Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 217
Текст из файла (страница 217)
Если реципнентный сийт уже реплнцнровился, онн возннгиют только в том случае, когда мишень находится в яротнвоположной по сравнению с донорной хромитиде. Преобладание именно сдвоенных секторов (80% от всех гранспознцнй у кукурузы) свидетельствует, что у этого растения такие события можно считать обычными. Сргвннтельно небольшое число транспознцнй, ведущих к появлению единичных секторов, может быть обусловлено либо расположением н донорных н рецнпнентных сайтов ни одной хроматпде, либо тем, что такие трансяознцни не связаны с реплнкицней (рнс.
37.!4, нижний ряд). Возникновение единичного сектора может быть н резугьтитом артефакта, например прн потере одного нз продуктов трпнспознцнн. Хотя тринспознция обычно все-тикн связина с реплнкицней донорного сайта, мы не знисм, насколько эта связь обязательна. Молчащие и активные локусы дрожжей, контролирующие тип спаривания Дрожжевые клетки 5. Оегещтйае могут усгешно размножиться квк в гаплондном, так и в днплендном состоянии.
Переход нз одного состояния в другое имеет место прн скрещивании (слнянне гаплошных спор с обризованнем днплондов) н прн споруляшн (мейоз в днплондах дает гаплондные споры). Спосо(ность осуШествлять этн действия определяется типом еииривииия В ченмре, если рецнпнентный сейт был реплнцнровдн, только одна дочерняя хромосоме приобретает элемент в этом сейте. Обычна элемент перемепиется нз донорнога сейте, находящегося не одной хромдтнле, в рецнпнентный сент, находящийся не другой хромвтнде, в резульгете в генотипе обеих хроыетнл пронсхолят изменения.
(Если элемен'т персмещеется в рецнпнентный сдйт, нехолящнйся не тай же хромдтнде, генетнческне последствия будут аналогичны представленным в нижней части рисунке.) Вннзу: если бы тренепознцня пронсхаднле перед реплнкецней донорного сейте, обе дочерние хромосомы содержали бы элемент в рецлпнентном сейте. штамма. Свойства штаммов, относягцнхся к разным типам спаривания, суммированы в табл. 37.2.
Следует иметь в виду, что скрешнванне возможно, если гиплонды прннидлежат к различным генетическим типам спаривания, а споруляцня происходит, если днплоиды представляют собой гетерознготы н, следовательно, способны образовывит>, рекомбининты. Два типа спаривания определяются аллелямн МАТа н МАТЫ покуса типа спаривания. Гиплондные клетки должны иметь генотип МАТа, нлн МАТи. Спарнваться могут только клетки противоположного типа. Клетки дрожжей выделяют феромоны; благодаря этому происходит узнавание клеток противоположного типа спирнвання. Клетки МА7Ы выделяют небольшой полнпептнд— фактор и; клетки МАТа выделяют фактор и. Каждый фактор действует на клетки противоположного типа спаривания, чтобы координировать слияние клеток н ядер. Хотя обычно мы имеем дело со спарнваннем гаплондных клеток, гомознготные днплонды (МА Тп)МА Та нлн МАТи(МАТи) ведут себя подобно гпплондам н способны спарнваться с клетками противоположного типа.
Гомознготные днплонды не способны спорулнровить. С другой стороны, днплонды типа МАТл)МАТЫ образуемые прн спаривания гаплондов, способны спорулнровать. На рис. 37.15 показано, каким образом сохраняется у дрожжей нормальный жнзенный цикл, включающий чередование стадий гиплоид7днплонд. Существуют и другие различия между гетерознготамн н гомознготимн в харак- 486 Часть Х. Динамичность генома: постоянное изменение ДНК тере почковаиия (отделения дочерних клеток), чувствительности к облучению и некоторых функциях клеточного цикла, Так как гетерозигота фенотипически отличается от гомозиготы, МАТи и МАТЬ можно считать кодоминантными аллелямн: каждый из них детерминирует свой собственный продукт, и ни один из этих продуктов не является лефектным вариантом другого. Неко~орые штаммы дрожжей способны менять (переключать) тип спаривания.
Благодаря этому удалось расшифровать механизм генетического контроля типов спаривания у дрожжей. Такие гомоталлнчные штаммы несут доминаитный аллель НО и меняют свой тип спаривания часто (один раз иа каждое поколение). Гетероталличные шгаммы с рецессивным аллелем )во имеют стабильный тип спаривания, подвергающийся изменению с час~отой примерно !О Экспрессия гена НО находится под контролем типа спаривания, так как он не функционирует в диплоидах МАТа(МАТа. По-видимому, в этом случае перекдючения не требуется, поскольку и так оба аллеля МАТ экспрессируются. В присутствии гена НО в популяции дрожжей (независимо от первоначального типа спаривания) после нескольких генераций появляется болыпое число клеток обоих типов, в результате чего образуются диплоиды МАТп)МАТи, которые начинают преобладать в популяции.
Образование стабильных диплоидов в гаплоидной популяции может рассматриваться как смысл переключения. Существование переключения позволяет предполагать, что все клетки содержат информацию, необходимую для экспрессии обоих типов спаривания, но выражают только один. Это заключение подтверждается анализом мутаций в каждом типе МАТаллеля. Переключение в штаммах НО обусловливает замену мутантного аллеля либо покусом типа МАТа, либо МАТп. Откуда появляется генетическая информация для экспрессии дикого типа? Переключение требует два допол- Сире ципанив С оре ицни даве «етнре еаппоидние опоры ив медов С с) мате т — мята * мяти Рис.
