Проблемы и перспективы молекулярной генетики. Том 1 - Свердлов Е.Д.
ISBN 5-02-002753-7
Скачать (прямая ссылка):
Репликация ДНК - самовоспроизведение молекул ДНК, приводящее к образованию их точных копий.
Репликон - единица генома, способная к автономной репликации ДНК. Содержит одну точку инициации репликации. У бактерий отдельными репликонами являются хромосома и плазмиды.
res-область (включает в себя несколько сайтов) - специфический участок ДНК в транс-позоне, с которым связывается фермент резольваза, осуществляющая в процессе транспозиции разделение (“разрешение”) коинтегратов на два отдельных репликона.
Сайт-специфическая рекомбинация - процесс рекомбинации, осуществляемый между молекулами ДНК, имеющими низкий уровень гомологии (сходства) или вообще негомологичными. Пример сайт-специфической рекомбинации - разделение (разрешение) коинтегратов в процессе транспозиции.
Секвенирование ДНК - определение последовательности нуклеотидов в ДНК.
Транспозаза - фермент, участвующий в интеграции транспозона в новый сайт. Ген транспозазы входит в состав транспозона.
Транспозиция — процесс дупликации транспозона; при этом одна копия сохраняется в исходном сайте, а другая копия обнаруживается в новом сайте. Транспозиция включает в себя репликацию нуклеотидной последовательности транспозона и разрыв последовательности ДНК-мишени, приводящий к образованию сайта, в который и внедряется транспозон. В процессе транспозиции обычно участвуют ферменты транспозаза и резольваза.
Транспозоны - последовательности ДНК, способные реплицироваться и внедрять одну из копий в новое место генома. Относятся к мобильным генетическим эле-
125
ментам. Отличаются от /5-элементов наличием структурных генов, определяющих функции, не связанные непосредственно с самим процессом перемещения транспозона по геному, например, гены устойчивости к соединениям ртути или гены устойчивости к антибиотикам.
Трансформация — перенос генетической информации в бактериальные клетки при помощи изолированной ДНК.
Хромосома бактерий - молекула ДНК, являющаяся носителем генетической информации (генов), способная к воспроизведению точных копий в процессе репликации при участии ферментов.
Эукариоты — организмы (животные, растения, грибы, водоросли, кроме синезеленых, и простейшие), клетки которых содержат сформированное ядро.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ГПГ горизонтальный перенос генов.
Hg-r устойчивость к соединениям ртути.
IR инвертированные повторы.
тег - m^r-оперон, определяет устойчивость к соединениям ртути.
R (Rl, R2) варианты гена mer R, регулируют индукцию оперона ионами Hg2+.
Т,Р,С гены тег Г, тег Р, тег С, участвуют в транспорте ионов Hg2+ внутрь клетки.
D ген тег D, участвует в дополнительной регуляции оперона.
F ген тег F, функция неизвестна.
В (Bl, В2 , ВЗ) - варианты гена тег Вч кодируют различные органомеркуриатлиазы.
ORF открытая рамка считывания.
ПЦР полимеразная цепная реакция.
REP-PCR анализ структуры межгенных повторяющихся палиндромных последовательностей методом ПЦР.
res - res-область.
sig Y сигма-фактор.
Tn транспозон.
1. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС ГЕНОВ-
ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ПРОБЛЕМА
В настоящее время горизонтальный перенос генов (ГПГ) между различными видами организмов рассматривается в качестве одного из основных механизмов адаптивной эволюции [The Horizontal Gene Pool, 2000].
Представление о ГПГ оформилось около 30 лет назад в связи с широким использованием в лечебных целях антибиотиков и других антибактериальных препаратов. К этому времени накопилось много фактов появления в клинике устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий и их быстрого распространения от одних больных к другим, причем этот процесс был описан одновременно исследователями разных стран и континентов. Выяснилось, что устойчивые к лекарственным препаратам штаммы бактерий приобрели способность защищаться от их губительного действия с помощью различных механизмов. Один из распространенных способов защиты состоит в инактивации антибиотика посредством специфического фермента, образуемого устойчивыми клетками. Очень часто гены, кодирующие эти ферменты, расположены не на хромосоме, а на внехромосомных элементах - плазмидах. На рис. 37 показано, как осуществляется инактивация ампициллина и его производных ферментом, кодируемым плазмидным геном. Плазмиды с
126
высокой эффективностью могут перемещаться из одних бактериальных клеток в другие и придавать им новые свойства. Во многих случаях перенос происходил между бактериями, относящимися к различным видам, родам и даже семействам (рис. 38). Так, было обнаружено, что наследственные признаки могут передаваться не только от предков к потомкам (по вертикали), но и между неродственными организмами, т.е. “по горизонтали”.
В последующие годы подробно исследовали способы горизонтального переноса генов, открыли и всесторонне изучили различные мобильные элементы, в том числе плазмиды и транспозоны, осуществляющие этот процесс. В настоящее время плазмиды и транспозоны широко используются для переноса генов в лабораторных условиях.
Природные штаммы бактерий, обитающие в почве и воде, отличаются от клинических и лабораторных штаммов по своему видовому составу. Кроме того, условия жизни природных бактерий существенно отличаются от условий, в которых находятся клинические и лабораторные бактерии. Значительные колебания температуры и влажности, дефицит питания, частые стрессы, вызываемые изменением погоды, приводят к тому, что скорость размножения природных бактерий часто не превышает нескольких делений в год (в организме человека и в лабораторных условиях бактерии могут делиться каждые 20-30 мин.). Поэтому ГПГ у бактерий в природных условиях, несомненно, может иметь свои характерные особенности.
