Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
хромосомы, с восстановлением в ней исходной нуклеотидно
последовательности. Считают, что точное вырезание происходит незЕ висимо
от каких бы то ни было функций, связанных с механизмо] транспозиции. Этот
процесс также не зависит от гена гесА Е. coli, одне ко, безусловно,
связан с определенными генетическими функциями хс зяйской клетки. Мутации
в генах recC, mutH, mutL и mutS Е. coli (ср. гл. 13) увеличивают частоту
вырезания, а мутации в гене himA препят ствуют вырезанию. Процесс точного
вырезания, вероятно, связан с of 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 основе ниями прочно связывает
между собой спирализованные сахарофо< фатные остовы обеих цепей.
Дополнительную прочность молекула: ДНК придают взаимодействия гидрофобной
природы, так называемь:
14. Рекомбинация
163
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.
164
Экспрессия генетического матери
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 recA-DNA filaments', evidence for a cyclic extension of
duplex DNA, Cell, 28, 757-76*51
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.
