Интерференция генетическая

Уже первые оценки, сделанные Меллером в 1916 году, показали, что кроссоверные обмены в одном хромосомном плече не являются независимыми ( Muller, 1916 ). Анализируя полученные Стертевантом и Морганом данные о частоте кроссинговера между генами yellow,white и miniature, Меллер обратил внимание на то, что частота двойных обменов примерно в 10 раз меньше, чем ожидаемая при предположении, что обмены в соседних участках хромосом возникают независимо друг от друга. Кроссоверные обмены в соседних рядом расположенных участках хромосомы как бы "мешают" друг другу. Меллер назвал найденый им феномен интерференцией. Он считал, что дефицит двойных рекомбинантов является следствием редкого возникновения двойных обменов на коротких расстояниях, т.е. интерференция - это результат влияния одной хиазмы на положение соседних обменов. Однако Холдейн ( Haldane, 1931 ) обратил внимание на то, что интерференцию кроссоверных обменов можно объяснить, не используя идею взаимного отталкивания хиазм. Холдейн предположил, что на коротких расстояниях четыреххроматидные двойные обмены возникают чаще, чем двуххроматидные. В этом случае будет наблюдаться нехватка двойных обменов, хотя распределение обменов в однообменных тетрадах не будет отличаться от их распределения в двухобменных. Таким образом, в начале сороковых годов были сформулированы две точки зрения на природу генетической интерференции. Согласно первой, интерференция является результатом взаимного отталкивания хиазм (хиазменная интерференция). Согласно второй - результатом неслучайного вовлечения хроматид в соседние кроссоверные обмены (хроматидная интерференция).

Какая из этих двух точек зрения является правильной? Ответ на этот вопрос был получен благодаря использованию метода тетрадного рекомбинационного анализа на сумчатых грибах и полутетрадного анализа на дрозофиле. В подавляющем большинстве экспериментов хроматидная интерференция не обнаружена (см. Mortiner,Fogel,1985 ).

На саранче хроматидную интерференцию изучали цитогенетическими методами. Авторы ( Jones, Tease; 1979 ) использовали метод дифференциального окрашивания сестринских хроматид .Было показано, что соотношение двух-, трех- и четыреххроматидных двойных обменов не отличается от теоретически ожидаемого соотношения 1:2:1.

В экспериментах, выполненных на дрожжах и нейроспоре, был обнаружен избыток двуххроматидных обменов над четыреххроматидными, то есть результат, обратный тому, который предсказывал Холдейн ( Strickland,1958 ). Возможно, что дефицит четыреххроматидных обменов в этом эксперименте связан не с хроматидной интерференцией, а с генетической конверсией промежуточного маркера.

Можно предложить два принципиально различных объяснения хиазменной интерференции.

Первое - двойные кроссоверные обмены возникают редко, потому что для реализации кроссинговера необходим общий для всех обменов фактор, количество которого в клетке ограничено. В самом простом варианте лимитирующего фактора хватает всего на один кроссоверный обмен, в этом случае двойные обмены никогда не реализуются, и в генетическом анализе это будет проявляться как очень сильная интерференция хиазм. При этом кроссоверные обмены, хотя и не будут независимыми, тем не менее могут происходить одновременно. В этом случае бессмыслено говорить о влиянии одного кроссоверного обмена на другой.

Второе объяснение интерференции предполагает, что кроссоверные обмены возникают неодновременно. Первый кроссоверный обмен каким-то образом изменяет рекомбинационные свойства хроматина в соседних участках меойотического бивалента , и это приводит к супрессии кроссинговера.

Более вероятным кажется второе объяснение. В самом деле, наличие общего лимитирующего предшественника кроссинговера действительно будет приводить к дефициту множественных кроссоверных обменов. Однако это уменьшение не должно зависеть от расстояния между обменами. Иначе говоря, общий лимитирующий предшественник может ограничить число множественных обменов, но не может изменить характер их распределения по хромосоме.

В действительности уровень интерференционных взаимодействий существенно зависит от физического расстояния между хиазмами. Более сильная интерференция наблюдается между близко расположенными кроссоверными обменами, а при увеличении физического расстояния между обменами интерференция ослабевает. Хиазменная интерференция приводит к принципиальным различиям в характере распределения по хромосоме одиночных и множественных кроссоверных обменов. Двойные обмены локализованы на концах мейотического бивалента, одиночные в его центральной части. Последнее обусловлено тем, что если первый обмен возник в середине плеча, то с очень высокой вероятностью он останется единственным, поскольку подавляет кроссинговер в дистальном и проксимальном направлении. Если же первый обмен возник на краю хромосомы, то на другом краю хромосомного плеча возможен второй обмен, так как интерференция с увеличением физического расстояния ослабевает.

Ссылки: