Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

14. Рекомбинация 151

Рис. 14.12. Модель «двухцепочечный разрыв-репарация». Возникновение одноцепочечного разрыва в ДНК одной хроматиды инициирует деградацию этой цепи с образованием бреши (А). Дальнейшее действие нуклеаз приводит к образованию разрыва, а затем и бреши во второй цепи (Б). Рекомбинация начинается с внедрения одноцепочечных концов в двойную спираль ДНК партнерами). В ходе репарационного синтеза закрываются бреши и образуются два перекреста (Г). Правый перекрест разрешается за счет разрыва во внешней цепи (показано стрелкой). Оставшаяся структура Холлидея (слева) может быть разрешена при расщеплении в области перекреста, приводящем к рекомбинации фланкирующих маркеров (Д) или к восстановлению типов сцепления, характерных для исходных молекул ДНК (Е). В обоих случаях с каждой стороны от репарированной бреши возникают асимметричные участки гетеродуплексной ДНК. (По Szostak J. W. et al., 1983. Cell, 33, 25-35.)

часть гибридной плазмиды с помощью рестрицирующей эндонуклеазы сопровождается 3000-кратным повышением частоты трансформации. Более того, если в дрожжевой участок плазмиды вводится делеция с помощью удаления внутреннего рестрикционного фрагмента, то частота трансформации не снижается. Отобранные трансформанты содержат интегрированную плазмиду с внутренним фрагментом, последовательность которого оказывается полностью восстановленной на основе информации, заключенной в соответствующей области клеточной ДНК. Восстановление утраченного фрагмента происходит при участии гена

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

152 Экспрессия генетического материала

rad52, необходимого также для нормального протекания мейоза и репарации двухцепочечных разрывов, вызванных облучением. Таким образом, представляется весьма вероятным, что рекомбинация при мейозе действительно может начинаться с возникновения двухцепочечного разрыва.

Наконец, при изучении с помощью электронной микроскопии дрожжевой ДНК, выделенной из клеток на стадии мейотического деления, было обнаружено, что сочлененные молекулы ДНК соединены между собой не в одной точке, как это было показано на рис. 14.5 для плазмид Е. coli, а в двух, расположенных на расстоянии 100-1000 п. н. друг от друга. Если такие структуры действительно представляют собой интермедиаты, возникающие в ходе рекомбинации, то это скорее подтверждает модель «двухцепочечный разрыв-репарация», чем модель Мезелсона- Рэддинга.

Сайт-специфическая и незаконная рекомбинация

Для рекомбинации между молекулами ДНК, которые характеризуются низким уровнем или даже полным отсутствием гомологии, используются механизмы, совершенно отличные от механизмов общей рекомбинации. С сайт-специфической рекомбинацией мы уже встречались на примере интеграции профагов (гл. 7), а с незаконной рекомбинацией - при знакомстве с подвижными генетическими элементами (гл. 8). У E. coli протекание как сайт-специфической, так и незаконной рекомбинации не зависит от генов recА, recВ или recС. Различия между этими двумя типами рекомбинации выражены не очень четко и связаны со степенью сходства нуклеотидных последовательностей, участвующих в рекомбинации. В случае умеренных бактериофагов типа λ участки attP и attB характеризуются очень высокой специфичностью в отношении связывания специализированных белков, направляющих рекомбинацию, которые кодируются фаговыми генами int и xis. Поэтому интеграция профага практически всегда происходит в участке attB, локализованном в хромосоме E. coli между генами gal и bio. Однако при делении сайта attB интеграция профага все же происходит с заметной, хотя и значительно более низкой частотой, в целый ряд других участков на хромосоме E. coli. Подвижные генетические элементы характеризуются существенными различиями в уровне специфичности при выборе мишени для транспозиции.

Поскольку для этих типов рекомбинации степень сайт-специфичности варьирует в широких пределах, для классификации процессов рекомбинации, отличных от общей рекомбинации, можно опираться на более характерные признаки. Отличают рекомбинационные процессы, связанные или не связанные с репликацией ДНК. Так, интеграция профага - это консервативный процесс, в котором формирование рекомбинантных структур происходит при участии только заранее образовавшихся молекул ДНК. С другой стороны, считается, что для осуществления большинства транспозиционных событий требуется репликация ДНК.