Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 212
Текст из файла (страница 212)
По-видимому, рекомбинация между Ту-элементами происходит по типу «взрывовн: осуществление одного рекомбинационного события с большой вероятностью влечет за собой последующие акты рекомбинации. Следует отметить, что для Ту-элементов характерен и такой тип взаимодействия, как конверсия гена; она происходит между элементами, локализуюцьчмися в различных местоположениях. Ту-элементы способны вырезаться при участии гомо- логичной рекомбинации между прямыми повторами бпоследовательностей, что приводит к появлению большого числа отдельных Ь-элементов. Вырезание такого типа может быть связано с реверсией мутаций, вызванных внедрением Ту; частота реверснй зависит от точки вырезания. Ту-элемент транскрибируется в два вида ро1у(А)«- РНК. Как показано на рис.
37.1, оба вида РНК инициируются приблизительно в области 95-й паргя оснований от правого копна элемента. Терминация синтеза одной из них происходит на расстоянии 5 т.п. н, от точки инициации в пределах общей последовательности левого конца; синтез другой РНК терминнруется па расстоянии 5,7 т.п.н, в пределах 40 пар оснований левой пограничной области. Следовательно, более длинная РНК начинается и кончается в пределах б-последовательностей и поэтому имеет повторы на своих концах.
Парадокс состоит в том, что оба элемента б содержат одинаковые последовательности, однако промотор активен в правом элементе, а терминатор — в левом. Аналогичная особенность обнаружена и в других трапспозирующихся элементах (включая ретровирусы, описанные в гл. 38). Мы не знаем, осуществляется лн трансляция Ту-РНК с образованием белка. В геноме О. те1аиодцб(ег содержится Н0СКОЛЬКО ТИПОВ МОбИЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Вывод о существовании мобильных элементов у Р. гас(аиоааэгег был сделан на основании наблюдений, аналогичных тем, которые позволили идентифициро- вать первые инсерционные последовательности у Е. сай. Были обнаружены нестабильные мутации, ревертирующие к дикому типу или вызывающие делеции в областях, прилегающих к исходному сайту мутации.
Прямые доказательства наличия нескольких типов транспозируюшихся последовательностей удалось получить при изучении локализации определенных компонентов повторяющихся последовательностей ДНК. Наиболее изучено семейство элементов, получивших название сор(а. Название свидетельствует о присутствии болыпого числа близкородственпых последовательностей, кодирующих множество мРНК. Семейство сар1а берется за образец для нескольких других тинов элементов, структура н общие свойства которых, по-видимому, очень сходны, однако последовательности не являются родственными. Онн описываются как сар)а-подобные элементы". Список таких элементов приведен в табл. 37.1. Вместе взятые, элементы сор1а-подобных семейств составляют более 1 „' ДНК О, гае(апойажек Число копий этих элементов зависит от линии мухи; обычно оно колеблется между 20 и б0. Члены семейства сильно отличаются друг от друга. При сравнении геномов мух различных линий с помощью рестрикционного анализа фрагменты, гибрндизующиеся с сор(а-специфичной пробой, обнаруживают в каждой линии различный, хотя и перекрывающийся спектр последовательностей.
С помощью гибридизации (и гйги с политенными хромосомами установлено, что последовательности сор1а присутствуют в разных (и в этом случае перекрывающихся) сериях сайтов. О вариабельности распределения сор(а свидетельствует тот факт, что в каждой из нескольких исследованных линий последовательности сор1а обнаружены в разных сайтах.
Эти различия выработаны в процессе эволюции. Сравнение линий, которые дивергировали в процессе их размножения в лаборатории, в течение последних 40 лет обнаружило мало изменений. В настоящее время мы не можем оценить скорость изменчивости. Однако о природе лежащих в ее основе событий свидетельствуют результаты наблюдений за ростом клеток в культуре. Число элементов сор(а на геном в этих условиях увеличивается, по существу, в 2 — 3 раза. Дополнительные копии элементов представлены внедрениями последовательностей элементов сор!а в новые сайты.
Процесс адаптации клеток в культуре какнм-то непонятным способом временно увеличивает частоту транспозиции до 10 з-1О х событий на поколение. Схематическое изображение элемента сор(а представлено на рис. 37.2; данные, характеризующие его структуру, приведены в табл. 373. Элемент имеет протяженность, равную 5000 пар оснований, н содержит идентичные прямые концевые повторы из 276 пар оснований. Каждый из прямых повторов заканчивается сходными инвертированными повторами.
В сайте интеграции образуется прямой повтор из 5 пар оснований ДНК мишени. Среди известных сайтов внедрения общая последовательность не выявлена, хотя региональная предпочтительность, свойственная некоторым бактериальным транспозонам, вероятно, может существовать. Дивергенция между отдельными членами семейства сор1а " В советской литературе обычно используется термин .идг-элементы (мобильные диспергированные генетические элементы).