37 15. Жизненный цикл дрожжей включает спаривание тапдоидов МАТа и МАТи ведущее к образованию гетерозиготиых диплопдов, которые при споруляции образуют таплоидные споры. иительных покуса. Чтобы образовался МАТп-тип, необходим покус НМЬи; для образования МАТа-типа при переключении необходим покус НМРча. Эти локусы локализованы в одной хромосоме с геном МАТ, однако удадены от него иа значительное расстояние; НМБ находится слева, а НМЯ-справа от него.
Кассетная модель переключения типа спаривания основана иа предположении, что локус МА Т содержит активную кассету а- или а-типа. НМй и НМТс содержат молчащие кассеты, которые в процессе переключения замещают кассету в МАТ-покусе. Обычно НМБ содержит кассету п, а НМТс . кассету а.
В кассетах заключена генетическая информация, способная транспозироваться. Процесс переключения иллюстрирован иа рис. 37нб. Событие переключения не является реципрокным, так как копия НМй или НМач замещает аллель в покусе МАТ. Это стало известно благодаря тому, что при переключении мутация в МАТ утрачивается навсегда, она не обменивается с копией, которая замещает ее. Копии, присутствующие в молчащих кассетах НМБ или НМВ„также могут быть мутантными.
В этом случае переключение перебрасывает мутантный аллель в покус МАТ. Мутантная копия сохраняется в НМЕ или НМтс в течение неопределенного числа переключений. Эти события очень напоминают транспозицию, при которой донорный элемент копируется, копия встраивается в реципиентный сайт, в то время как сам элемент сохраняется неповрежденным. Переключение типа спаривания соответствует направленной транспозиции, так как сутцествует только один реципиент (МАТ) и два донора (НМь и НМК). Как показано на рис.
37.1б, при переключении происходит замещение МАТа копией НМЬи или замещение МАТЫ котгией НМача. Однако данные, полученные на мутантных локусах, показывают, что иногда НМйп замещает МА7Ь, а НМГса — МАТа. Если локусы не маркированы, такие переключения проходят незамеченными. В 80-90;; переключений аллель МАТ замещается аллелем противоположно~о типа. Эффект замещения определяется фехотипом клетки. Клетки фенотипа а в качестве донора предпочтительно выбирают НМтц клетки феиотипа и предпочитают НМТс. Можно получить дрожжевые штаммы, у которых обычная ориентация молчащих кассет изменена на обратную.
Если их генотипы представлены покусами НМБа и НМГссь 92, переключений будут гомологичиыми, так как выбор доноров остается неизмененным. Интересной особенностью события переключения является его зависимость от происхождения клетки. Переключение определяется только в продуктах деления: обе дочернре клетки имеют один и тот же тип спаривания, отличяьпт от типа спаривания родительской клетки.
Можно предтсоложить, что переключение происходит перед тем, как покус МАТ реплнцируется. (Сравните эту ситуацию с существующей зависимостью между транспозицисй и репликацией у кукурузы, показанной на рис. 37.14). Молчыцие и активные кассеты имеют одйнаковые последовательности Как мозчащие, так и активные покусы типов спаривания были клонированы в плазмидах, реплицнрующихся в дрожженах клетках. Структура генов представлена на 37. Мобильные элементы эукарнот 487 рис. 37.17. Каждый тип аллеля содержит отличающуюся область, обозначенную тта или т'ш Эта область с двух сторон фланкирована участками Х и в.1, которые практически идентичны во всех кассетах.
(Идентифицированы только четыре различия, каждое из которых обусловлено точечной мутацией.) Более отдаленные фланкирующие области ттт' н У2 одинаковы в НМ1. н МАТ, однако в НМК они отсутствуют. (Организация одинаковая н не зависит от ориентации аллелей а н и.) Мутации в МАТи можно отнести к двум группам комплементацни (и' н гг~), в то время как мутации в МАТИ попадают в одну группу (а!).
Способность плазмнд, несущих кассеты, комплементировать мутантные покусы в МАТ позволяет приравнять отдельные области каждого локуса к комплементацнонным группам. Взаимосвязь между комплементацноннымн группами и транскрипгамн, соответствующими МАТ-аллслям, показана на рис. 37.17. Следует указать, что белки еше не охарактеризованы и данные о них получены только благодаря анализу коднруюшнх последовательностей. Комплементацнонная группа и! соответствует транскрипту а), который кодируется полностью в пределах обласгн 'гта, и поэтому является уникальным для локуса сьтнпа.
Последовательность а! кодирует два потенциальных продукта. Более короткий термнннрует в кодо- не ~МА; однако нам известно, что может проксходнть считывание информации н за термннируюшим кодоном, поскольку мутации, следующие за ним предотарашают проявление функции а!. Мы не знаем, выполняет лн более короткий белок функцию, отличхюшуюся от функции более длинного белка. Для а2-транс- крипта функция не была определена.
Его транскрипция осуществляется с промотора, который, по крайней мере частично, находится в области х'а. Транскрнпт расположен в пределах общей для МАТИ и МАТа области Х и может быть транслироваи с образованием любого нз двух коротких полипептидов. Каждый из транскриптов, образуемых в покусе МАТи, соответствует одной из известных групп комплементацин. Транскрнпты иницнируются дивергентно в пределах т'сЬ н каждый распространяется в прилегающую общую область (Х н Ъ). Транскрипт и! кодирует белок, основная часть которого кодируется областью т'ш Трапскрипт п2 может транслироваться областью Уес Транскрипт тх2 может транслироваться с нницинруюшего колона, расположенного в обзастн тта, но большая часть последовательности соотзетствует области Х.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
