Современная генетика. Том 1. - Айала Ф.
Скачать (прямая ссылка):
несколько различных встраивающихся последовательностей могут вызывать
мутации многих генов. Некоторые свойства наиболее известных из этих
последовательностей представлены в табл. 8.1. Они различаются размером,
но имеют некоторые общие черты строения. На концах содержатся одинаковые
или почти одинаковые нуклеотидные последовательности, расположенные,
однако, в обратном порядке. В случае IS1, например, концевые
последовательности содержат по 23 нуклеотида, 18 из которых одинаковы для
обоих
Рис. 8.11. Электронная микрофотография гете-родуплексной молекулы ДНК
Xgal+ /Хда13 Одноцепочечная петля (указана стрелкой)-это вставка IS2 в
гене gal+ [Ahmed А., ScrabaD. (1975). Mol. Gen. Genet., 136, 233.]
16-1215
Организация и передача генетического материаш
Таблица 8.1. Характеристика инсерционных последовательностей
Название Число копий в клетке Е. coli Длина (н.п.) Число общих н.п.
в инвертированном повторе Длина повтора в ДНК-мишени (н.п.)
IS1 5-8 копий на хромосому 768 18/23 9
IS2 5 на хромосому, 1 на F 1327 32/41 5
IS3 5 на хромосому, 1 на F 1400 32/38 3 или 4
IS4 1 или 2 копии на хромосому 1400 16/18 11
IS5 Известна только в фагах X и Ми 1195 15/16 4
IS10 1329 17/23 9
IS50 1533 8/9 9
у5 1 на F, 1 или более на хромосому 5700 35 5
концов. Кроме того, когда инсерция встраивается в ДНК-мишень, небольшой
участок последовательности ДНК-мишени повторяется около каждого конца
инсерции. Эта повторяющаяся последовательность ДНК, окаймляющая инсерцию,
содержит обычно от 5 до 9 нуклеотидов.
Инсерционные последовательности обладают следующими генетическими
свойствами:
1. Наиболее характерная особенность-это способность перемещаться по
геному. При этом происходит репликация инсерционной последовательности:
исходный экземпляр остается в прежнем сайте, а копия встраивается в
мишень. Сайты-мишени, куда встраиваются инсерционные последовательности,
вообще говоря, почти не обладают специфичностью. Функции, обеспечивающие
способность к перемещению (транспозиции), закодированы в самой
инсерционной последовательности и жестко регулируются, поскольку
транспозиция представляет собой редкое событие, происходящее на порядок
реже, чем сами спонтанные мутации.
2. Инсерционные последовательности могут точно вырезаться; при этом
происходит реверсия IS-индуцированной мутации к дикому типу.
3. В сайтах, смежных по отношению к инсерции, возникают делеции
бактериальных генов (рис. 8.12).
4. В смежных по отношению к инсерции сайтах происходят инверсии
бактериальных генов.
5. Инсерционные последовательности обеспечивают взаимодействие между
такими генетическими элементами, как F-фактор и бактериальная хромосома.
Возможные механизмы реализации этих свойств мы обсудим в гл. 14, а здесь
лишь прокомментируем последнее свойство.
Физическая карта F-фактора Е. coli изображена на рис. 8.13, Л. Она
содержит 94 500 н. п., в ее состав входят гены, обеспечивающие конъюга-
8. Бактериальный геном
243
IS1
nad A aro G К Т Е О Р chlD pql att A bio uvr В
Рис. 8.12. Цветными линиями обозначены делеции, индуцируемые элементом
IS1 в gal-oпероне Е. coli.
ционный перенос хромосом (гены tra), и гены, обеспечивающие репликацию
самого F-фактора. Кроме того, карта включает четыре инсерционных
последовательности: две IS3', оДну последовательность IS2 и одну, так
называемую уб. Эти последовательности представляют собой сайты, которыми
F-фактор встраивается в хромосому бактерии, что и приводит к
возникновению клетки Hfr. Свидетельствующие об этом
Рис. 8.13. А. Физическая карта F-фактора Е. coli, на которой изображена
локализация генов, необходимых для передачи хромосомы, и IS-эле-менты,
ответственные за интеграцию F-фак-тора в бактериальную хромосому. Б.
Физическая карта фактора устойчивости, на которой указаны области
гомологии с F-факто-ром и сайты устойчивости к некоторым антибиотикам,
окаймленные IS-эле-ментами и образующие транспозоны. Обратите внимание на
то, что транспозон ТпЗ, несущий ген amp, представляет собой часть более
крупного транспозона Тп4.
хР°л*(
'со,
¦А,
\
&
ТпЗ
^^й*ацияДн*
Тп4 sul
\
/ /'Ч*. ^
Ф
'///
cm!
кап
16*
Организация и передача генетического материала
данные были получены при изучении структуры F'-элементов посредством
гетеродуплексного картирования. В ДНК F'-элемента бактериальная ДНК,
интегрированная в F-фактор, отделена с обеих сторон от ДНК F-фактора
идентичными инсерционными последовательностями. Способность F-фактора
встраиваться в различные участки хромосомы Е. coli может быть обусловлена
двумя событиями: кроссингове-ром между инсерционными
последовательностями, входящими в состав как F-фактора, так и
бактериальной хромосомы, либо транспозицией инсерционной
последовательности F-фактора в мишень бактериальной хромосомы, приводящей
к слиянию двух отдельных кольцевых репликонов в один (см. гл. 14).
Инсерционные последовательности относительно невелики и кодируют лишь
функции, необходимые для их транспозиции. Второй класс подвижных
