Проблемы и перспективы молекулярной генетики. Том 1 - Свердлов Е.Д.
ISBN 5-02-002753-7
Скачать (прямая ссылка):
Тем не менее ретротранспозоны способны регулировать процесс собственных транспозиций. Это обусловлено тем, что они содержат как нуклео-
2. Проблемы и перспективы...
33
Частота транспозиций (х 10 3) 25
20-
15 -
10-
5 -
0-
40 60 80 100 120 140
Число копий copia
Рис. 11. Соотношение между числом копий и частотой транспозиций copia в линиях 2Ь и Harwich
тидные последовательности, кодирующие белки, необходимые для процесса транспозиций, так и регуляторные последовательности-мишени, способные воспринимать регуляторные сигналы со стороны генома хозяина. Известно, что в природных популяциях наблюдается определенная, хотя и не очень большая вариация в структуре элементов, принадлежащих к одному семейству (Csink, McDonald, 1995). Представляет интерес вопрос о том, как зависит экспрессия (транскрипция, транспозиции) от вариаций в структуре ретротранспозона.
В качестве одного из объяснений резкого увеличения частоты транспозиций, наблюдаемого в некоторых линиях дрозофилы, была предложена гипотеза “сумасшедшей” копии. Она подразумевает, что активизация ретротранспозона может быть следствием мутации в последовательности самого элемента. Действительно, удалось выявить два структурных варианта ретротранспозона gypsy, различающихся по транспозиционной активности (Lyubomirskaya et al., 1990). Однако предпринятый нами анализ последовательности активно перемещающейся копии ретротранспозона copia в линии, характеризующейся очень высокой частотой его транспозиций, показал ее идентичность последовательности канонических копий (Филатов и др., 1998). В регуляторном районе активно перемещающегося ретропозона
34
Doc нами были найдены отличия от канонической копии, однако оказалось, что этот ранее не описанный структурный вариант ретропозона встречается во многих линиях, независимо от транспозиционной активности Doc в них (Пасюкова и др., 1999). Таким образом, структурно перестроенные, “сумасшедшие” копии ретротранспозонов могут возникать, но не всегда именно это служит причиной активизации ретротранспозонов.
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
ЧАСТОТЫ ТРАНСПОЗИЦИЙ
A priori очевидно, что ряд локусов генома играет роль в экспрессии ретротранспозонов, ведь ретротранспозоны используют для реализации своего жизненного цикла белки клетки. Практически все известные гены, затрагивающие экспрессию ретротранспозонов, были описаны как модификаторы транскрипции или, реже, трансляции. Влияние этих генов на транспозиции ретротранспозонов, т.е. в конечном счете на их жизненный цикл как самостоятельных, эндосимбиотических элементов генома, было показано, таким образом, только косвенно, как влияние на один из промежуточных этапов процесса транспозиций, каковым является транскрипция. Исключение составляет ген flamenco, который был выявлен методами классической генетики как ген, контролирующий частоту транспозиций ретротранспозона gypsy (Prudhomme et al., 1995).
Такая ситуация, когда известные гены, контролирующие поведение ретротранспозонов - это в подавляющем большинстве модификаторы транскрипции или трансляции, является следствием двух обстоятельств. Первое -трудность экспериментального исследования транспозиций из-за их низкой спонтанной частоты и(или) невоспроизводимости в условиях эксперимента. Второе - тот факт, что частота транспозиций, по существу, представляет собой количественный, мерный признак, и картирование соответствующих генов требует применения методов количественной генетики. В связи со сказанным очевидны две задачи. С одной стороны, необходим более детальный анализ сопряженности транскрипции с процессом транспозиций, в котором транскрипция является одной из промежуточных стадий. С другой стороны, необходимо прямое картирование локусов, контролирующих частоту транспозиций, с использованием специальных методов, предназначенных для картирования генов количественных признаков.
Сопряженность процессов транскрипции и транспозиции была впервые исследована нами in vivo на нескольких моделях. Сравнение нескольких родственных линий дрозофилы показало, что стократное различие в частоте транспозиций ретротранспозона copia сопряжено с различиями в количестве транскрипта. Однако различие в количестве транскрипта могло быть объяснено разницей в числе копий copia в геномах сравниваемых линий дрозофилы, а кроме того, линии могли отличаться друг от друга мутациями, которые контролируют процесс транспозиций и не влияют на количество транскрипта, или наоборот. Для того чтобы снять эти возражения, мы исследовали взаимосвязь между частотой транспозиций и количеством транскрипта на абсолютно идентичном генетическом фоне. Мы сравнили частоту транспозиций и количество транскрипта у самцов и самок одной и той же
2*
35
линии, разница в частоте транспозиций между которыми достигает как минимум 50 раз, а также у самцов разного возраста с максимальной разницей по частоте транспозиций в три раза. Достоверная связь между частотой транспозиций и количеством транскрипта была подтверждена и в том, и в другом случае (Pasyukova et al., 1997; Филатов, Пасюкова, 1998; Filatov et al., 1998). Заметим, что зависимость частоты транспозиций от возраста, показывающая, что поведение ретротранспозона определяется физиологическими особенностями хозяина, была обнаружена нами впервые. Наконец, с помощью эмбриональной трансформации было показано, что различия в количестве транскрипта между самцами и самками связаны с более интенсивной транскрипцией copia в семенниках (Филатов и др., 1998). Таким образом, тесная связь транскрипции с процессом транспозиций была доказана на примере ретротранспозона copia. Наличие такой связи показывает, что количество транскрипта может быть хорошим диагностическим признаком при анализе генетического контроля транспозиций ретротранспозонов, если в силу особенностей эксперимента прямое измерение частоты транспозиций невозможно. Однако, как будет видно из дальнейшего, правило это далеко не абсолютно, и, исследуя транспозиции, лучше всего использовать в качестве характеристики именно их частоту.
