Проблемы и перспективы молекулярной генетики. Том 1 - Свердлов Е.Д.
ISBN 5-02-002753-7
Скачать (прямая ссылка):
Сложная система распространения Hg-r-детерминант среди широкого круга бактерий была обнаружена нами у некоторых штаммов Acinetobacter, содержащих Hg-r-плазмиды двух типов: крупные и мелкие. Крупные плазмиды посредством конъюгации могли распространяться только среди штаммов различных видов ацинетобактеров; мелкие плазмиды не обладали конъюгативными свойствами, но с помощью крупных плазмид могли проникать в различные виды бактерий, в том числе далекие в систематическом отношении (Lomovskaya et al., 1986).
Идентичные игег-опероны рКЬШ-типа были обнаружены в составе крупных конъюгативных плазмид pKLH272 и pKLH247 у штамма Enterobacter (Киргизия) и штамма Acinetobacter (р. Волга) соответственно. Четыре близких варианта тег-оперона pKLHl-типа были найдены в составе одной и той же неконъюгативной, но мобилизуемой плазмиды у разных видов Acinetobacter в разных ртутных рудниках Азии и Европы (Миндлин и др., 1986).
Наконец, мы экспериментально показали перенос ДНК неконъюгатив-ных плазмид при совместном выращивании систематически далеких бактерий Acinetobacter calcoaceticus, Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa (Миндлин и др., 1990).
До последнего времени считали, что Hg-r-детерминанты многих грам-положительных бактерий, в частности бацилл, в большинстве случаев находятся не на плазмидах, а в хромосоме (Mahler et al., 1986; Wang et al., 1987, 1989; Nakamura, Silver, 1994; Hart et al., 1998; Huang Ch.-Ch. et al., 1999a).
Недавно полученные нами данные о плазмидной локализации детерминант устойчивости к ртути у нескольких штаммов бацилл, в том числе широко используемого в качестве тестерного американского штамма Bacillus cereus RC607, заставляют пересмотреть это положение (Bogdanova et al.,
1998, 2001).
136
4. РОЛЬ РЕКОМБИНАЦИИ
В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ПЕРЕНОСЕ
4.1. МОЗАИЧНАЯ (РЕКОМБИНАНТНАЯ) СТРУКТУРА mer-ОПЕРОНОВ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ МОЗАИЧНЫХ mer-ОПЕРОНОВ В ПРИРОДНЫХ ПОПУЛЯЦИЯХ
В тех случаях, когда удается идентифицировать родительские формы, с достоверностью можно говорить, что возникновение как отдельных мозаичных генов, так и целых оперонов или транспозонов произошло в результате рекомбинации между различными элементами, объединившимися в одной клетке в результате горизонтального переноса (например, Maynard Smith, 1992; The Horizontal Gene Pool, 2000).
Мозаичные опероны устойчивости к ртути, содержащие участки различного происхождения, впервые были обнаружены в исследованиях нашей лаборатории при сравнительном анализе структуры Hg-r-детерминант крупных и мелких плазмид ацинетобактеров (Ломовская, Никифоров, 1988). Оказалось, что нуклеотидные последовательности Hg-r-детерминант мелких плазмид могут быть представлены в виде продукта рекомбинации между соответствующими последовательностями крупной плазмиды и тег-опе-рона, входящего в состав транспозона Тп50/. Поскольку Тп50/ был исходно обнаружен в штамме P. aeruginosa, присутствие идентичных ему последовательностей в плазмидах ацинетобактеров позволяет сделать вывод о межвидовом переносе этого транспозона.
Дальнейшие исследования показали, что мозаичные (рекомбинантные) опероны часто встречаются в нашей коллекции грамотрицательных бактерий. Например, в бактериях различных систематических групп (Enterobacter cloacae, Enterobacter agglomerans, E. coli и Acinetobacter sp.), изолированных в географически отдаленных районах (г. Саратов, Закарпатье, Киргизия, США), мы нашли практически одни и те же игег-опероны, близкородственные игег-оперону pKLH2 и содержащие вставки других типов последовательностей. Одну из них удалось идентифицировать как последовательность Тп50/-типа (Yurieva et al., 1997) (рис. 42).
Мозаичные игег-опероны мы обнаружили также у разных видов Pseudomonas в составе транспозонов, близкородственных Тп5041. В случае штамма ТС97 игег-оперон содержал, кроме фрагмента игег-оперона Тп5041, участки генов плазмиды pKLH2 и плазмиды pDU1358 из клинического штамма Serratia marcescens (Yurieva et al., 1997).
Мозаичный ген ртуть-редуктазы был обнаружен нами в составе тег-оперона грамположительной В. megaterium МК64-1 (Bogdanova et al., 2001).
Позднее мозаичные игег-опероны были обнаружены и детально исследованы в лабораториях Ричи и Саммерс (Osborn et al., 1997; Liebert et al., 1997, 2000).
Таким образом, совокупные данные ЛМГМ и зарубежных лабораторий с очевидностью свидетельствуют о широком распространении мозаичных /иег-оперонов у бактерий различных систематических групп.
П7
4.2. МОЗАИЧНЫЕ (РЕКОМБИНАНТНЫЕ) ТРАНСПОЗОНЫ
Анализ молекулярно-генетической структуры транспозонов показывает, что многие из них являются рекомбинантами и возникли в результате взаимодействия между родственными или неродственными мобильными элементами. Впервые рекомбинантная структура была установлена у транспозона Тп501. Предполагают, что при его образовании имело место внедрение одного родственного транспозона в другой с последующим де-летированием генов транспозиции первого транспозона (Grinsted, Brown, 1984).
Литературные данные о существовании рекомбинантных транспозонов в природе очень немногочисленны и в основном носят косвенный характер (Holt et al, 1996; Pearson et al, 1996). Благодаря использованному нами оригинальному подходу к изучению Hg-r-транспозонов, нам удалось показать, что рекомбинантные транспозоны встречаются в бактериях окружающей среды с высокой частотой. Так, из 29 транспозонов, исследованных в одной из наших последних работ, 12 имели очевидные признаки рекомбинантного происхождения, например, Тп5036, Тп5041, Тп5053 и Тп5059 (Kholodii et al., 1993b, 1995, 1997; Yurieva et al., 1997; Mindlin et al., 2001).
