События, связанные с перестройками ДНК инфузорий
Внутренняя делеция ДНК: события, связанные с точными (внутригенные IESs ) и неточными (межгенные повторы) делециями.
Точные делеции. Точные делеции - это такие делеции, которые происходят в одних и тех же позициях нуклеотидной последовательности во всех копиях макронуклеарных хромосом. Внутренние элиминируемые последовательности (IESs) - это короткие, однокопийные сегменты ДНК, которые удаляются главным образом из кодирующих последовательностей, но обнаруживаются и в межгенных или интронных районах хромосом зародышевой линии ( рис. 7.5 ). Точно вырезаемые IESs ограничены короткими прямыми повторами, которые, как правило, различаются по последовательности у разных видов. Заметный класс так называемых "TA"-IESs, обнаруживаемых у Paramecium и некоторых спиротрих, таких как Euplotes crassus , идентифицируется как обладающий инвариабельными повторами 5'-TA-3' на их границах, одна копия которых остается в макронуклеарном локусе после эксцизии ( Betermier, 2004 ). Немногочисленные нуклеотидные позиции, внутренние по отношению к динуклеотидам TA, не являются случайными и образуют вырожденный консенсус, напоминающий концы транспозонов Тс1/mariner. Таким образом, эти IESs эволюционно могут быть производными древних инсерций таких мобильных элементов ( Klobutcher and Herrick, 1997 ). Тем не менее, концы многих IESs плохо соответствуют этой консенсусной последовательности, тогда как многие хорошие соответствия можно обнаружить в макронуклеарных последовательностях, которые не вырезаются, что указывает на то, что этот консенсус не содержит достаточной информации для того чтобы специфицировать вырезание приблизительно 60000 IESs на гаплоидный геном P. tetraurelia . Возникает вопрос, каким же образом они распознаются.
Удивительное варьирование точного вырезания наблюдается у стихотрих (подгруппа спиротрих ), у которых удаление IES происходит одновременно с "упорядочиванием" ("unscrambling") генов ( Prescott, 1999 ). В микронуклеарной версии "перетасованных" генов последовательности, предназначенные для оставления в макронуклеусе ( MDSs , т.е. ДНК-"экзоны") не только разделяются IESs, но и "перетасованы" относительно линейного порядка, обнаруживаемого в реорганизованной макронуклеарной последовательности. В зародышевой линии две MDS , которые окажутся соединенными, чтобы образовать экспрессируемый ген, могут быть локализованы далеко друг от друга, иногда даже в несцепленных локусах ( Landweber et al., 2000 ), и могут даже находиться в инвертированной ориентации относительно друг друга. Точность упорядочивания, по-видимому, направляется относительно длинными (в среднем 11 пн) гомологичными повторами, общими для родственных MDS-концов, которые не родственны по последовательности повторам на концах других MDS. Хотя эти длинные повторы наверняка вносят вклад в точное упорядочивание, остается неясным, достаточно ли их; это привело к предположению, что здесь возможно участие предсуществующей матрицы ( Prescott et al., 2003 ).
Неточные делеции. Хотя IESs эффективно и воспроизводимо удаляются из соматического генома, в некоторых случаях границы делеции, формируемые независимыми событиями вырезания в полиплоидном ядре, варьируют по своему положению ( рис. 7.5 ). Эта гетерогенность распространяется на десятки пар оснований у Tetrahymena и до нескольких килобаз у Paramecium . Неточная делеция характерна для всех исследованных IESs у Tetrahymena и в первую очередь ответственна за удаление повторяющихся последовательностей, таких как межгенные транспозоны или мини-сателлиты у Paramecium ( Le Mouel et al., 2003 ). Подобно точной эксцизии IESs эти делении в норме происходят между короткими прямыми повторами, один из которых сохраняется в макронуклеарной последовательности. У Tetrahymena повторяющиеся последовательности очень вариабельны среди известных IESs, тогда как у Paramecium эти повторы всегда содержат по крайней мере один динуклеотид ТA; это позволяет предположить, что соответствующий механизм может быть связан с механизмом точного вырезания IES.
