ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Генетична рекомбінація у світлі еволюції
         

     

    Біологія і хімія

    Генетична рекомбінація в світлі еволюції

    Павло Михайлович Бородін, д.б.н., зав.лаб. рекомбінаційні і сегрегаційні аналізу Ін-ту цитології і генетики СО РАН, проф. каф. цитології і генетики НГУ.

    Ніщо в біології не має сенсу, крім як у світлі еволюції.

    Федосия Добжанський

    Рекомбінація - це процес, який забезпечує перемішування генів у ряду поколінь. При формуванні статевих клітин гени, отримані від батьків, "перетасовуються", і в кожну гамет потрапляє тільки половина батьківських генів. При заплідненні гени двох батьків випадково комбінуються в зиготі. Поєднання цих двох випадкових процесів - тасування генів в генеративних клітинах і зустрічі гамет - забезпечує унікальність набору генів кожного організму.

    Цей процес був відкритий на початку XX ст. на основі аналізу результатів схрещувань. Зараз у вивченні рекомбінації використовують весь арсенал сучасних методів молекулярної і клітинної біології. І тим не менше процес залишається багато в чому загадковим. До цих пір йдуть бурхливі дебати про те, навіщо потрібна рекомбінація. Незрозуміло, чому вона так складно і, здавалося б, нелогічно організована. Неясно, як розподіляються по геному її гарячі і холодні точки. Спробуємо відповісти на ці питання, розглянувши рекомбінацію в світлі еволюції.

    Навіщо потрібна рекомбінація

    Рекомбінація - головний генератор фенотипова різноманіття, того самого, з яким оперує природний добір, тих відмінностей між організмами, які відіграють вирішальну роль у їхній боротьбі за існування. Ми звикли думати, що ці відмінності визначаються мутаціями генів. Це і вірно, і невірно одночасно.

    Мутації змінюють гени. Ген може бути невпізнанно зіпсований мутацією, змінений зі збереженням функції (синонімічно) або з її втратою. Ми повинні чітко розуміти, що функція кожного гена визначається його взаємодією з іншими генами. Тому й функцію гена, і її зміни слід розглядати виключно в рамках конкретного метаболічного шляху або регуляторної генної мережі, в яких задіяні продукти цього гена. Безглуздий або невірний ген з однієї генної мережі може придбати новий, несподіваний сенс в іншій; синонім в одному контексті виявитися антонімом в одним. Таким чином, мутації змінюють фенотип не самі по собі, а в поєднанні з іншими генами.

    Різноманітність фенотипів, яке ми спостерігаємо, є втілене різноманітність генних сполучень. А оскільки рекомбінація забезпечує постійну генерацію все нових і нових поєднань, ми маємо повне право назвати цей чудовий механізм генератором фенотипова різноманітності.

    Рекомбінація, очевидно, виникла одночасно або незабаром після появи життя. Однак на перших порах вона була боязкою і спорадичній. Такою вона і залишається у світі бактерій. Бактерії іноді входять в контакт один з одним і обмінюються генетичною інформацією, частіше коли їх життя стає гірше. Але з цього не випливає, що рекомбінація обов'язково полегшує їм життя, підвищує їх пристосованість. Вона дає їм шанс, надію на те, що нова комбінація генів виявиться корисною.

    Регулярна, запланована і обов'язкова рекомбінація з'явилася набагато пізніше, одночасно або незабаром після виникнення еукаріотів. На користь цього припущення свідчить той факт, що у переважної більшості сучасних еукаріотів рекомбінація відбувається регулярно, а її молекулярні і клітинні механізми у самих різних організмів разюче схожі. Подібність ми виявляємо і в тому, що у всіх них рекомбінація так чи інакше пов'язана з розмноженням. У еукаріотів, в відміну від бактерій, результати рекомбінації проявляються не у самих організмів, а у їхніх нащадків.

