Рыбчин - Основы генетической инженерии - 2002 (947310), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Какими преимугцествами обладают гены (опероны), имеющие более одного промотора? 1.4. Возможна ли транскрипция обеих нитей ДНК в одном и том же покусе? 12Е В чем разница способов узнавания промоторов РНК-полимеразами у про- и эукариот? 1.6, В чем сходст.во и различие механизмов формирования мРНК у про- и эукариот? 1.7. В чем разница способов узнавания инициаторцых АТ)С-колонов у про- и эукариот? 1.8. Возможен ли синтез полипепз ида, если исходно информация о нем содержится в разных транскриптах? 1.9.
Назовите элементы негативной и позитивной регуляции лактозного оперона. Как действуют эти элементы при росте бактерий в среде, солержащей одновременно глюкозу и лактозу? Как при этом выглядит кривая роста бактерий? Как при этом изменяются конце1прации глюкозы и лактозы? 1. 10. Что такое энхансеры? Сделайте обобщение этою понятия, если извеспю, что его относят к процессам транскрипции и трансляции. Глава 2 ТРАНСПО ЗОНЫ Фундаментальным свойством геномов является стабильность, что позволяет сохранять видовые особенности организмов из поколения в поколение (по вертикали во времени) в течение миллионов лет.
Но на фоне этого происходит и горизонтальный перенос генов, который осуществляется подвижными генетическими элементами, плазмилами и вирусами. Он приводит к локальным изменениям в индивидуальных геномах, в этом смысле можно говорить и об определенной нестабильности генома. Подвижные генетические элементы встречаются в ДНК всех организмов. Они представляют собой сегменты ДНК, способные к внутри- или межхромосомным перемещениям. У болылинства из них центральная часть, содержащая информацию о механизме перемещения, фланкирована инвертированными повторами.
Такая структура получила название транспоэзнной, а сами подвижные генетические элементы называют транспозонами. Транспозоны обладают рядом специфических свойств. Они могут вызывать в ДНК полярные мутации, делеции и инверсии. Они способны также "включать" или "выключать'* соседние с ними гены, поскольку в транспозонах есть промоторы и терминаторы транскрипции. Два родственных транспозона, находящиеся на одной хромосоме, могут переносить фрагмент ДНК, который заключен между ними, в другую область той же хромосомы или вообще в другую хромосому. Одинаковые транспозоны играют также роль подвижных областей гомологии, между которыми может происходить генетическая рекомбинацги.
Благодаря этим свойствам транспозоны играют важную роль в регуляции активности генов и перестройке геномов. Глана 2. 7ралеоозонм 39 БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ТРАНСНОЗОНЫ Трацспозоны бактерий обладают сходной структурной организацией (рис. 2 1). Всеонио~раничены концевыми инвертированнымии повторами,протяженностьисоставкоторыхразличны у разных транспозонов (от десятка до нескольюсх сотен п.п.).
Однако у определенного транспозона они представляют собой своеобразные константы, т. е, не изменяются при его внедрении в разные сайты. Характерной чертой транспозонов бактерий является и тотфакт, чтособоихконцовониограничены прямыми повторами реципиентной ДН К (ДНК-мишени). Протяженность этих повторов варьирует от 5 до 9 п.н., но для конкретного элемента она постоянна. Последовательность же нуклеотидов в повторах определяется местом локализации элемента. В сайтах независимого происхождения транспозон фланкирован повторами различного состава.
ттввспозо ~ф Рис. 2.1. Принципиальное строение бактериаль- ного транспозона. 1у — прямые повторы ДНК-мишени; в 4 — концевые инвертированные повторы транспозона Механизмтраиспозиции Внутриклеточные перемещения трансгюзонов обусловлены специфическим механизмом транспозиции (рис. 2.2). Этот механизм обеспечивает встраивание транспозонов в реципиентную ДНК и образование в ней делеций, инверсий и дупликаций, а также исключение транспозонов из ДНК. Указанные операции осуществляются ферментами (транспозазами), которые кодируются генами транспозонов. Структурными компонентами транспозиции являются концевые инвертированные повторы транспозонов (хотя бы частичное их делетирование лишает транснозоны способности к транспозиции).
Струкгура же повторов ДНК-мишени несущественна для транспозиции (замена одного из повторов на случайную нуклеотидную последовательность не влияет заметным образом на свойства транспозона). 40 Часть 1. Геннпя ынаеенерыя и Иып с Ат р ° ВВЮ ":..Л— )л в с и Рис. 2.2. Механизм транспозиции транспозонов. Этапы а — б — е — г — д — рспликативная транснозицня; этапы а — б — е — е — ле — нерепликативная (консервативная) транспозиция. События представлены схематично на уровне взаимолсйствующих кольцевых ДНК и более детально — на уровне двух нитей взаимодействующих сайтов.
