Соматический гипермутагенез у многоклеточных животных
Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что в определенных тканях многоклеточных животных так же, как и в бактериях (см. " Соматический гипермутагенез у бактерий "), имеет место гипермутагенез, в который вовлечены склонные к ошибкам ДНК-полимеразы .
Мутагенез, в котором участвуют эти ферменты, в ряде случаев может быть направленным. Самый яркий пример направленного соматического гипермутагенеза у млекопитающих - это созревание вариабельных участков генов иммуноглобулинов . Скорость мутирования V-региона - одна тысячная на одно основание за генерацию, что в 1 млн. раз выше уровня обычного спонтанного соматического мутагенеза [ Berek, 1988 ]. Этот процесс происходит в герминальных центрах активированных антигеном В-лимфоцитах ( Muramatsu, 1999 ). При этом особенностью соматического гипермутагенеза V-региона генов иммуноглобулинов является неслучайная природа мутаций. Почти 20-50% всех мутаций вариабельного региона приходятся на так называемые RGYW-последовательности (где R - A или G, Y - С или Т, W - A или Т); TAA-участки также характеризуются высокой частотой мутагенеза [ Reynaud, 1995 ; Rogozin, 1992 ]. Транзиции преобладают над трансверсиями , а A мутирует значительно чаще, чем Т.
Такая же картина наблюдается и для соматического гипермутагенеза некоторых неиммуноглобулиновых генов, что предполагает сходные пути образования мутаций [ Pasqualucci, 2001 ]. Известно, что ряд генов мутирует намного быстрее других, например гены белков спермы [ Torgerson, 2002 ], гены рецепторов обоняния , гены токсина сетчатки глаза улитки [ Conticello, 2000 ], BCL-6-гены , CD95-гены , B29-гены и mb1-гены в герминальных центрах нормальных В-лимфоцитов [ Gordon, 2003 ; Migliazza, 1995 ; Muschen, 2000 ; Pasqualucci, 1998 ; Shen, 1998 ].
Хотя в настоящее время механизм соматического гипермутагенеза еще не доконца изучен, во всех существующих моделях ключевая роль при созревании вариабельных областей генов иммуноглобулинов отводится высокоошибочным ДНК-полимеразам .
Дефекты Pol эта у человека и мыши вызывают значительное снижение количества соматических мутаций в вариабельных областях генов иммуноглобулинов по A/Т парам ( Delbos, 2005 ; Mayorov, 2005 ; Zeng, 2001 ), а пациенты с синдромом писгментной ксеродермы помимо склонности к раку кожи характеризуются значительными нарушениями иммунитета . Таким образом, Рol эта отвечает за мутации по аденину и тимину в генах иммуноглобулинов [ Zan, 2001 ]. Дефекты по Rev1-полимеразе у мышей специфически приводят к снижению G/С мутаций генов иммуноглобуллинов ( Jansen, 2006 ; Ross, 2006 ).
Так или иначе, все склонные к ошибкам ДНК-полимеразы участвуют или потенциально способны участвовать в соматическом гипермутагенезе. Рol зета в дрожжах отвечает за 50-70% спонтанных мутаций [ Lawrence, 2001 ; Goodman, 2002 ] и клетки, дефектные по этой ДНК-полимеразе, характеризуются низким уровнем спонтанного мутагенза [ Huang, 2002 ; Roche, 1994 ]. Pol бета начинает допускать ошибки при работе на брешах, размером более шести нуклеотидов и in vitro с высокой частотой (одна тысячная) вызывает делеции и вставки нуклеотидов [ Kunkel, 1986 ].
Говоря о гипермутагенезе в тканях млекопитающих нельзя оставить без внимания и такое явление как мейотический эффект. Еще в 70-е годы было показано, что скорость мутагенеза в мейотических клетках гораздо выше, чем в митотических и это является следствием рекомбинационных событий [ Magni, 1962 ]. Хорошо известно, что многие высокоошибочные ДНК-полимеразы высоко экспрессируются во время мейоза в дрожжах [ Budd, 1995 ] и генеративных клетках: Рol зета [Van Sloun, 1999 ], Рol эта [ McDonald, 1999 ; Yamada, 2000 ], Рol каппа [ Ogi, 1999 ; Schenten, 2002 ], Рol лямбда [ Aoufouchi, 2000 ; Garcia-Diaz, 2000 ]. Есть и непосредственные данные о том, что гомологическая рекомбинация приводит к мутациям благодаря участию склонных к ошибкам ДНК-полимераз [ Holbeek, 1997 ; Strathern, 1995 ]. При этом большинство мутаций (это в основном точечные мутации, но встречаются и делеции) образуется в генах, примыкающих к участкам образования двух цепочечных разрывов при рекомбинации. ДНК-полимеразы могут вовлекаются в мутагенез при репарации двух цепочечных разрывов.