    Якщо ми порівняємо розмноження безстатевих (не рекомбінує) і статевих (регулярно рекомбінує) організмів, нам одразу кинеться в очі разюча неефективність останнього варіанту розмноження. Уявимо собі два острови. На одному живуть самець і самка, здатні до статевого розмноження і, отже, до рекомбінації. На іншому - дві самиці, розмножуються безстатевим шляхом. Обмежимо плодючість і тих і інших самок двома нащадками. Після першого ж циклу розмноження на безстатевому острові народиться чотири нащадка, а на статевому - два. Якщо на статевому острові обидва народилися дитинча будуть однієї статі, то на цьому вся історія закінчиться. Якщо на світ з'являться самка і самець, то ця пара зробить ще двох нащадків, а на безстатевому острові їх народиться вже вісім. Таким чином, при заданих умовах чисельність популяції безстатевого острова буде рости експоненціально, а на статевому вона так і залишиться рівним двом особинам. Очевидно, що ефективність безстатевого розмноження значно вище (рис.1).

    Рис.1. Порівняння ефективності статевого і безстатевого розмноження.

    Чому ж тоді у еукаріотів, як правило, розмноження статевий, а безстатеве - лише рідкісний виняток? Саме тому, що при статевому розмноженні можлива рекомбінація. Але якщо організми, що розмножуються статевим шляхом, так значно програють безстатевим в ефективності розмноження, то рекомбінація повинна давати їм переваги, з лишком покривають цей гігантський програш. У чому ж вони полягають?

    Повернімося на наші умоглядні острова. І на одному, і на іншому острові в генеративних клітинах їхніх мешканців виникають мутації. Повністю захиститися від мутацій в принципі неможливо, адже з ними неминуче пов'язане копіювання ДНК. Більшість мутацій виявляються шкідливими. Парадоксально, але дуже шкідливі мутації не такі небезпечні для генофонду популяції, як не дуже шкідливі. Дуже шкідливі мутації несумісні з життям, їх носії негайно вибраковуються, і, отже, такі мутації не накопичуються в генофонд. А не дуже шкідливі передаються нащадкам, потім у них виникають нові не дуже шкідливі мутації, і в результаті генофонд безстатевої популяції повільно, але вірно деградує (рис.2, а).

    Рис.2. Накопичення шкідливих мутацій (червоні крапки) при безстатевому розмноженні (а) та їх сортування і елімінація при статевому розмноженні (можуть підтримувати своє існування) (б).

    Видатний генетик Герман Меллер вперше звернув увагу на повільну, але неухильне деградацію безстатевого генофонду за рахунок послідовного накопичення не дуже шкідливих мутацій. Зараз у науковій літературі цей процес називається храповиком Меллера. Меллер показав, що безстатеві популяції, незважаючи на тиск мутаційного процесу, можуть підтримувати своє існування за рахунок дуже високої чисельності і сильного тиску стабілізуючого відбору, завдяки якому носії навіть не дуже шкідливих мутацій швидко гинуть, а їхнє місце займають клони, вільні від мутацій.

    Однак у храповика Меллера є ще одна неприємна особливість. Чим більше в організму генів, тим більше він накопичує мутацій. Імовірність мутації одного гена приблизно дорівнює 10-5 на гамет за покоління. Це означає, що кожна друга з 10 тис. гамет, що містять 5 тис. генів (саме стільки їх у бактерій), несе одну нову мутацію. Якщо в гаметі 30 тис. генів, як у нас ссавців, то кожна з 10 тис. гамет несе в середньому три нових мутацій. Звідси третя умова, що дозволяє увазі жити з храповиком Меллера, - малий розмір генома і як наслідок - відносна простота організації.

