Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Более того, в ходе дальнейших экспериментов (рис. 10-11) было обнаружено, что рекомбинация может происходить между пе реплицирующимися молекулами ДНК. Таким образом, главный механизм кроссинговера у бактериофагов заключается в разрыве и воссоединении интактных двойных спиралей ДНК. Весьма вероятно, что такой же механизм лежит в оспо-ве процесса кроссинговера у бактерий и у высших организмов.
В ПРОЦЕССЕ КРОССИНГОВЕРА ПРОИСХОДИТ СПАРИВАНИЕ ОСНОВАНИЙ
В основе большей части экспериментов, которые проводятся в настоящее время с целью более точного определения способа (или способов) рекомбинации цепей ДНК, лежат два допущения. Первое допущение состоит в том, что две гомологичные двухцепочечиые молекулы ДНК не могут связываться друг с другом в каких-то специфических точках, поскольку невозможно представить себе, с помощью каких известных физических взаимодействий могло бы осуществляться такое спаривание Второе допущение заключается в том, что узнавание происходит в результате образования
водородных связей между комплементарными участками одноцепочечных ДНК.
Один из возможных путей возникновения в молекуле ДИК одяо-цепочечных участков обусловлен образованием одноцепочечных разрывов под действием эндонуклеазы. Б результате в полипуклеотидной цепи появляются свободные концы, к которым ДНК-полимеразы могут присоединять новые нуклеотиды, вытесняя при этом нредсуществующие цепи, благодаря чему в молекуле ДНК образуется большое число одноцепочеч-иых «хвостов» (рис. 10-42) Случайные столкновения между хвостами, имеющими комплементарные последовательности, должны приводить к образованию двухцепочечных соединительных участков между различными молекулами ДНК. Если затем под действием эндонкулеазы происходят разрывы в противолежащих цепях, а также последующее заполнение образовавшихся пробелов, как показано па рис 10-12, то в результате появляются одна рекомбинантная молекула ДИК и два фрагмента, оставшихся от родительских молекул. Под действием зкзонкулеазы в этих фрагментах возникают комплементарные одноцепочечные участки, необходимые для того, чтобы эти фрагменты могли соединиться (рис. 40-12). Образовавшиеся в индивидуальных цепях пробелы могут затем заполниться с помощью ДНК-полимеразы. В конечном счете образуется вторая реком бинантная молекула, генетическая структура которой является в основном редипрокнон по отношению к первой рекомбинантной молекуле.
ВЫСТУПАЮЩИЕ» ИЗ МОЛЕКУЛЫ ДНК ОДНОЦЕПОЧЕЧНЫЕ ХВОСТЫ СТАБИЛИЗИРУЮТСЯ С ПОМОЩЬЮ БЕЛКА,
СТИМУЛИРУЮЩЕГО РЕКОМБИНАЦИЮ
Оппсаипый выше механизм рекомбинации противоречит, казалось бы, тому факту, что одиночные цепи всех известных ДНК обнаруживают сильно выраженную тенденцию к образованию с помощью водородных связей гапилькообразпых петель, подобных тем, которые образуются в одноденочечных РНК (r»i 2). In vilro большая часть оснований одно-ценочечных ДИК при температуре 37 °С входит в состав образованных водородными связями петель (рис. 11-11), которые разрываются обычно только при температуре выше 50 °С. Поэтому очопь трудно быто представить себе, что присутствие свободно выступающих из молекулы ДНК одноцетючечных участков является особенностью, общей для всех молекул ДНК, находящихся внутри клетки Однако это противоречие в настоящее иремя устранено, так как недавно был открыт так называемый расплетающий белок, молекулы которого раскрывают шпилькообразные петли благодаря прочному связыванию с одноцепочечной ДНК. В результате этоГо появляются выступающие из молекулы ДНК по липуклеотидпые цепи, которые легко образуют двойные спирали при столкновении с другими таким же образом выступающими участками ДНК, имеющими комиле-мевта рную последовательность,
В ПРОЦЕССЕ КРОССИНГОВЕРА ПРИНИМАЮТ УЧАСТИЕ СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ФЕРМЕНТЫ
Падежные данные, свидетельствующие об участии нуклеаз в процессе кроссинговера, впервые были получены при изучении фагов Т4 и X. При их размножении кроссинговер наблюдается значительно чаще, чем в со о г ветствующих ио дтине участках ДНК Е. coli. Одновременно появляется несколько вирус-специфических нуклеаз. Каждая из них кодируется определенным геном, находящимся в хромосоме вируса (гл. 15). Пока
S-'
Piic. 10-12 Схема, иллюстрирующая гипотезу, согласно которой кроссинговер начинается со спаривания .между комплементарными одно-цшочечнымн \востами, вы г тунающими на двухцеиочечных молекул ДНК Л Две гомологичные молекулы ДНК. Б. Эндонуклеаза производит один разрыв в одном из ценен каждой молекулы В ДНК-молимераза К8ТЭЛШН{.|>С1 синтез ДНК толы «о с одной стороны каждой из разорванных цепей, в результате чего образуются два свободно выступающих одноцепочечных хвоста Г. Если два таких одноцепочечных участка явтяютог годалогичными, они moijt спариться, что прпиедег к образованию короткого двух-цепочечниго мостика. Д. Эндонуклеаза производит одиночные разрывы в противополож-
ных цепях, что приводит к образованию одной рскомбинаптаои молекулы п двух фрадыептов родительских молекул с перекрывающимися, концевыми последовательностями Е. ДНК-полимераза синтезирует недостающие части молекулы. Ж Полшхуклеочидлшаза сшивает разрывы в двух цепях, что приводит к образованию двухцепочечной рекомбннантноп молекулы. 3. Экзопуклеаза «объедает» одну цепь каждой половины молекулы, открывая при этом гомологичные удаегки И. Спаривание оснований приводит к образованию диух-цеиочечной рекомбинантной молекулы после того, как пробелы в цепях наполнятся с помощью Д Шч-по.гнмеразы и лшязы. К Две дну хцепочечные рекомбинантные молекул п ДНК
