У многих бактерий некоторые последовательности ДНК перестраиваются, что приводит к включению и

10-16

выключению генов [20]

Как отмечалось выше, дифференцировка клеток высших эукариот обычно происходит без заметных изменений в последовательности ДНК (см. разд. 10.1.2). Однако у многих прокариот стабильно наследуемый паттерн регуляции генов достигается путем специальной перестройки ДНК, активирующей или инактивирующей определенные гены. В связи с тем, что все изменения в последовательности ДНК будут точно скопированы в ходе последующих репликаций, изменение состояния активного гена унаследуется всеми потомками клетки, в которой произошла перестройка. Некоторые из таких перестроек в принципе обратимы, и через

Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К. Уотсон Дж. Д. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. 2-е изд. перераб. и доп. Т. 2.: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993. – 539 с.

Рис. 10-28. Альтернативная транскрипция двух генов у бактерии Salmonella в результате сайт-специфической рекомбинации, приводящей к инверсии небольшого фрагмента ДНК. Механизм рекомбинации описан выше (см. разд. 5.4.7) и активируется лишь изредка (примерно один раз за каждые 105 клеточных делений). Таким образом, альтернативное образование флагеллина Н12 (А) либо флагеллина Н1 (Б) обычно строго наследуется в каждом клоне клеток.

какой-то достаточно длинный промежуток времени может произойти переключение гена на другой тип активности.

В качестве примера механизма такого типа дифференцировки клетки можно привести перестройку у бактерии Salmonella. В этом случае определенный фрагмент ДНК размером 1000 нуклеотидных пар инвертируется в ходе реакции, катализируемой ферментом сайт-специфической рекомбинации (рис. 10-28). Итак, ДНК в этом сайте может находиться в двух состояниях. Влияние инверсии на экспрессию гена объясняется тем, что внутри фрагмента размером 1000 нуклеотидных пар находится промотор, ответственный за синтез определенного белка (названного флагеллином), который локализован на поверхности бактериальной клетки. Если этот промотор находится в одной ориентации, то образуется белок одного типа, а если промотор оказывается в другой ориентации-синтезируется другой белок. Поскольку такое переключение происходит очень редко, клоны клеток растут с одним или другим типом флагеллина. Этот феномен носит название фазовой вариации. Скорее всего такой механизм дифференцировки помогает популяции бактерий защищаться от иммунного ответа организма хозяина. Если у хозяина образуются антитела к одному типу флагеллина, некоторые бактерии, флагеллин которых оказался измененным вследствие перестройки генов, смогут выжить и размножиться.

У бактерий из природных популяций часто наблюдается фазовая вариация по одному или нескольким фенотипическим признакам.

Подобная «нестабильность» обычно исчезает у стандартных лабораторных штаммов, и поэтому изучено очень мало соответствующих механизмов.

Не все из них связаны с инверсией ДНК. Например, бактерия, вызывающая гонорею у человека (Neisseria gonorrhoeae), защищается от иммунного ответа благодаря наследуемой вариабельности свойств клеточной поверхности, возникающей вследствие конверсии генов (см. разд. 5.4.6). Этот механизм зависит от белка rесА, который участвует в рекомбинации, и основан на переносе определенной последовательности из молчащей «кассеты» в главный ген (см. разд. 10.3.2). При этом может образовываться более 100 вариантов основного белка поверхности бактериальной клетки.

Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К. Уотсон Дж. Д. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. 2-е изд. перераб. и доп. Т. 2.: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993. – 539 с.

Дата добавления: 2015-08-31