Рыбчин - Основы генетической инженерии - 2002 (947310), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Провирус инактивирует ~ ен, в который он интегрировался, и может активировать соседний с ним клеточный ген с помощью своего энхансера или транскрипции с промотора, находящегося в правом ЕТК. Подобная незапрограммированная конститутивная экспрессия клеточного гена может привести к неконтролируемому делению клеток, если продукт гена каким-то образом влияет на их размножение. К такому же эффекту могут привести и мутации в некоторых генах. Подобные измененные гены называют клеточными онкогенами (с-опс), а их исходные аллели — протоонкогенами. Онкоген может оказаться и в составе вирусного генома.
Вирусные онкогены (1-олс) имеют своих гомологов среди клеточных генов, по в отличие от них не содержат интроны. Очевидно, что они произошли от мРНК клеточных (прото)онкогенов, а онкогенные вирусы высзупгвот в этом случае как природные векторы-переносчики генов. У разных вирусов гены и-опс внедряются в различные участки вирусного генома (рис. 2.7,г) и часто вызывают их дефектность. Такие вирусы могут размножаться только в присутствии родственных недефектных вирусов. Ретроптпни. Они распадаются надва класса.
Представители класса 1 по своему строению и механизму транспозиции схожи с регровирусами, но не обладают их способностью к внеклеточному существованию. Типичными ретропозонами класса 1 являются транспозоны дрожжей, обозначаемые буквами Ту. Первым открыт (Сап1егоп ег а1., 1979) и наиболее изучен Ту! (около 30 копий в гаплоидном геноме ЮассЬагогвусез сегеляае). Его длина составляет 5,9 т.п.н., а на его концах находятся прямые 6-повторы размером 334 п.н. Синтез мРНК у транспозонов Ту начинается в левом и заканчивается в правом Б-повторе (рис. 2.8,а). Промотор и терминатор транскрипции расположены таким образом, что транскрипт обладает прямыми концевыми повторами из 45 п.н. В результате обратной транскрипции синтезируется дуплекс ДНК с б-повторами, который и внедряется в случайный локус генома с частотой около 10 ', обра- Глава 2.
7ришвозоны 55 зуя повторы реципиентной ДИК длиной 5 п.н. Из двух открытых рамок считывания, Тул и ТуВ, которые аналогичны областям япл и ро! ретровирусов, транспозицию трансцозонов Ту осуществляют белки, кодируемые рамкой ТуВ. б-Повторы встречаются в геноме дрожжей и вне транспозона, но они способны к транспозиции только в присутствии целого Ту транспозона. »-т,— ы 4 т е) —..- .альта сжв )стр~ —:-=- в) —:пГ овя охгг ~=.:=-з Рис.
2.8. Строение ретропозопов: в — Ту транспозон дрожжей; б — сор!а-элементы: в — Е()МЕЯ-элементы. 1> — прямые повторы ДНЕ-мишени; ь а — концевые повторы; стрелка нал Ту трапспозоиом указывает направление его транскрипции Около 20 семейств транспозонов дрозофилы объединяются под об1цим названием сор1а-подобные (рис. 2.8,б). Сюда входят, например, собственно сор)а-элементы, пзф1, я)рзу и другие, каждое семейство представлено в геноме 5 — !ОО копиями. По структуре и размеру сор(а-подобные транспозоны схожи с транспозонами Ту. Их длина в разных семействах варьирует от 5 до 9 т.п.н., а ЬТК— от 274 (сори) до 500 (а1рау) п.н.; повторы реципиентной ДИК состоят из 4 — 5 п.н. Расположение в геноме дрозофилы транспозонов, относящихся к разным семействам, различно, но для определенной линии мушек локализация членов одного семейства практически неизменна.
Зто свидетельствует об их крайне низкой частоте транспозиции, которая увеличивается до значений (О'— ! 0 ' на генерацию в клеточных культурах. При этом обнаруживаются полноразмерные транскрипты, служащие, очевидно, транс- позиционными посредниками. Судя по наличию в сор(а-подобных транспозонах гомологии с ро)-областями ретровирусов, их транс- позиция осуществляется аналогичным образом. Длина ретропозонов класса П вЂ” 5 — 7 т.п.н. У них отсутствуют !.ТК-повторы, а на 3 '-конце одной из нитей располагается 56 Часть 1. Тинная лнзненернн гн Икр типичный атрибут эукариотической мРНК: сайт полиаденилирования ААГАА и 12 — 30 адениловых остатков. Пентральная часть этой же нити содержит открытые рамки считывания, полипептидные продукты которых в отдельных частях гомологичны консервативным участкам продуктов области лая — ро! ретровирусов и ретропозонов класса 1.
