Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
характер расщепления. Пять типов аберрантных асков изображены на
142
Экспрессия генетического материала
рис. 14.7 с указанием количественных данных, характеризующих частоту
встречаемости для каждого типа.
A priori можно было бы полагать, что аберрантные аски возникают за счет
мутаций, превращающих черные споры дикого типа в серые и, напротив, серые
мутантные споры в черные в ходе мейоза. Однако внимательное изучение
этого явления показало, что образование аберрантных асков не связано
непосредственно с возникновением мутаций. Напротив, было установлено, что
причина аберрантного расщепления заключена в явлении, связанном с
рекомбинацией и получившем название генной конверсии. Генная конверсия
наблюдается у многих организмов, для которых удается обнаружить все или
по крайней мере половину продуктов мейотического деления. В частности, ее
можно наблюдать у Drosophila благодаря использованию сцепленных Х-
хромосом, позволяющему обнаружить половину образующихся тетрад.
Явление генной конверсии подробно изучалось на дрожжах Saccharomyces
cerevisiae, аски которых содержат лишь четыре споры, которые в отличие от
спор Sordaria или Neurospora расположены неупорядоченно. Нормальные аски,
образующиеся из диплоидных дрожжевых гетерозигот, содержат аллели в
соотношении 2:2, а аберрантные аски-в соотношении 3 :1 или 1 :3. Фогель,
Мортимер и их коллеги провели детальное исследование конверсии
гетероаллелей цистрона arg4 S. cerevisiae, кодирующего фермент
аргининсукциназу (рис. 14.8). Благодаря этому исследованию можно сделать
три важных заключения относительно природы процесса генной конверсии. Во-
первых, примерно половина всех конверсионных явлений связана с
рекомбинацией фланкирующих маркеров. Это доказывает, что конверсия не
является результатом случайных мутаций, поскольку нет никаких оснований
предполагать наличие взаимосвязи для процессов мутации и рекомбинации.
Во-вторых, конверсия характеризуется определенной специфичностью.
Гетероаллель дикого типа агд4-4 при конверсии превращается в мутантный
аллель агд4-4, а дикий гетероаллель агд4-17 в мутантный агд4-17. Ясно,
что случайные мутации не могут проявлять такой специфичности. В-третьих,
соконверсия (одновременная конверсия двух гетероаллелей) происходит
гораздо чаще, чем это можно было бы ожидать для двух совершенно
независимых событий. Это свидетель-
pet 1 arg4
Центромера
Рис. 14.8. Хромосома VIII Saccharomyces cerevisiae; показана тонкая
структура гена агд 4. Межгенные расстояния даны в санти-морганидах,
внутри-генные расстояния -в нуклеотидных парах. (По Fogel S.,
Mortimer R., 1969. Genetics, 62, 96.)
3,7 2,9/ \ 14,2
/ \
I \
thrl
\
\
cup 1
aMiS
\
Л/7
-520-
128
-1060-
23,7
Рекомбинация
143
ствует о том, что конверсионные процессы затрагивают скорее целые участки
хромосомы, нежели единичные сайты. Более того, частота со-конверсии для
тесно сцепленных гетероаллелей (2 и 17) оказывается выше, чем для более
отдаленных (4 и 17) (см. рис. 14.8). И это тоже доказывает, что конверсия
затрагивает не единичные сайты, а достаточно протяженные области,
поскольку именно в этом случае два сайта скорее могут быть одновременно
вовлечены в конверсию, если они находятся рядом, а не на большом
расстоянии друг от друга. В Дополнении 14.1 приведены некоторые данные,
подтверждающие правильность сформулированных выводов.
Обнаружение генной конверсии, в частности при образовании асков с
соотношением сегрегантов 5 :3, а также аберрантных асков с соотношением 4
:4 (рис. 14.7, Б), указывает на то, что мейотическому делению
предшествует возникновение гетеродуплексных ДНК. Это описывается в рамках
модели Холлидея, основанной на предположении об образовании симметричных
гетеродуплексных участков ДНК в ходе формирования структуры креста (рис.
14.1). Если гетеродуплексные участки ДНК перекрываются с участками,
обеспечивающими гетерозиготность по данным генетическим маркерам, то в
структуре гетеродуплекса будут присутствовать ошибочные,
некомплементарные пары оснований. Подобная ситуация схематически отражена
на рис. 14.9. При мейозе и последующем митотическом делении образуются
аберрантные аски с соотношением 4:4 (тетрада I на рис. 14.9).
Возникновение асков с соотношением 5 :3 и 6 :2 в рамках модели Холлидея
объясняется действием системы репарации, которая удаляет неподходящие
нуклеотиды в одной из двух цепей и использует вторую цепь в качестве
матрицы для репарационного синтеза ДНК. Если исправление
некомплементарной пары не характеризуется специфичностью к определенной
цепи, то репарация будет с равной вероятностью происходить одним из двух
возможных способов. Кроме того, симметричные неправильные пары оснований
на каждой хроматиде могут быть репарированы по-разному, а в отдельных
случаях могут избежать репарации. Некоторые возможные варианты репарации
и их генетические "последствия", предсказываемые моделью Холлидея,
представлены на диаграммах II-IV рис. 14.9: В зависимости от того, какие
