Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
плазмиды соединены в одной точке пересечения. Плазмида ColEl содержит
один сайт узнавания для рестриктазы EcoRI. Расщепление "восьмерок" этой
рестрикта-зой приводит к образованию двух изомерных форм, напоминающих
структуры Холлидея (рис. 14.5). При этом, как видно из рис. 14.5,
образуются по две пары плеч одинаковой длины, что указывает на то, что
вышеупомянутые "восьмерки" действительно состоят из двух одинаковых
плазмидных молекул, соединенных между собой крестообразной перемычкой. В
плазмидных препаратах, полученных из штаммов Е. coli гесА ~, "восьмерки"
не образуются. Это означает, что они, по всей видимости, представляют
собой промежуточные структуры, возникающие в ходе гесА + -зависимой
рекомбинации между плазмидами. В то же время эти промежуточные структуры
присутствуют в препаратах ДНК из
138 Экспрессия генетического материала
Рис. 14.5. Полученная с помощью электронного микроскопа фотография
структуры Холлидея, образующейся при рекомбинации кольцевых плазмидных
ДНК в Е. coli. Кольцевые молекулы линеаризованы при расщеплении
рестриктазой Eco RI (данная плазмида содержит только один участок
расщепления
рестриктазой Eco RI). Две изображенные структуры являются изомерными
формами структуры Холлидея. На правой фотографии видна область
расхождения одноцепочечных участков. (По Potter Н., Dressier D., 1976.
Ргос. Nat. Acad. Sci. USA, 73, 3000.)
штаммов E. coli recB ~ или recC ~. To есть можно предположить, что
продукты этих двух генов участвуют в рекомбинационном акте после белка
RecA. В действительности гены гесВ+ и гесС+ кодируют две субъединицы ATP-
зависимой нуклеазы. Эта нуклеаза, вероятно, выступает в роли фермента,
специфически разрезающего (разрешающего) структуру Холлидея для
завершения процесса рекомбинации.
Белок RecA играет также ключевую роль в репарации повреждений ДНК,
вызванных воздействием ультрафиолетовых лучей или некоторых химических
агентов на клетки Е. coli. Активация такой репарационной функции
происходит при взаимодействии с одноцепочечными участками ДНК,
образование которых непосредственно связано с повреждениями в молекуле
ДНК. Белок RecA обладает протеолитической активностью, стимулируемой
одноцепочечными ДНК. Эта протеолитическая активность проявляется в
расщеплении по крайней мере двух типов белков-
Рекомбинация
139
репрессоров. Один из них-это репрессор фага X, расщепление которого
приводит к индукции профага. Другой гес/1-чувствительный репрессор
является продуктом гена 1ехА. Этот репрессор вовлечен в регуляцию уровня
экспрессии гена гесА и ряда других генов, отвечающих за репарацию ДНК и
другие, так называемые SOS-функции, способствующие выживанию клетки в
экстремальных условиях. В норме репрессор 1ехА обеспечивает лишь
невысокий уровень экспрессии гена гесА, достаточный для обеспечения
процессов общей рекомбинации. Однако при повреждении ДНК, угрожающем
жизни клетки, стимулируется протео-литическая активность белка RecA и
происходит расщепление репрессо-ра 1ехА. Это приводит к индукции генов
uvr (они обсуждались в гл. 13) и других генов, связанных с репарацией ДНК
и восстановлением нормальной жизнедеятельности клетки. Белок RecA в
условиях его повышенной продукции, вероятно, непосредственно участвует в
репарации, направляя рекомбинацию между поврежденными и неповрежденными
участками дочерних молекул ДНК после репликации. Рассмотренные в этом
разделе экспериментальные наблюдения позволяют сделать вывод о том, что
образование структур Холлидея является промежуточным этапом в процессе
рекомбинации у Е. coli. Формирование и разрешение структур этого типа
находится под генетическим контролем. Модель Холлидея была изначально
предложена им для интерпретации данных по рекомбинации при мейотическом
делении, т. е. для эукариот. Применимость этой модели и для прокариот
позволяет считать, что основные механизмы рекомбинации, характерные для
прокариот и эукариот, очень схожи. Сейчас мы перейдем к рассмотрению
доказательств реального существования структур Холлидея, а также данных,
позволяющих представить процесс образования таких структур у эукариот.
Высокая отрицательная интерференция и генная конверсия
Анализ частот возникновения рекомбинантных генотипов при трехфакторном
скрещивании дает дополнительное (хотя и косвенное) подтверждение тому,
что процесс рекомбинации сопровождается образованием гетеродуплексных
участков ДНК. Впервые это было отмечено при изучении явления высокой
отрицательной интерференции при скрещиваниях с участием очень тесно
сцепленных генетических маркеров. Понятие "интерференция" (I), введенное
нами в гл. 5, определяется формулой I = 1 - с, где с ^коэффициент
совпадения (коинциденции), т. е. отношение числа наблюдаемых двойных
перекрестов к числу ожидаемых, при трехфакторном скрещивании. В
большинстве случаев при скрещиваниях с участием маркеров в трех различных
сцепленных генах (х - у - z) оказывается, что образование перекреста
