этом одна копия сохраняется в исходном сайте, а другая обнаруживается в новом. Следовательно,' транспозиция сопровождается увеличением числа копий транспозона, Природа транспозиционного события, по-видимому, одинакова для всех транспозоиов; об этом свидетельствует наличие повторов коротких последовательностей ДНК мишени.
Транспозиция включает два типа реакций, которые в принципе могут происходить в любом порядке. Одна из них связана с репликацией транспозона без репликации прилегающих хромосомных последовательностей. Другая требует разрыва последовательности ДНК мишени, приводящего к образованию сайта, в который и внедряется транспозон. Ни на одной из стадий в этом процессе ДНК транспозона не существует в виде свободной молекулы; все события транспозиции происходят на ДНК, в пределах которой находится транспозон.
Основные этапы реакции внедрения показаны на рис. 36.7. Они включают образование ступенчатого разреза в ДНК мишени, соединение транспозона с образующимися одноцепочечными концами и заполнение брешей. Образование и достройка ступенчатых концов делают понятным наличие прямых повторов ДНК мишени в сайте внедрения. Расстояние между разрезами на двух цепях определяет длину прямых повторов; следовательно„повтор последовательности мишени, характеризующий каждый транспозон, отражает способ действия фермента, вовлекаемого в процесс разрезания ДНК мишени. Общий конечный результат транспозиции маскирует наличие более чем одного механизма дупликации транспозона и его внедрения.
Существование по крайней мере двух основных типов транспозиции показано как различиями в самих транспозиционных событиях, так и различиями между продуктами реакции. Наряду с «простой» межмолекулярной транспозипией, 36. Транспозирующиеся элементы бактерий 465 Сайт- мишень Ступенчатый разрез, внесенный в сайт- мишень Транспозан, присоединенный к одноцепочечным концем спериееющиесл пр мые повторы Бреши в сайте-мишени заполннююн и зашиваютсн В Разультате Рекомбинации материал микау поа орами вмщепплетсн а форме кольца,содермащето один повтор Хромосома содер кит олин повтор Рекамб нации перееорач ваетобласть ме ду и вертирова ыми авторами Рнс.
Зб т Прямые повторы ДНК мишени, фланкирующей траиспозои, формируются в результате введения ступенчатых разрезов; образующиеся выступающие концы соединяются с транспозовом. которая ведет к внедрению дополнительной копии в новый сайт, транспозоны способствуют другим типам перестроек в ДНК. Некоторые из этих событий могут представлять альтернативные результаты работы транс- позиционного механизма; они дают ключ к решению вопроса о природе этого механизма.
Другие события являются следствием взаимоотношений между множеством копий транспозона. Перестройки в хозяйской ДНК могут возникать в тех случаях, когда вторая копия транспозона внедряется в другой сайт вблизи исходного. Системы клетки-хозяина могут осуществить реципрокную рекомбииацию между копиями транспозона; последствия этих событий зависят от того, находятся повторы в прямой или инвертированной ориентации. На рис. Зб.8 показано, что рекомбинация между любой парой прямых повторов будет приводить к делетированию материала между ними.
Промежуточная область вырезается в виде кольцевой ДНК (которая утрачивается клеткой); хромосома сохраняет одну копию прямого повтора. Следует отметить, что рекомбинация между прямо повторенными модулями 1Я сложно~о транспозона Тп9 будет поэтому заменять транспозон на один модуль 181. Делетирование последовательности, прилегающей к транспозону, может происходить в результате двухступенчатого процесса; сначала в результате транспозиции возникает прямой повтор последовательности транспозона, а затем между повторами происходит рекомбинация. Однако большинство делеций, которые возникают вблизи транспозопов, являются результатом вариации в процессе траиспозиции. На рис.
36.9 изображены последствия реципрокной рекомбинации между парой инвертированных повторов. Область между повторами становится инвертированной; сами повторы сохраняют способность стимулировать Рцс. Зб,й Рецвпрокиая рскомбиивпия между прямыми повторами ведет к вырезанию материала, находящегося между ними; каждый продукт рекомбинации содержит одну копию прдмого повтора. дальнейшие инверсии.
Двойные инверсии связаны с транс- позицией и принимают форму транспозонов, находящихся в инвертированной ориентации с каждой стороны от центральной области, которая тоже была инвертирована по отношению к ее обычной ориентации. Заметим, что сложный транспозон, чьи модули инвертированы, представляет собой стабильный компонент генома, хотя направление центральной области по отношению к модудям может быть инвертировано в результате рекомбинации. В списке событий, происходящих с транспозоном важное место занимает процесс его исключения. Утрату транспозона можно определить по восстановлению функ- Рцс.
Зб,9, Ретшарокаая рекомбинация межлу инвертированны- ми повторами переворачивает область между ними. 466 Часть Х. Динамичность генома: постоянное изменение ДНК Рис. 36.10 Трансноэнция может нести к слиянию напорного и Рецнпнентного ренлнконое с образованием коннтеграта. ции в сайте внедрения. Такое восстановление происходит только при точном исключении„ частота это~о события примерно 10 " для транспозона Тп5. Кроме того, потеря транспозона может быть определена по снятию полярного эффекта в смежных генах; это бывает н в результате неточного исключенкя (которое оставляет часть трапспозона, достаточную для предотвращения реактивации гена, служащего мишенью, но недостаточную для того, чтобы обусловливать полярный эффект).
Неточное исключение встречается с частотой примерно 10 э для Тп5. Ни один тип исключения не связан с транспозицией в новые сайты. Процесс не зависит от функций, кодируемых транспозоном; он является КесА-независимым н может осуществляться с помощью какого-то клеточного механизма, порождающего спонтанные делении между близко расположенными повторяющимися последовательностями. Одной из важнейших реакций, опосредованных транспозонами, является слияние репликонов с образованием коннтегрированной структуры. Репликон, содержащий транспозон, может слиться с репликоном, не несущим элемент, как это показано на рис.
36.10. Образующийся коинтеграт имеет две копии транспозона, по одной в каждой точке соединении между исходными репликонами, ориентированными в виде прямых повторов. Коинтеграты, образуемые с помощью сложных транспозонов, могут иметь дуплицированным либо весь транспозон (Тп-стимулируемые коинтеграты), либо модуль 1Я (15-стимулируемые коинтеграты). Частоты, с которыми различные транспозоны образуют коинтеграты, свидетельствуют о существовании различных путей транспозиции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
