Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 210
Текст из файла (страница 210)
Ориентация сегмента влияет на экспрессию этих генов. В результате такого контроля фаги О( ! ) и О( ) обладают различной специфичностью в отношении бактериальных штаммов. Зависимость штаммовой специфичности от О-сегмента схематически изображена па рнс. 36.14. Сегмент О несет альтернативные наборы генов. В ориентации О4 ч-) зкспрессируются гены 5 и !!.
Их продукты позволяют фагу адсорбироваться на клетках Е, сой К!2, по не Е. сой С. В ориентации О( — ) выражаются гены 5' и Ьг. Это дает возможность фату адсорбироваться на клетках Е сов С, но не К. Установлено, что белок Я имеет мол. массу 56000, (3 — 2! 000, 5' †480 и (!' †260. Характерно, что их общая протяженность требует кодируюшей последовательности 4 т.п.н., которая, по существу, длиннее, чем сам О- сегмент. Это свидетельствует о том, что гены должны перекрываться.
Пока не завершено определение последовательности Рис. 16.14. Инверсия С-сегмеита определяет, будут зи синтезироваться белки 8 и !1 или 8' и !1З Одна из моделей предполагает, что их выражение инициируется слева от инвертируемого сегмента. Белки 8 и Г! должны колироваться одной цепью ДНК иивертируемого сегменга, в то время как белки Б' и 13' кодируются комплемеитарной цепью. инвертируемого сегмента, остается нерешенным вопрос и об организации двух наборов генов. Модель, представленная на рис. 36.14, предполагает, что альтернативные наборы находятся на комплементарных цепях ДНК. Ориентация сегмента определяет, какому набору зкспрессироваться, поскольку промотор находится вне сегмента и обеспечивает транскрипцию только одной цепи в пределах сегмента.
Фазовая вариация у сальмонелл определяется инверсией Движение бактерий осуществляется благодаря колебаниям их жгутиков. Многие виды сальмонелл являются дифазными, так как они обладают двумя неаллельными генами, контролирующими синтез флагеллина (белковой субъединицы жгутика). Определенный клон бактерий может относиться либо к Н! -типу (бактерии находятся в фазе !), либо к Н2-типу (бактерии в фазе 2). Переход от одной фазгя к другой происходит примерно один раз на каждую 1000 бактериальных делений, и такая смена фаз получила название фазовой вариации.
Гены, кодирующие флагеллины двух типов, локализуются в различных участках хромосомы. Цикл контроля синтеза флагеллина изображен на рис. 36.15. Ген Н2 тесно сцеплен с другим геном (гЫ), который кодирует репрессор синтеза Н1. Эти два гена экспрессируются координированно. Если функционирует ген Н2, экспрессируется и ген репрессора, который предотвращает выражение гена Н1.
В тех случаях, когда не выражаются ии Н2, ни ген репрессора, происходит синтез Н!. Таким образом, фаза бактерии определяется активностью транскрипциониой единицы Н2 — гЫ. Экспрессия этой транскрипционной едипицы зависит от ориентации сегмента ДНК, сцепленного с ней. Сегмент имеет протяженность, равную 995 п.н., и ограничен повторами длиной 14 п.н.
(ЬКЬ и !КК). Инициирующий кодон гена Н2 лежит на расстоянии 16 п.н. вправо от прилегающего инвертированного повтора. Сегмент ДНК между )КЬ и !КК содержит ген Ып, продукт которого представляет собой транс-действующий белок, способствующий инверсии всего сегмента путем реципрокной рекомбинации между инвертированными повторами (рис. 36.9). Мутации в Ьаигене уменьшают частоту инверсии в !0~ раз. Последствия реакции инверсии демонстрируются на рис. 36Л6. Промотор транскрипционной единицы Н2 — гй! лежит в пределах инвертируемого сегмента. В одной ориентации транскрипция инициируется в промоторе и продолжается в области Н2 — гЫ; при этом зкспрессируется фаза 2.
В другой ориентации промотор обращен в обратную сторону и транскрипционная единица не выражается (хотя транскрипция, по-видимому, происходит только в другом направлении и с неизвестными последствиями). Отсутствие транскрипции Н2 — гй! обусловливает экспрессию фазы 1. Таким образом, как в случае фазовой вариации, так и штаммовой специфичности Мц инверсия используется для регуляции экспрессии генов. При фазовой вариации процесс включения — выключения обеспечивается перемещением промотора относительно транскрипционной единицы.
