Биологический каталог




Современная генетика. Том 2

Автор Ф.Айала, Дж.Кайгер

ут выступать в роли затравок для репликацш Образовавшиеся структуры очень напоминают обычные репликативны вилки, участвующие в полуконсервативной репликации бактериально хромосомы. В обеих вилках начинается репликация транспозона, прс должающаяся вплоть до момента встречи двух вилок и завершения ре пликации ДНК встраиваемого элемента. При этом, как уже упомина лось, образуются две копии транспозона: одна-в исходном положенш другая-встроенная в структуру ДНК-мишени. Эта репликаци сопровождается дупликацией небольшого участка ДНК-мишени, копи которого в результате оказываются расположенными по обе сторож от встроенного транспозона. Транспозиция проходит через стадш

Рис. 14.18. Модель транспозиции ТпЗ и других подвижных элементов, обладающих системой сайт-специфической рекомбинации. Транспозиция с одного репликона на другой происходит через образование коин-теграта и слияние ре-пликонов. Заметьте, что происходит дупликация участка ДНК-мишени, две копии которого оказываются расположенными по обе стороны от встроившегося транс-позона. (По Shapiro J., 1979. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 76, 1933.)

Образование одноцепочных разрывов с каждого конца ТпЗ (З'-ОН-концы показаны остриями стрелок)

у

ТпЗ

образования коинтеграта. Если точка начала репликации и сайт инте грации находятся на различных репликонах, то образование коинтегра та приводит к слиянию двух репликонов, содержащих по одной копш перемещающегося элемента на каждом из стыков. В дальнейшем проис ходит разрешение коинтеграта за счет сайт-специфической рекомбина ции между двумя копиями транспозона по области IRS.

Процесс сайт-специфического внесения одноцепочечного разрыв; и соединения одного из концов этого разрыва с другой нуклеотидно] цепью, постулируемый в рамках модели на рис. 14.18, удавалось дей ствительно наблюдать на примере репликации одноцепочечного фаг. фХ174. Показано, что белок cis А, ковалентно связанный с 5'-фосфатно] группой специфически надрезанного участка ori, направляет реакции взаимодействия этой группы с З'-концом соответствующего участка но вообразованной цепи. Таким образом, возникает ковалентно замкнуто одноцепочечное кольцо (см. гл. 13). В рамках рассмотренной модел удается удовлетворительно интерпретировать структурные измененш связанные с транспозицией ТпЗ, уб и других перемещающихся элемен тов, вызывающих образование 5-нуклеотидных повторов в ДНК-ми шени и обладающих IRS-рекомбинационной системой разрешени коинтегратов. В то же время реальный механизм транспозиции, в част ности порядок осуществления этапов, показанных на рис. 14.18, еще н установлен. Подвижные элементы другого типа, и в первую очеред элементы, транспозиция которых сопровождается возникновением 9-н) клеотидных повторов в ДНК-мишени, аналогичной системой рекол/ бинации IRS-последовательностей не обладают и могут перемещатьс без образования коинтегратов.

Еще одно характерное свойство перемещающихся генетических эл( ментов заключается в их способности к точному вырезанию и удал< нию из хромосомы, с восстановлением в ней исходной нуклеотидно последовательности. Считают, что точное вырезание происходит незг висимо от каких бы то ни было функций, связанных с механизмо] транспозиции. Этот процесс также не зависит от гена гесА Е. coli, одн< ко, безусловно, связан с определенными генетическими функциями хс зяйской клетки. Мутации в генах recC, mutH, mutL и mutS Е. coli (СУ гл. 13) увеличивают частоту вырезания, а мутации в гене ЫтА препят ствуют вырезанию. Процесс точного вырезания, вероятно, связан с о( меном между последовательностями прямых или инвертированных ш второв, расположенных на концах перемещающихся генетических эл< ментов.

Общая картина метаболизма ДНК

Первоначальные взгляды на структуру ДНК были главным образом о< нованы на представлении о достаточно жесткой двойной спирали, в кс торой система водородных связей между комплементарными основ; ниями прочно связывает между собой спирализованные сахарофо( фатные остовы обеих цепей. Дополнительную прочность молекула: ДНК придают взаимодействия гидрофобной природы, так называемь:

стэкинг-взаимодействия, между соседними парами оснований. Жесткость структуры ДНК гарантирует надежность хранения наследственной информации, закодированной в последовательности оснований.

Однако открытие Z-формы ДНК, а также установление способности определенных участков ДНК легко переходить из В-формы в Z-форму продемонстрировали ограниченность представлений о совершенно монотонной жесткой структуре ДНК. Следует признать, что ДНК скорее присуща мобильность структуры, способность к спонтанному изменению конформации в довольно широких пределах.

Изучение метаболизма ДНК, поначалу направленное в основном на уточнение деталей механизма полуконсервативной репликации, позволило обнаружить необычайное множество ферментов и других белков, придающих молекулам ДНК in vivo еще большую структурно-функциональную мобильность. На сегодняшний день ясно, что сохранность закодированной в ДНК информации, предназначенной для передачи последующим поколениям, обеспечивается скорее за счет активного метаболизма, нежели просто за счет стабильности, присущей самой структуре ДНК.

