Основы молекулярной биологии - В.И. Резяпкин 2009

Мобильные генетические элементы
Мобильные генетические элементы прокариот

Мобильные генетические элементы (МГЭ) - особые последовательности ДНК, способные перемещаться внутри генома живых организмов. Они обнаружены практически во всех изученных организмах. В настоящее время известно несколько типов МГЭ. Различные МГЭ отличаются друг от друга своей организацией и функциями, выполняемые в клетках.

У прокариот выявлено несколько различных МГЭ: IS-элементы, транспозоны, плазмиды, а также некоторые бактериофаги. Далее рассмотрим их подробнее.

IS-элементы (insertion sequences)

IS-элементы их еще называют инсерционные последовательности чаще состоят из 700 - 1500 пар нуклеотидов (рис. 10.1). На их концах располагаются инвертированные повторы, необходимые для перемещения, и содержащие обычно 10-40 пар нуклеотидов. В составе IS-элементов содержится один или несколько генов ответственных за их перемещение (транспозицию) по геному. Продуктом этих генов является транспозаза - белок, обеспечивающий перемещение IS-элемента. Транспозиция IS-элементов может происходить двумя способами. При транспозиции IS- элемента по первому способу происходит его удвоение, при этом одна из его копий остается на прежнем месте, а вторая встраивается в новый участок ДНК (рис. 10.2). Встраивание IS-элемента сопряжено также и с удвоением сайта-мишени, имеющего определенную длину (обычно 510 пар нуклеотидов) для каждого элемента (рис. 10.2). Обычно IS-элементы могут интегрировать в различные участки генома бактерий. В тоже время некоторые последовательности ДНК могут оказаться более предпочтительными, чем другие. При втором способе перемещения происходит вырезание IS-элемента и последующее его встраивание в другой участок генома.

Рис. 10.1. IS-элемент

Рис. 10.2. Схема транспозиции IS-элемента.

IS-элементы при транспозиции могут попасть в регуляторную или кодирующую части гена и вследствие этого его инактивировать, или нарушить его нормальную регуляцию. IS-элементы могут влиять и на экспрессию генов расположенных с ними поблизости. Это связано с наличием в составе МГЭ промоторов, которые влияют на инициацию транскрипции бактериальных генов. Кроме того, IS-элементы могут повышать частоту инверсий и делеций в прилегающих к ним участках генома.

IS-элементы способны вызвать транслокации. Располагаясь рядом, они могут захватить и переносить заключенную между ними ДНК хозяина.