В случае фага Мц штаммовая специфичность обусловлена инверсией кодирующего сегмента относительно промотора, что приводит к экспрессии альтернативных генов. Рис. 36.15. Фаза у сальмонелл определяется активностью транс- крипциоиной единицы Н2. В фазе 1 едппина Н2 неактивна, в результате чего синтезируется флагел- пин Н!. В фазе 2 ечиница Н2 активна, синтезируются фпагеллии Н2 и ре- прессор. Он и предотпращает выражение гена Н1.
Рис. 36.!6, Экспрессия флагеллинового гена Н2 и репрессора фазы 1 контролируется ориентацией инвертируемой области из 995 пар оснований. Фаза 2 проявляется. когда промоюр, находкщийсп в положении 950 обеспечивает транскрипцию, идущую через последовательность 1ЯЯ в Н2 единицу. Фаза 1 имеет место, когда промотор обращен в противоположную сторону. В обеих фазах ген Мп зкспрессируетск со своего собственного нромоюра (местоположение которо~о не определено!.
Цифры указывают пары оснований в пределах нпвертируемога сегмента. 472 Часть Х. Динамичность генома: постоянное изменение ДНК 34 п.н. О.сегменг Гомлллгня 4 п.н Пгп ) Г 114 и и. Гомслсгнл ! 1 1 Рекомендуемая литература Глава 37 МОБИЛЬНЫЕ ЗЛЕМЕНТЫ ЗУКАРИОТ Рнс. Зб.!7 Ген флагеллина Н2 гомологнчсн гену Н), н регуляторная область Ып, расположенная перед геном Н2, гомологнчна гену д!и бактсрнофага Ма При сравнении этих реаксшй друг с другом н с транс- позицией ТпЗ возникают некоторые параллели. Функция )пп 5айпопейа и дт-функция фага Мп могут заме!цать одна другую в комплементационных экспериментах. (Этн функции заменяет функция гена сгп.
ответственного за инверсию С-сегмента фага Р1), Несмотря па то что ген шрй транспозона ТпЗ не способен заместить какую-либо из этих последовательностей, аминокислотная последовательность резолвазы демонстрирует значительнукт гомологию с последовательностью аминокислот белка Нсп. Область перекреста для действия резолвазы проявляет гомологию с последовательностями !ВЕ и 1йй. Последовательность ллиной в 34 пары оснований, включающая 1Гстя имеет только семь несоответствующих пар по сравнению с инвертированными повторами, лежащими в концах О-сегмента.
Отсюда следует„что инверсия 1пп-сегмента Яа1топейа и О-сегмента фага Мц происходит с помощью сайтспецифической рекомбинации между инвертированными повторами, механизм которой имеет общие черты с реакцией, участвующей в разрешении коинтегратов ТпЗ. Таким образом, эти стационарные инверсионные события могли эволюционировать прн взаимообмене между транспозонами и бактериальиыми покусами, возмож- Вездесущность транспозирующихся элементов может рассматриваться либо как доказательство их важности для эукариот и прокариот, либо как указание на то, что они одинаково успешно размножаются в составе геномов любого типа.
Вместе с плазмидами, способными переносить генетическую информацию между бактериями, транспозоны прокариот обеспечивают подвижность генов хозяина (с успехом компенсируя отсутствие истинного полового процесса). В некоторых случаях механизмы, подобные транспозициям. вовлекаются в регуляцию генов. У эукариот, с другой стороны, уже известны отдельные случаи, когда перемещение последовательностей из сайта или в специфические сайты играет роль в регуляции генов. В их геномах найдены также элементы„ но, даже путем наследственной иммобилизации транспозирующихся элементов, функции которых стали ограниченными. Многообразие механизма рекомбинационной инверсии можно видеть при сравнении последовательностей вблизи генов Н2, Н), а также последовательности О- сегмента фага Мп.
Данные суммировашс на рис. 36.17. Флагеллиновые сены Н! н Н2 весьма близки, и пх гомолосия распространяется на области, расположенные против направления транскрипции от каждой коднрующей последовательности. Далее в этом же направлении лежит область, включающая ген )г!п, которая имеет тесную гомологию с обласгью локализации сена д!и в геноме фага Мц. Таким образом. можно предположитсь что между флагеллиновым геном Н2 и геном, кодирующим инверсионную функцию фага Мн, произошло наследственное слияние.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
