Гипотеза "активного конца" в рекомбинации ДНК
Возникает вопрос, имеют ли различные процессы, опосредующие незаконную рекомбинацию , общие черты, несмотря на все свое разно- образие. Кажется, одной из таких черт является конец ДНК . Конец, свободный, или соединенный с белком, в одно- или двуцепочечной форме, возникает во всех процессах разрыва и репликации ДНК . Если он не разрушен при деградации молекулы, на которой находится, то случайно присоединяется к другому концу, либо существующему, либо возникшему во время процесса присоединения. Перед присоединением конец может подвергнутся либо нуклеазному разрушению, либо, если он сплавляется с подходящей матрицей, репликации ДНК. Процессинг и присоединение могут изменять структуру ДНК внутри появляющегося конца, и, таким образом, опосредовать незаконную рекомбинацию. Гипотеза активного конца, следовательно, может быть предложена на основании того, что все незаконные процессы генерируют свободные концы в молекулах ДНК.
Из этой гипотезы вытекает, что любой процесс, при котором образуются свободные концы ДНК, может инициировать незаконную ре- комбинацию. Следующие два примера показывают это. Один из процессов, участвующих в репарации ДНК [ 82 , 158 ], недавно был хорошо охарактеризован. Он устраняет такие крупные повреждения, как тиминовые димеры, возникающие при ультрафиолетовом излучении. Комплекс, сформированый белками UvrA, B, и C, разрезал нить ДНК, несущую тиминовый димер, на 7 оснований вниз и 4-5 - вверх от димера. Другой белок, геликаза II(продукт гена uvrD) и, возможно, ДНК полимераза I, высвобождает комплекс вместе с олигонуклеотидами, содержащими повреждения, из ДНК. Получающийся разрез репарируется ДНК-полимеразой и ДНК-лигазой [ 158 ]. Возникшие свободные концы способны инициировать незаконную рекомбинацию. Было показано, что UV излучение стимулирует формирование делеций в E.coli [63 , 77 ]. Интересно, что из 7 UV-индуцированных делеций в 900-н.п. районе в конце trp оперона, пять оканчивалось в сайте либо 7 н.п. вверх, либо 4 н.п. вниз от динуклеотида TT. Это наблюдение статистически недостоверно, так как количество анализированых делеций было небольшим, но вместе со стимулирующим эффектом UV на формирование делеций, это позволяет предположить, что концы, образованные UvrABC комплексом, могут инициировать незаконную рекомбинацию.
Второй пример касается транспозазы Tn10. Этот фермент режет края Tn10 и таким образом образует свободные концы ДНК . Гипотеза активного конца предсказывает, что эти концы могут инициировать незаконную рекомбинацию. Если рекомбинация происходит между 9-н.п. повторами, которые фланкируют транспозон , должна быть образована молекула, из которой транспозон удален точным выщеплением. Обычно этот процесс не рассматривается, так как точное выщепление Tn10 происходит более эффективно путем переключения матрицы [ 31 ], что не требует транспозазы. Тем не менее, это наблюдалось для производной Tn10, находящейся в сайте плазмиды , родственной pBR322, из которой она удалялась очень редко (с частотой примерно 10-8 ). Индукция высокого уровня синтеза транспозазы стимулировала примерно в 100 раз точное выщепление транспозона. Эти наблюдения соответствуют гипотезе активного конца.