Поэтому предполагается, что регропозоны класса Н кодируют собственную обрат1 1у1о транс криптазу и перемещщотся посредством РНК, образуя повторы реципиентной ДНК. Однако из-за необычной структуры концов механизм транспозиции транспозонов этого класса остается загадочным.
К ретропозонам класса П относятся Р-, С-, 1- и Зоскеу-элементы дрозо1!1 иг1ы и семейство транспозонов !.1!ЧЕК (!Оп8 !пгегзрегзег! зейнепсез; рис. 2.8,е), которые составлгиот значительную часть умеренно повторя|ощейся ДНК генома млекопитающих. Число последних достигает 50 тысяч в одном геноме, но лишь небольшая их доля имеет полную дд1ину, 6 — 7 т.п.н. Полноразмерные элементы кодируют ! — 2 белка, один из которых гомологичен обратной транскриптазе. Члены семейства, относящиеся к определенному виду, высоко гомологичны, в то же время разница в последовательностях нуклеотидов между разными видами весьма существенна.
Гаи ' — Ч- -- Пр -. РНК ° —— Обратная траискриилия Л мрнк а и ииттграция АЛЛА.......А ТТТТ...Т Рис. 2.9. Гипотетический механизм образования ретрогенов. р — промотор; рА — терминатор транскрипции и сайт полиаденилирования; ! — интрон; р — инициирующий кодон; я — терминирующий кодов; А„— полиадениловая цепочка Регщюгеньь Ретрогенами названа большая группа элементов, которые, не обладая собственной обратной транскригпазой, по всем 1лава 2.
1ралглозоны 57 признакам 1наличие на 3'-конце одной из нитей А-богатого участка. повтора ДНК-мишени, присутствие членов семейства в разли~~ых геномнгах локусах) способны к регротрапспозгщии. Их под~~жнос~~ не доказана, но кажете~ очевидным, что, по к)>айней мере, образовались опи при участии мРНК функциоштрующих генов с помощью обратноЙ трапскриптазы ретровирусов илп ретропозонов (рис. 2.9). Примером ретрогенов является семейство генов а- губулина крьюы, состоящее из одного функционального и трех безынтронных псевдогенов. Биологическая роль транспозонов определяется прежде всего их способностью индуцировать геномные перестройки и мутации, а также переносить гены. Гепомльге лерестрвйки.
Два одинаковых транспозона„присутствующие в клеточной ДНК, могут вызвать внутри х ро моес о м н ы е перестройки. В зависимости от их направления относительно друг друга возможно образование делеций или инверсий участков ДНК, заключенных между ними. При этом один из концов этих перестроек фиксируется в любом концевом повторе, что свидетельствует об участии в этом процессе транспозазы. Как правило, сами элементы при этом сохраняются, и только у составных транспозонов, концевые повторы которых представлены [Я-элементами, делеции и инверсии могут происходить и в центральной части. Протяженные инверсии выявлены, например, в ДНК клеток Е.
сой и Х гурИтигплл (см. гл. 5). Велика роль 1Я-элементов и в межхромосо ми ых взаимодействиях. Например, гомологическая рекомбинация между одноименными элементами, находящимися в Г-плазмиде и бактериальной хромосоме, приводит к образованию Н1г-клеток и Г-плазмид (см. гл. 3). Нбг-клетки и Р-плазмиды могут образовываться и за счет транспозиционного механизма.
Участки ДНК, заключеннгяе между транспозонами, могут вести себя как самостоятельный транспозон. Перемещаясь внутри или между хромосомами, они в зависимости от механизма транспозиции вызывают транслокации или дупликации генов. 58 Часть !. Генная инженерия гн иге М)еиаг!ии. л !угации, вызываемые интеграцией элементов, сильно полярны и ревертируют чрезвычайно редко, так как чаще всего копия транспозируемого элемента остается в исходном сайте. Интересно отметить, что интеграция транспозонов может привести и к противоположному эффекту — к экспрессии соседнего, "молчащего"', гена. Это свойство впервые было обнаружено у 182-элемента, интегрированного в начало яа1-оперопа. В одном положении он инактивирует данный оперон, а в инвертированном может заменить дефекппяй промотор и способствовать экспрессии генов яа1. Следовательно, многие транспозоны являются носителями "блуждающих" промоторов и в таком качестве, вероятно, неоднократно выступали при формировании оперонов в процессе эволюции (К!ес!гпег, 1989).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
