Биотехнология. Том 17 - Янулайтис А.А.
Скачать (прямая ссылка):
2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РЕСТРИКТАЗ
Первые рестриктазы были выявлены у представителей прокариотических микроорганизмов [312, 354, 412]. Попытка обнаружить специфические эндонуклеазы в низших эукариотах Tetrahymena, Oxytricha, Sacch. cerevisiae, предпринятая в начале развития работ по поиску продуцентов рестриктаз, дала отрицательный результат [312]. В последующем японскими исследователями было проведено более тщательное исследование в этом отношении 42 штаммов дрожжей Saccharomyces и Pichia, в результате которого было выявлено несколько культур, содержащих эндонуклеазы, специфически фрагментирующие ДНК [388]. Однако, глубина гидролиза субстрата этими ферментами не является исчерпывающей, чем они напоминают рестриктазы III типа [343]. Аналогичными свойствами облада-
ла эндонуклеаза, обнаруженная в клетках Хламидомонад [100].
Таким образом долгое время бытовало мнение, что ферменты рестрикции — модификации II типа являются характерными только для прокариотических микроорганизмов. Совершенно недавно этот вывод потребовал ревизии. Имеются в виду исследования, проведенные 'Ван Эттеном и др. [403—405], в результате которых такие ферменты были выявлены в эукариотических клетках — хлорелоподобных зеленых водорослях. Другим неожиданным следствием этих работ явился тот факт, что метилазы и рестриктазы кодируются генами вирусов, инфицирующими вышеуказанные клетки, что является нехарактерным для локализации прокариотических генов рестриктаз (например, в бактериофагах). Известна только одна система, а именно III типа, которая локализована в фаге Р I — это RMEcoP I [69, 79]. Больше примеров фаговой локализации генов метилаз, не являющихся составными компонентами систем рестрикции — модификации [214].
В 1985 году появилась публикация китайских авторов о наличии рестриктазной активности II типа со специфичностью EcoR I в клетках эмбриона человека [390]. Ферменту дано название Hsa I (от Homo sapiens). Ничего в этой работе не говорится о наличии или отсутствии в этих клетках сопряженной метилазы. Учитывая нетривиальность этого открытия и большое его общебиологическое значение некоторое удивление вызывает отсутствие за прошедший период попыток углубить и расширить исследования в этом направлении (в доступной литературе публикаций, касающихся этого вопроса не было обнаружено) . Следует предположить, что определенную роль в этом могло сыграть сообщение данных в малораспространенном журнале [390], а также возможное скептическое отношение некоторых исследователей к самому результату. Действительно публикация со столь нетривиальным результатом могла бы быть сопровождена более углубленными исследованиями (контрольными экспериментами), доказывающими однозначную истинность полученного результата — наличие рестриктазы в человеческих клетках, а не, например, в экзо- или эн-доклеточной прокариотической микрофлоре, заразившей исследуемый материал.
Ничто не препятствует проведению таких экспериментов. Поэтому следует ожидать либо подтверждения, либо опровержения данных о наличии специфических эндодезоксирибонуклеаз (а, возможно, и метилаз) II типа в человеческих (и других животных) тканях.
Уже первые опыты по поиску продуцентов специфических эндонуклеаз, последовавшие за открытием первой рестриктазы II типа — Hind II в Н. influenzae Rd [354], продемонстрировали как их широкое распространение в этом роде микроорганиз-
мов [750, 339], так и их наличие у представителей других таксонов— Escherichia [412], Moraxefla [312] и Bacillus [342]. Открытие рестриктаз у бацил, относящихся в отличие от первых, к грамположительным микроорганизмам, указывало на возможное широкое распространение этих ферментов.
Таксономические границы потенциальных продуцентов рестриктаз были еще более расширены после их обнаружения в штаммах Anabaena [312], относящихся к другому большому разделу царства прокариотических микроорганизмов — цианобактериям. Эти результаты указывали на возможность наличия специфических эндонуклеаз у представителей самых различных таксономических групп прокариотических микроорганизмов, что и было подтверждено последующими исследованиями. Довольно наглядно динамика роста таксонов и штаммов, в которых были обнаружены рестриктазы, прослеживается в публикуемых, начиная с 1976 г., списках этих ферментов, составляемых Робертсом [319—319]. Из таблицы 2, обобщающей сведения, имеющиеся в указанных списках, (а также дополнительные данные, не вошедшие в них) видно, что за 12 последних лет число видов и родов, в которых найдены рестриктазы, возросло в 7 и 5,3 раза соответственно, штаммов— в 17,3 раз, а количество открытых за этот период рестриктаз, в том числе и ферментов с новой субстратной специфичностью, в 15,7 и 6,5 раз соответственно. Абсолютные цифры тоже внушительны: всего выявлено 1 107 штаммов, содержащих специфические эндодезоксирибонуклеазы, а в отношении узнаваемой последовательности нуклеотидов охарактеризовано 1 106 рестриктаз. Среди них обнаружено 143 прототипа— ферменты, различающиеся в отношении узнаваемой последовательности нуклеотидов. Таким образом, темпы роста сведений о все новых продуцентах рестриктаз и самих этих ферментах являются впечатляющими и пока не видно признаков их снижения. Все это позволяет предположить значительное расширение списка специфических эндонуклеаз в будущем, что, в частности, будет способствовать изучению закономерностей распространения рестриктаз, имеющих как теоретическое, так и практическое значение. В этом отношении представляет интерес распространение продуцентов в царстве прокариотических микроорганизмов, частота их встречаемости в различных таксонах и качественная сторона этого явления, а именно, наличие или отсутствие специфичности в отношении набора последовательностей нуклеотидов, узнаваемых рес-триктазами, выявленных в отдельных таксонах (вопрос о так-соноспецифичности рестриктаз).