    Потужне і радикальний засіб боротьби з храповиком Меллера - рекомбінація. Перетасовивая гени при утворенні гамет, вона може перевантажити мутаціями одні гамети і одночасно недовантаження інші. У підсумку особи, що виникли з перевантажених мутаціями гамет, гинуть, а продукти гамет, очищених від мутацій, процвітають (рис.2, б). Це дозволяє рекомбінує організмам позбавитися від обмежень, що накладаються храповиком Меллера. Вони можуть дозволити собі розкіш мати великі геноми. Звідси виходить, що всі ми вищі і складні від того, що наші далекі предки одноклітинні відкрили для себе рекомбінацію і створили механізми, що гарантують регулярну перетасовку генів з покоління в покоління.

    Гіпотеза Меллера - не єдине пояснення переваг рекомбінації. Дуже детальні огляди гіпотез про переваги рекомбінації дані в книгах Дж.Менард Сміта [1] та М. Рідлі [2].

    Як відбувається рекомбінація

    У всіх еукаріотів рекомбінація відбувається в мейозі [3]. Цей процес вивчають у школі, і за ступенем викликається в учнів ненависті мейоз може змагатися хіба що з подвійним заплідненням у рослин, Навашина. Що прикро, оскільки процес цей по-своєму гарний (рис.3).

    Рис.3. Схема мейозу.

    Червоним позначені материнські хромосоми, синім -- батьківські.

    Деякі порівнюють мейоз з танго [4]. У першому турі мейозу подвоєних пари гомологічних хромосом (один отримана від батька, інша від матері) знаходять один одного, тісно Звиваються, обмінюються ділянками, а потім розходяться в різні боки, в різні клітини, щоб уже не зустрітися ніколи. Другий тур мейозу менш романтичний. У ньому гомологи шикуються вздовж екватора клітини та їх хроматиди розходяться до різних полюсів. Так з однієї генеративної клітини виходять чотири гамети з різними наборами генів.

    Рекомбінація відбувається в першому, романтичному турі мейозу. Розглянемо його детальніше. Зближення гомологічних хромосом починається з того, що їх кінці, ковзаючи по ядерній мембрані, збираються в одній точці і формується структура, романтично названа букетом. У ньому гомологічні хромосоми опиняються поблизу один від одного і приступають до взаємною опізнання. Воно, напевно, йде в два етапи: спочатку приблизне, а потім точне. Приблизна впізнання може відбуватися за принципом штрих-кодів. Відомо, що хромосоми представляють собою комплекс ДНК з білками, набір яких і характер зв'язування з ДНК багато в чому визначаються послідовністю нуклеотидів. Тому кожна хромосома відрізняється індивідуальним, тільки для неї специфічним розподілом білків - штрих-кодом. Оскільки гомологічні хромосоми в основному подібні за послідовностей ДНК, вони повинні мати подібні штрих-коди. Таким чином, грубе розпізнавання може бути досягнуто простим їх поєднанням.

    Рис.4. Молекулярні механізми тонкого розпізнавання і рекомбінації гомологічних хромосом.

    Червоним позначена ДНК материнської хромосоми, синім -- батьківській, зеленим - ДНК, добудована в ході репарації розривів.

    Зверніть увагу, що добудова йде по матриці ДНК гомолога, а не з власної матриці [5].

    Процес тонкого пізнання починається з того, що в ДНК мейотіческіх хромосом виникають множинні двунітевие розриви (рис.4). Так, у миші на цій стадії у кожної мейотіческой клітині утворюється близько 300 розривів, а у лілії - кілька тисяч. У соматичних клітинах таку кількість розривів може з'явитися тільки в результаті масованого опромінення або обробки потужним мутагенів. Мейотіческая клітина сама собі завдає ці пошкодження з допомогою білка Spo11 (гомолога топоізомерази II архей). У архей немає мейозу, і цей білок бере участь у репарації ушкоджень. Він розрізає пошкоджену ДНК і возз'єднується вільні кінці. У еукаріотів в мейозі білок Spo11 тільки ріже, залишаючи інших білків займатися возз'єднанням.

