Влияние транспозиции на геном хозяина
Транспозиция и ретропозиция могут оказывать весьма значительное воздействие на размер и структуру генома. Транспозиционные элементы рассматриваются в качестве наилучшего примера так называемой "эгоистичной" ДНК, которая не дает никаких преимуществ хозяину, но может распространяться по геному, поскольку продуцирует свои копии быстрее геномных последовательностей ( Doolittle and Sapienza, 1980 ; Orgel and Crick, 1980 ). По этой причине транспозиция может значительно увеличивать размер генома ( см. главу 9 ). В данной главе будет рассматриваться влияние транспозиционных элементов на эволюцию и экспрессию генов.
Во-первых, как уже упоминалось выше (см. 8.2. ), бактериальные транспозоны часто несут гены устойчивости к антибиотикам и др. Таким образом, они могут способствовать выживанию "хозяина" в неблагоприятных условиях.
Во-вторых, экспрессия гена может изменяться за счет присутствия транспозиционного элемента либо внутри этого гена, либо в соседних участках. В простейшем случае встраивание транспозона внутрь белок-кодирующего гена сдвинет рамку считывания и, что весьма вероятно, будет иметь сильный фенотипический эффект. Сходным образом, вырезание транспозиционного элемента может быть неточным и привести к инсерции или делеции. Существуют, однако, и неожиданные эффекты. Например, транспозиционный элемент может содержать регуляторные элементы, такие как промоторы, которые вполне в состоянии влиять на уровен транскрипционной активности близлежащего гена.И действительно, LTR ретровирусов часто содержат сильные энхансеры, которые в огромной степени влияют на экспрессию соседних генов. Транспозиционные элементы, содержащие донорные или акцепторные сайты сплайсинга могут влиять на процессинг первичного РНК-транскрипта, даже в том случае, если сам элемент находится в некодирующем участке гена, таком как интрон.
В-третьих, многие транспозиционные элементы способствуют значительным перестройкам генома. Инверсии, транслокации, дупликации, инсерции и делеции могут опосредоваться этими элементами. Эти перестройки могут быть прямым результатом транспозиции (т.е. перемещения участков ДНК из одного участка генома в другой) или косвенным результатом изменения окружения. Косвенные эффекты будут иметь место, если, в результате транспозиции, две последовательности, которые ранее не имели сходства, будут содержать копии одного и того же транспозона, что позволит происходить между ними неравному кроссинговеру. На рис. 8.9 показан пример того, как неравный кроссинговер, вызванный присутствием множественных Alu -последовательностей в интронах, приводит к появлению дефектного гена без одного из экзонов.
В последовательности гена липопротеина низкой плотности также наблюдается делеция экзона 14, происходящая посредством такого же механизма ( Lehrman et al, 1986 ). У пациентов, гомозиготных по этой делеции, наблюдается высокий уровень холестерола в крови. Было также показано, что рекомбинация между двумя Alu-элементами приводит к делеции промотора и первого экзона в гене аденозин-деаминазы ( Markert et al, 1988 ). В целом, нестабильность генома была обнаружена для всех участков, содержащих последовательности Alu-повторов ( Calabretta et al, 1982 ).
В-четвертых, существует доказательство того, что некоторые транспозиционные элементы могут вызывать увеличение темпов мутирования. Например, было обнаружено, что линии E. coli, содержащие транспозон Tn10, имеют повышенную скорость появления инсерций ( Chao et al, 1983 ). В большинстве случаев эта особенность будет вредна для своего носителя, однако, в очень неблагоприятных условиях повышенные темпы мутирования, возможно, могут явиться преимуществом, поскольку некоторые мутации, может быть, в новых условиях окажутся благоприятными.