В этом метаболизме активную роль играют комплементарные взаимодействия между основаниями. Феномен комплементарности обеспечивает такие процессы, как полуконсервативная репликация, контроль точности считывания, исправление ошибок и репарация повреждений структуры, возникающих под действием различных факторов окружающей среды. Комплементарные взаимодействия играют также важнейшую роль в процессах общей и сайт-специфической рекомбинации. И в то же время их влияние на различные аспекты метаболизма ДНК не является абсолютным. Так, в случае особенно сильных повреждений ДНК действие репарационной SOS-системы может направляться по пути поддержания общей целостности хромосомы, даже в ущерб требованиям принципа комплементарности, и таким образом приводить к закреплению некоторых мутационных изменений. Участие белка RecA E.coli как в общей рекомбинации, так и в активации репарационного действия SOS-системы является поистине удивительным примером эволюционного «нововведения», связующего воедино два различных аспекта метаболизма ДНК.

С другой стороны, подвижные генетические элементы, ретровирусы и другие молекулярные системы, функционирование которых основано на незаконной рекомбинации, располагают ферментативным аппаратом, который позволяет им действовать как бы независимо от принципа комплементарности, обычно играющего ключевую роль в процессах метаболизма ДНК. Функциональные особенности этих элементов дают им возможность направлять рекомбинацию между негомологичными последовательностями. Подвижные элементы широко распространены как у прокариот, так и у эукариот, что указывает на определенные эволюционные преимущества, вероятно связанные именно со способностью к такого рода рекомбинационным процессам, которую эти элементы придают содержащим их последовательностям ДНК. Не вызывает сомнений, что, несмотря на необходимое постоянство структуры, обусловленное самим информационным значением ДНК, она в то же время обладает существенной метаболической активностью, связанной с потребностями структурной эволюции.

Литература

DasGupta С. et al. (1981). Concerted strand exchange and formation of Holliday structures by E. coli recA protein, Cell, 25, 507-516.

Dunn K., Chrysogelos S., Griffith J. (1982). Electron microscope visualization of filaments: evidence for a cyclic extension of duplex DNA, Cell, 28, 757-765^

Fogel S., Mortimer R. (1969). Informational transfer in meiotic gene conversion, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 62, 96-103.

Fogel S. et al. (1971). Gene conversion in unselected tetrads from multipoint crosses, Stadler Symp., 1-2, 89-110.

Galas D.J., Chandler M. (1981). On the molecular mechanisms of transposition, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 78, 4858-4862.

Heffron F., So M, McCarthy B.J. (1978). In vitro mutagenesis of a circular DNA molecule [carrying ТпЗ] by using synthetic restriction sites, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 6012-6016.

Hoess R. H., Foeller C, Bidwell K., Landy A. (1980). Site-specific recombination functions of bacteriophage A.: DNA sequence of regulatory regions and overlapping structural genes for int and xis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 77, 2482-2486.

Hsu P.-L., Ross W., Landy A. (1980). The X ph

att site: functional limits and interaction with

protein, Nature, 285, 85-91. Hurst D. et al. (1972). Conversion-assocu

recombination in yeast, Proc. Natl. Acad.

USA, 69, 101-105. Landy A., Ross W. (1977). Viral integration ,

excision: structure of the lambda att si

Science, 197, 1147-1160. Meselson M.S., Radding CM. (1975). A gen.

model for genetic recombination, Proc. N

Acad. Sci. USA, 72, 358-361. Mizuuchi K., Kemper В., Hays J., Weisberg R

(1982). T4 endonuclease VII cleaves Holli

structures, Cell, 29, 357-365. Shapiro J. A. (1979). Molecular model for

transposition and replication of bacterioph

Mu and other transposable elements, Proc. N

Acad. Sci. USA, 76, 1933-1937. Stahl F. W., 1979. Genetic Recombinati

Thinking about It in Phage and Fu]

W. H. Freeman, San Francisco. Szostak J. W., Orr-Weaver T.L., Rothstein R

Stahl F.W. (1983). The double-strand-br

repair model for recombination, Cell, 33, 25Ключевые слова и понятия

Белок RecA

Высокая отрицательная интерференция Генная конверсия Гены гес

Гетеродуплексная ДНК ДНК-мишень

Интеграза и эксцизионаза фага X / /пг-зависимая рекомбинация Коэффициент совпадения (коинциденция) (с)

Модель «двухцепочечный

разрыв - репарация» Модель Мезелсона - Рэддинга Модель Холлидея Незаконная рекомбинация Общая рекомбинация Перемещение области перекреста Подвижные генетические элементы Резолваза

Сайт-специфическая рекомбинация

Задачи

14.1. Изобразите восьмиспоровые аски, образования которых можно ожидать, исходя из структуры тетрад, изображенных на рис. 14.9, А и Б, I — IV.

14.2. Взяв за основу матери рис. 14.9, покажите, каким о

страница 34
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75

Скачать книгу "Современная генетика. Том 2" (5.25Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(23.08.2019)