    У возз'єднання розірваних ниток ДНК активно бере участь білок Rad51 (мал. 5). У прокаріотів і в соматичних клітинах еукаріотів він задіяний у репарації ушкоджень ДНК: у комплексі з іншими білками зв'язується з вільними кінцями розірваних ДНК і впроваджує їх у ДНК гомологічних хромосом, одночасно розплітаючи ДНК-мішень. Завдання впроваджених ділянок полягає в тому, щоб знайти комплементарні фрагменти певної протяжності. До цього моменту гомологи вже пройшли грубе вирівнювання по штрих-коду, тому пошук відбувається на відносно невеликих відстанях і саме в тих районах, де гомологія найбільш імовірна. Знайшовши комплементарний ділянка, що впровадили нитка ДНК злучається з ним.

    Рис.5. Мейотіческая клітка звичайної бурозубки на стадії тонкого розпізнавання гомологів, пофарбована з використанням DAPI (специфічного для ДНК барвника), антитіл до рекомбінаційні білку Rad51 і білку сінаптонемного комплексу (SCP3) - осьового елемента мейотіческіх хромосом.

    Тонке впізнання закінчується, коли кількість зв'язок між ДНК пари гомологічних хромосом досягає критичного рівня. У мейотіческой клітині починається розрізання зв'язок. Більша частина розрізається і зшивається таким чином, що відновлюється початковий стан ланцюгів ДНК (безобменний шлях). Тільки невелика їх частина (у ссавців - менше 0.1) зшивається хрест-навхрест (обмінний путь), при цьому ДНК одного з гомологів в пункті обміну з'єднується з ДНК іншого. Це і є точки рекомбінації. Саме в них відбувається перемикання з одного гомолога на інший. У мейоз хромосоми вступили в такому вигляді, як вони були отримані від батьків, а вийдуть з мейозу вже рекомбінантними. В материнській хромосомі буде частина батьківській, а в батьківській - частина материнської. Але це будуть вже результати рекомбінації, а ми поки повернемося до самого процесу.

    Усунення розпізнавальних зв'язок пов'язане з нанесенням нових ушкоджень ДНК і репарацією цих ушкоджень. Ці процеси регулюються комплексом специфічних білків. Примітно, що всі вони належать до тих родин білків, які у прокаріотів і в соматичних клітинах еукаріотів беруть участь у заліковування мутаційних ушкоджень ДНК.

    Рис.6. Мейотіческая клітка звичайної бурозубки на стадії завершення рекомбінації, пофарбована з використанням DAPI, антитіл до білка репарації МLH1, центромерним білків (ANA-C) і білку сінаптонемного комплексу (SCP3).

    розпізнавальним знаком для точок рекомбінації служить білок MLH1 (рис.6). Він належить до сімейства білків місматч репарації, функція яких - виправляти помилки спаровування ДНК, тобто усувати неспарені нуклеотиди. Нас цей білок цікавить в першу чергу як маркер точок рекомбінації. За допомогою антитіл до MLH1, мічених флуоресцентними барвниками, ці точки можна побачити на хромосомах, а потім проаналізувати частоту і розподіл рекомбінаційних подій по геному. Що ми і зробили на звичайної бурозубки. Для вивчення мейозу вона хороша тим, що в неї всього 10 пар хромосом, помітно відрізняються один від одного за розміром і характером диференціального фарбування [6]. Це дозволило нам детально проаналізувати особливості розподілу точок рекомбінації за індивідуальними хромосомами.

    Де відбувається рекомбінація

    Ми вже говорили, що рекомбінація - це випадковий процес перетасовування генів. Однак самі точки рекомбінації розподілені по геному далеко не випадково (рис.7), а згідно з рядом суворих правил.

    Правило обов'язкового обміну свідчить: будь-яка пара хромосом та має хоча б один обмін. Загальне число обмінів на хромосому залежить від її розміру. На великих хромосомах бурозубки (af і bс) їх може бути п'ять або шість, але навіть найменші хромосоми (наприклад, tu), як правило, мають хоча б один обмін.

