Мутагенез у цианобактерий: общие сведения
Мутации занимают центральное место в генетическом исследовании. Они используются как для поиска неизвестных генов, вовлеченных в изучаемый процесс, так и для исследования функции уже известных генов. Мутанты могут быть изолированы после спонтанного мутагенеза, который с определенной частотой идет во всех клетках [ Astier C. et al. 1984 , Montesinos M.L., et al. 1997 ]. Мутации могут возникать под воздействием физических факторов, например, после воздействия ультрафиолетового света [ Herdman M., Carr N.G. 1972 , Singh R.N., Tiwari D.N. 1969 , Vega-Palas M.A., et al. 1990 , Wolk C.P., et al. 1988 ]. Химический мутагенез позволяет получить много мутантов, например, после воздействия на клетки цианобактерий метилсульфонатом или N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидином [ Михеева Л.Е. и др. 1994 , Полухина Л. и др. 1985 , Полухина Л.Е. и др. 1982 , Шестаков С.В. и др. 1988 , Buikema W.J., Haselkorn R. 1991 , Currier T.C., et al. 1977 , Herdman M., Carr N.G. 1972 , Vega-Palas M.A., et al. 1990 ]. Биологический способ мутагенеза представлен мутагенезом с помощью транспозонов и инсерционным мутагенезом. Последний вид мутагенеза приводит к прицельному поражению конкретного гена в результате внедрения чужеродного фрагмента ДНК, несущего чаще всего маркер устойчивости к антибиотику. Этот маркер устойчивости ограничен по флангам гомологичными последовательностями хромосомной ДНК, которые и позволяют провести инсерции в хромосому этого гена устойчивости в результате гомологичной рекомбинации.
Цианобактерии довольно часто имеют примерно 10 копий своей хромосомы на одну клетку [ Herdman M., et al. 1979 ], а для нитчатых штаммов характерно еще и наличие связанных в один филамент клеток, поэтому транспозонные мутанты могут оказаться довольно удобными: случайный мутагенез с помощью транспозона часто ускоряет поиск мутантов [ Borthakur D., Haselkorn R. 1989 , Ernst A., et al. 1992 , Koksharova O.A., Wolk C.P. 2002 , Wolk C.P., et al. 1984 ]. Транспозоны имеют дополнительное преимущество еще и потому, что они позволяют быстрее найти поврежденный мутацией ген, они как бы "заякоривают" мутацию.
Гены, в которых произошли спонтанные мутации или мутации в результате физического или химического мутагенеза, могут быть клонированы и идентифицированы в результате комплементации мутаций библиотекой хромосомных фрагментов. Такие библиотеки достаточно объемны, например, могут содержать порядка 20000 космидных клонов [ Buikema W.J., Haselkorn R. 1991 ]. Поэтому процесс идентификации таких мутаций требует значительных временных затрат.