Именно для одного нз них (мед !) была впервые показана подвижность в геном«.-Лрим. ред. 37. Мобильные элементы эукариот 475 Табшгйа 37.1 Типы трапспозаруюгппхся элементов у Р. те(аподашег Эла- малг Число копий Даяна. п.л ла геном Длина пря- Длила термкпальпого анваргпровалаого повтора, п.л. Длава гармплальлого прямого повгора, и. гг. мого повгора мише- ля ! !сор!а 20 — 60 51700 ' ТВ 30 500-5000 Р— 50 или О 500 — 2900 276 17 5 Нет 250 — 1250 9 Нет 31 Неиз вест- ио Тралопоэпруюшпеоя элементы Р.
мкглаодаэггг, лапомвааюгпаа по оргэлпэаплгг сор!л: 412, 297, ада!, мддз, В104 в бурку. Число копай ' эках элементов варьирует ог !О ло ЦЮО ла геном; их длина колоб; лагоа ог 5500 ло 8500 п.л., длина прямых повторов — ог 2б9 ло 571. 1 Длина повгоров мишени ооогавляаг обычно 4 яла 5 оснований незначительная (менее 5";„), варианты часто содержат неболыпие делеции. Все эти особенности касаются и других сор!а-подобных семейств. хотя их отдельные члены могут проявлять большую степень дивергенции. Например, максимальная дивергенция, обнаруженная в случае элемента 297, достигает -20",м Идентичность двух прямых повторов каждого элемента свидетельствует, что они либо взаимодействуют между собой, что ведет к исправлению отклонений, либо образуются из одного прямого повтора предшествующего элемента во время траиспозиции.
(Мы уже рассматривали аналогичные особенности Ту-элементов дрожжей; это также характерно и для ретровирусов; см. 1-л. 38). Элементы сор!а в геноме всегда интактны; отдельные копии концевых повторов не были обнаружены (хотя можно было бы ожидатг, их возникновения в результате рекомбинационных событий, делетирующих промежуточный материал). С другой стороны, элементы сори иногда существуют в форме свободных кольцевых молекул ДНК, что отличает их от бактериальных траиспозогюв, ие образующих свободных форм. Два главных типа кольцевых молекул в популяции элементов сор!а представлены структурами протяженностью в 5000 и 4700 пар оснований.
Последние имеют делецию, захватывающую один из концевых повторов (которая была бы естественной, если бы кольцевые молекулы возникали в резул»тате вырезания из хромосомы с помощью реципрокной рекомбинации). Транскрипты сор!а присутствуют в виде многочисленных ро1у(А) + -мРНК, представляющих как полные, так и частичные транскрипты. мРНК имеют одинаковый 5'-конец, образующийся в результате инициации в середине одного из концевых повторов. Укороченная мРНК (две т. п. н.) содержит информацию для белка с мол.
массой 5! 000, функции которого неизвестны. Так как прямые повторы идентичны, не исключено, что оба они функциониру1от в качестве промоторов, один из которых может использоваться для транскрибирования последовательности самого элемента с образованием сор1аспецифичных РНК, а другой — для транскрибирования генов в областях ДНК, прилегающих к сайту внедрения (такие же свойства характерны для ретровирусов).
Члены другого семейства мобильных элементов называемых ЕВ (от англ. 1а!г(Ьас)г), содержат инвертированные концевые повторы разной длины. Некоторые РВ-эле. менты состоят исключительно из прилежащих друг к другу повторов; у других они отделены неповторяюшейся последовательностью ДНК. Несмотря на вариации в длине, инвертированные повторы всех членов РВ-семейства гомологичиы. Это свойство обусловлено их структурой, которая представлена тандемиыми копиями простых последовательностей ДНК, разделенных длинными участками различающихся последовательностей. В направлении от конца к центру элемента длина простых повторяющихся елипиц увеличивается: начинается с 10 п.н., затем увеличивается до 20 п.н.
и, наконец, достигает 31 п.н. Две копии инвертированного повтора в одном элементе не идентичны. Инвертированные повторы внешне напоминают сателлитную ДНК. Представляет интерес их взаимосвязь у различных членов семейства. Структура концевых последовательностей РВ-элементов необычна, поэтому не понятно, чем обусловлена их способность к транспозициям.
Иногда два (неидентичных) ГВ-элемента кооперируются и переносят большой сегмент ДНК, расположенный между ними. В этом случае они напоминают сложные бактериальные траиспозоны (хотя длина участка ДНК между РВ-элементами может быть значительно больше). Известны два примера таких структур: одна из иих имеет длину 200 т. п, н, и названа ТЕ (транспозирующийся элемент). Возможно, что любая последовательность ДНК, фланкированная на концах РВ-элементами, способна вести себя как такая единица. Другой тип траиспозирующихся последовательностей представлен значительно меньшими по размеру Р-элементами; их максимальная длина достигает 2,9 т.п.н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