    Рис.7. Розподіл точок рекомбінації з хромосомами звичайної бурозубки.

    Це правило обумовлене тим, що рекомбінація в мейозі, крім генетичного сенсу (перетасовки генів), має й чисто механічну функцію: освіта та збереження фізичної зв'язку між гомологами аж до їх розбіжності в першому поділі мейозу. Якщо між парою гомологів не відбулося жодного обміну, то вони розходяться не як належить (один до одного полюса поділу, інший - до іншого), а як попало, тобто обидва гомолога можуть піти в одному полюса. Тоді у одних гамет буде надлишкова доза генів, а в інших цих генів не буде зовсім. І те, і інше найчастіше веде до загибелі організмів.

    Правило теломерна піку: обміни можуть бути в будь-яких районах хромосом, але частіше за все вони локалізуються на самому краю хромосом -- поблизу теломер. Це обумовлено, мабуть, механікой рекомбінації, а не її генетичним глуздом. Я вже говорив, що зближення хромосом починається з того, що їх кінці збираються в одній точці на ядерній мембрані, тобто найперший контакт між гомологами відбувається саме на краях хромосом, і ці самі краю перебувають у тісному контакті довше, ніж всі інші райони. Там же виникають перший розпізнавальні зв'язки на рівні ДНК, і часу на освіту і розв'язання цих зв'язок відводиться більше, ніж в інших точках хромосом.

    Я із задоволенням згадую експеримент, який ми з І. П. Горловим провели ще на початку 1990-х років [7]. Нас цікавило питання: що визначає частоту рекомбінації в кожному районі хромосоми - його положення або генетичне зміст? Ми порівняли розподіл обмінів на першій хромосомі у нормальних мишей і у гомозигот по інверсії термінальної половини цієї хромосоми. Якщо важливо положення, то розподіл має бути однаковим і, якщо важливий зміст, то у гомозигот по інверсії і розподіл має бути інвертованим. Отримані нами розподілу були однаковими (рис.8). Отже, вирішальну роль відіграє положення.

    Рис.8. Розподіл точок рекомбінації в хромосомі 1: ліворуч - у нормальних мишей; в середині - у мишей, гомозиготних по інверсії в цій хромосомі, праворуч - розподіл, яке було б, якщо б воно контролювалося не позицією, а генетичним змістом району хромосоми.

    Це механічне правило може мати дуже глибокий генетичний і еволюційний сенс. Інверсії - одні з найчастіших хромосомних перебудов, які зустрічаються в природних популяціях і/або відрізняють види друг від одного. Можна думати, що природний відбір сприяє фіксації інверсій, переносять на краю хромосом (тобто в рекомбінаційні гарячі зони) саме ті гени, які потрібно часто перетасовувати, і навпаки, закидають у холодні зони ті блоки генів, які краще не чіпати.

    Правило інтерференції: два обміну рідко виникають у безпосередній близькості один від одного. Створюється враження, що вже виник обмін заважає (interfere) іншій обміну виникнути поряд. Це відштовхування обмінів один від одного отримало назву інтерференції. Існує дуже великий розкид у дистанціях між сусідніми обмінами: від 1 мкм (тобто на межі роздільної здатності мікроскопа) до 10 і більше, а середні дистанції між сусідніми обмінами у бурозубки складають 5-6 мкм. Саме на цьому відстані від теломерна піку обмінів виникає другий пік. Якщо хромосома досить довга, то приблизно на такій же відстані виникне третій пік, і так далі. Чудово, що якщо ми виявляємо на великій хромосомі один-єдиний обмін, то він, як правило, знаходиться досить далеко від краю. Чому? Тому що інтерференція цього обміну не залишає місця для інших обмінів.