Жирными линиями выделена донорная ДНК, тонкими — реципиентная ДНК. Транспозон в допорном сайте отмечен полузатсмпенной линией. Штриховкой обозначены вновь синтезированный транспозон (жирные черточки) и повторы ДНК- мишени (тонкие черточки). Стрелки указывают на места действия трап си озазы Глава 2. 7оаненозоны 41 Известно два разных механизма трапспозиции — репликативцый и нерепликативный. При репликатив ной транспоз и ц и и одна копия транспозона передается в реципиентную ДНК, а другая сохраняется в исходном (донорном) сайте. При н е р е и— л и к а т и в н о й т р а н с и о з и ц и и транспозон обнаруживается только в реципиентной ДН К.
Начальные этапы обоих механизмов и способ образования повторов ДНК-мишени в сайте внедрения транспозона одинаковы (Язар(го, 1979). Транспозаза делает однонитевые разрывы в донорной ДНК на обоих 3'-концах транспозона, образует одновременно в реципиентной ДН К ступенчатый разрез (см. рис. 2.2,а) и присоединяет ковалентно свободные 3 '-концы транспозона к выступающим 5'-концам разреза (см. рис. 2.2,б). "Ступеньки" разрезаДНК- мишени, размер которых и определяет длину ее повтора, заполняются ДНК-полимеразой (см.
рис. 2.2,в). Образовавшееся соединение (интермедиат) является общим для обоих механизмов транспозиции. При репликативной транспозиции однонитевые участки достраиваются с помощью ДНК-полимеразы до двунитевых. При этом интермедиат превращается в коинтеграт, в котором донорная и реципиентная ДНК разделены одинаково ориентированными транспозонами (см. рис. 2.2,г), окруженшями повторами ДНК-мишени. Именно по области трапспозонов происходит разъединение коинтеграта на две молекулы ДНК с помощью гомологической или сайт-специфической рекомбинации (см.
рис. 2.2,д). Во втором случае процесс обеспечивается специальной рекомбиназой— резольвазой, кодируемой некоторыми транспозонами. При церепликативной транспозиции транспозаза делает разрывы в других нитях донорной ДНК по обоим концам транспозоца (см.
рис. 2.2,е), а ДНК-полимераза и лигаза завершают перенос транспозона, присоединяя его освободившиеся однонитевые концы к другим концам разреза реципиентной ДНК (см. рис. 2.2,ж). Из-за двунитевого разрыва донорная ДНК при этом инактивируется. Типы транспозонов По степени сложности и с учетом особенностей строения различают три типа бактериальных транспозонов; 1Я-элеме1 пы Дпзегбоп зес(цепсез, табл.
2.1), Тп-элементы (собственно транспозоны, табл. 2.2) и Мц-подобные фаги. Табл и ца 2.! Характеристика наиболее изучеюпюых 13-алиментов * Здесь и далее: !Ч„обозначает последовательность нз и-произвольных нуклсотидных остатков. Таблица 2.2 Характеристика наиболее изученных Тп-элементов Транс- Длина, Устойчивость к ., У Концевой Дополни- Дупликательный ция мипозон т.п.н.
антибиотикам* ци повтор, п.н. ма кс ьпени п.н. ~е Тп-элемен Сасгпаань Кгп, ба**, Вт 10 Тп5 2,б38 9,3 Тп9 Тп10 Сгп Тс Тп903 Кпп Исп 3,! 4,44 2,062 Тп1525 Тп!08! Тп2350 Тп2901 10,4 ! 1,0 Ктп 42 Часть 1. Генная инзкенерия си и иа 18501, 1850В, ин- вертированный 151, прямой 1Я01., 15!Ой, ин- вертированный 18903, инверти- рованный 15! 5, прямой 181, инвертиро- ванный 181, прямой 151, инвертиро- ванный Глава 2. Транснозоны 43 Окончание табл. 2.2 Транс- Длина, Устойчивость к Дополни- ДупликаКонцевой тельный ция мипозон т.п.н.
антибиотикам повтор, п.н. ма кер шени, п.н. Няа Н8" Няв 1ас1, Т, У Тс Няв смебство 7н7-с 8ш, Бр, Тр Тр 28 25 14,0 Тп7 Тп402 Тп552 Тп5053 Няа 8,447 Конъюсаншвные Тн-элем Тс !уа Тс та Тс ои Тс, Еп» йи Неклассифилированные эл снты Нет 26 16,4 Тп916 Тп918 Тп919 Тп1545 15 — 16 25,3 Нет Нет еыенты *'Тпб Тп554 Тп804 Тп!691 Тп1699 Кш, !4ш Ещ, 8р Тс Сгп, Сап, 8ш, 8ц Ар, СЬ, Ош, К»п 4,! 6,2 !6,0 13,5 10,0 Нет Нет Около 200 Около 100 Около 50 Няа приведена в списке сокрашений. Нс нфровка обозначений ется в К. со11 * Расш проявля 1Я-элементы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
