Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Путь б
t
ТГП Т11111 И 111 нтт \ Полимераза,
| лигаза 111 111 1111 f LLllLI 11'П И И'1 П I ГП П 1 ГГПТПЧ 11 Трансформация упрочена
-Рис. 37. Схема молекулярного механизма трансформации (модифицированная схема А. А. Прозорова, 1966).
Пояснения — см, текст.
донора и ДНК реципиента. При этом возможны два пути: а) действие восстанавливающих систем может привести к уничтожению неспаренной части чужого фрагмента и замещению на нуклеотидную последовательность реципиента, тогда трансформация будет ликвидирована; б) может быть уничтожена своя неспаренная часть этой зоны, тогда трансформация, напротив, упрочится.
Существование этапа с образованием молекулярной гетерозиготы демонстрируется именно тем, что при последующем размножении отдельных клеток трансформантов образуется нередко сме-
шанная популяция, содержащая как особи с измененными свойствами, так и особи, неотличимые от исходных. Осуществление же в некоторых случаях второго этапа — дальнейшего действия энзимов репарации на участок Д (по пути б) — выявляется в том, что встречаются трансформированные клетки, дающие целиком потомство со свойствами донора (С. Е. Бреслер, 1970; А. А. Прозоров, 1970; Hotchkiss, Gabor, 1970).
Представленный механизм трансформации хорошо согласуется с данными по большинству бактерий. Однако в отношении гемо-фильных бактерий не удалось продемонстрировать стадию денатурации донорной ДНК. Возможно, механизм процесса для этой группы имеет существенные особенности.
Трансформация нашла преимущественное применение как средство для решения разнообразных исследовательских задач в области биохимической генетики. В частности, небольшие размеры интегрируемых фрагментов ДНК донора позволяют доказывать близкое расположение тех или иных генов при картировании хромосомы, исходя из частоты трансформации одновременно по двум признакам.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗНЫХ ФОРМ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ПЕРЕНОСА
В заключение сравним особенности основных форм переноса и обмена вещества наследственности, встречающихся в природе (табл. 14). Прежде всего они существенно различаются по количеству переносимого, обмениваемого и интегрируемого генетического материала. Практически нет ограничений в размере переносимых фрагментов хромосом при рекомбинациях у вирусов и у высших организмов. Очень значительны могут быть переносимые фрагменты и при сексдукции, хотя перенос целой хромосомы в этом случае — редкость. Напротив, при трансформации и трансдукции переносятся и интегрируются лишь очень небольшие части хромосом. При сексдукции, в отличие от рекомбинации у вирусов и высших организмов, отмечается преобладание количества переносимой ДНК над количеством ДНК, вступающей в рекомбинацию. Сексдукцию отличает также необходимость предварительной репликации хромосомы у донора и достройка одиночной цепи донора до биспиральной молекулы после переноса, Трансформацию существенно отличает от всех других сравниваемых процессов то, что она ведет в основном к замещению только одной из цепей в хромосоме хозяина. Подобная ситуация при других процессах возникает лишь в небольших по размеру гетерозиготных участках соединения цепей при рекомбинации фрагментов ДНК. Трансдукция отличается именно тем, что она сопровождается включением дополнительного фрагмента, а не обменом. Наконец, очень резкими являются различия вспомогательных механизмов, подготовляющих или провоцирующих тот или иной процесс. У вирусов такого
KJ
u>
00
ТАБЛИЦАМ
Сравнительная характеристика молекулярных механизмов процессов переноса и обмена фрагментов хромосом
Характеристика
Трансформация (у бактерий)
Траисдукдия (у бактерий)
Сексдукция (у бактерий)
Рекомбинация у вирусов и у высших организмов
Переносимая или обмениваемая доля хромосомы
Количество интегрируемой ДНК в даль-тонах
Сколько цепей в ДНК замещается у реципиента Необходима ли репликация значительной части хромосомы у донора или реципиента
Обменивается, заменяется или дополнительно включается фрагмент хромосомы Особенности вспомогательных механизмов, обеспечивающих или провоцирующих перенос или рекомбинацию
Обычно 0,1—0,5%
0,3-2-10*
Как правило, 1 *
Нет
***
Заменяется
Около 1%
До нескольких десятков миллионов 2**
Нет
***
Дополнительно включается
В природе нет специальных механизмов
100% возможно, но с очень малой вероятностью; чем меньше фрагмент, тем больше вероятность переноса. Наиболее воспроизводимы — 10—30%
До 100—200.10е
**
Да, — у донора при репликации хромосомы и у реципиента при достройке одиночной цепи до биспиральной молекулы *** Заменяется
Простейшая форма полового процесса — конъюгация, не сопряженная с размножением