    Парадоксально, але найкраще явище інтерференції інтерпретується в грубо механічних термінах. Якщо уявити хромосоми в вигляді напружених шлангів, скручених один з одним, стає зрозуміло, що дві перегину поруч не виникають. Але в наш молекулярне час такі сантехнічні аналогією виглядають, щонайменше, непристойно. Повинні бути якісь молекулярні механізми інтерференції обмінів. За молекулярною понятиям кілька мікрометрів - Це гігантська відстань.

    Існує кілька гіпотез про механізми інтерференції, але жодна з них не є загальноприйнятою і жодна з них мені не подобається. Тому я краще наведу запропоновану І. П. Горловим [8] гіпотезу про те, навіщо потрібна інтерференція. Суть її така. Нічого в природі не буває безкоштовно. Звичайно, рекомбінація дає певні переваги, але вона обходиться і організму недешево. Чого варте одне розрізання живий ДНК! Природний відбір повинен балансувати рекомбінацію таким чином, щоб її переваги перевищували витрати. Два обміну коштують дорожче, ніж один, де б вони не були розташовані. Але якщо ми подумаємо про переваги, то стане зрозуміло, що чим ближче вони один до одного, тим менш корисні в сенсі перетасовки генів. Другий обмін в безпосередній близькості від першого практично анулює його ефект, повертаючи гомологічні хромосоми в початковий стан (мал. 9). Тому, якщо вже витрачатися на обміни, то треба розташувати їх подалі один від одного. Що і відбувається завдяки інтерференції, тільки й досі незрозуміло як.

    Рис.9. Результати двох рекомбінаційних подій на далекому (ліворуч) і близьке (праворуч) відстані один від одного. У першому випадку рекомбінантні хромосоми відрізняються від батьківських по набору генів a, b, c, по другий - не відрізняються.

    Всі перераховані вище правила так чи інакше обумовлені позиційними ефектами, які грають, мабуть, головну роль в розподіл обмінів з хромосомами.

    Правило світлого району пов'язано з особливостями упаковки ДНК мейотіческіх хромосом. Окремі райони хромосом сильно відрізняються за цією ознакою. Хромосоми ссавців після обробки барвниками, специфічно зв'язуються з ДНК, виглядають поперечно-смугастими. У інтенсивно забарвлених (темних) ділянках концентрація ДНК вище, ніж у світлих. Особливості упаковки залежать від генетичного складу ДНК. Сильно огрубляя ситуацію, можна сказати, що гени зосереджені в основному в світлих районах, а темні головним чином складаються з безглуздих і сильно повторених послідовностей ДНК. Але це дуже груба картина. Гени є і в темних районах, а в світлих досить багато безглуздих послідовностей.

    Правило світлого району полягає в тому, що рекомбінація відбувається в таких районах частіше, ніж у темних. Однак поки не ясно чому. Можна думати, що ДНК світлих районів більш активно бере участь в пошуку гомології, в ній частіше виникають пізнавальні зв'язки і рекомбінаційні обміни. На це вказує той факт, що в мейотіческіх хромосомах відносний розмір світлих районів непропорційно більше, ніж у мітотичних, а темних -- непропорційно менше. До наших експериментів цей факт базувався на непрямих даних *. Було відомо, що хромосоми, що містять багато світлих районів, в мейозі виявляються щодо довшими, ніж в мітозі. Нам вперше вдалося це побачити, застосувавши диференціальне фарбування мейотіческіх хромосом звичайної бурозубки. Світлі райони були довше.

    Правило світлого району на перший погляд здається недоцільним. Мета рекомбінації полягає в перетасування генів. Але з цього не випливає, що рекомбінація повинна відбуватися саме в тих районах, де сконцентровані гени. Набагато логічніше було б виробляти обміни там, де генів немає. Результат був би тим же, а ризик пошкодження генів за рахунок їх розрізання, спарювання вільних ланцюгів, підчистки результатів невірного спарювання був би зведений до нуля. Однак логіка еволюції не завжди збігається з логікою інженера. Вона (еволюція) ніколи не створює механізми з чистого аркуша. Вона віддає перевагу злегка модифіковані вже існуючі.

    Ми вже говорили, що більшість білків, забезпечують рекомбінацію, - це гомологи бактеріальних і еукаріотичних білків, що беруть участь у репарації, заліковуванням мутаційних ушкоджень ДНК. Оскільки рекомбінація виникла в еволюції пізніше репарації і використовує злегка змінену машину репарації, можна зробити висновок, що вона і пішла від репарації. Більше того, швидше за все на перших етапах, коли ще не було мейозу, вона була всього лише одним з варіантів репарації, призначеним для залечіванія самих небезпечних і важких ушкоджень ДНК - двунітевих розривів. Якщо розірвана одна нитка, розрив можна залікувати, використовуючи другу нитку як матрицю. Якщо ж розірвані дві нитки, потрібно знайти гомологічних ділянку ДНК в іншому місці геному, розплести його і використовувати як матрицю (рис. 4).

    З цієї точки зору стає зрозумілою і недоцільна на перший погляд концентрація обмінів у світлих, багатих генами районах хромосом, і удавана надмірність розривів ДНК на ранніх стадіях точного розпізнавання гомологів, і той факт, що тільки мала частина цих розривів перетворюється на обміни, а велика - ні до яких обмінам не веде. У ході підчистки необменних зв'язок може відбуватися виправлення потенційних ушкоджень в генах.

    Зверніть увагу, однак, що репарація усуває фізичні дефекти ДНК - розриви, порушення спарювання, повністю ігноруючи сенс генетичних текстів. Якщо пошкодження виявлено, наприклад, в гені зелених очей, а в гомологічною хромосомі на цьому місці знаходиться ген карих очей, то у відновленій послідовності ми виявимо саме його - ген карих очей. Так завдяки рекомбінації один ген перетворюється в інший.

    Рекомбінація - одна з найважливіших і найбільш загадкових генетичних процесів. На перший погляд він здається занадто дорогим і непотрібним, він відбувається не так як треба і не там де треба. Але це тільки на перший погляд. Цей процес, як і все в біології, набуває сенсу, якщо ми розглядаємо його у світлі еволюції, намагаємося зрозуміти, як і з чого вона виникла, як мінявся крок за кроком, зберігаючи старі функції і знаходячи все нові застосування.

    У роботі брали участь Н. М. Белоногова, Т. В. Карамишева, А. В. Поляков, М. І. Родіонова і Н. Б. Рубцов, яким я щиро вдячний.

    Робота виконана за підтримки Російського фонду фундаментальних досліджень (проекти 01-04-48875 та 04-04-48024), ІНТАС та Програм Президії РАН "Походження та еволюція життя на Землі" і "Біорізноманіття та динаміка генофондів".

    Список літератури

    1. Мейнард Сміт Дж. Еволюція статевого розмноження. М., 1981.

    2. Ridley M. The Red Queen: Sex and the Evolution of Human Nature. Penguin, 1995.

    3. Богданов Ю.Ф.// Генетика. 2003. Т.39. С.453-473.

    4. Roeder G.S.// Genes and Development. 1997. V.11. P.2600-2621.

    5. Bishop D.K., Zickler D.// Cell. 2004. V.117. P.9-15.

    6. Belonogova N.M., Karamysheva T.V., Biltueva L.S. et al.// Chromosome Res. 2006. V.14. P.673-679.

    7. Gorlov I.P., Ladygina T.Yu., Serov O.L., Borodin P.M.// Heredity. 1991. V.66. P.453-458.

    8. Gorlov I.P., Gorlova O.Y.// J. Theor. Biol. 2001. V.213. P.1-8.

    Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://vivovoco.rsl.ru

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати !