Udostępnij w soc. sieci:


Rekombinacja site-specific




Jako przykład rekombinacji specyficznej dla miejsca, rozważ bezwładność (integrację) DNA bakteriofaga λ w chromosomie bakteryjnym. Częścią DNA faga jest miejsce attP - miejsce o długości 270 par zasad, w składzie bakteryjnego DNA - miejsce attB (23 pary zasad (Figura 7) Oba miejsca mają część sekwencji (lub homologicznej) 15 par zasad. IHF (Integration Host Factor) i produkt jednego z integralnych genów bakteriofaga - wiążą się z tymi miejscami.

Mechanizm działania integrazy to specyficzna miejscowo topoizomeraza DNA I. Cztery podjednostki białka zawierają cztery aktywne centra, z których każdy zawiera pozostałą część Tyr. Na pierwszym etapie integracji dwa aktywne centra wytwarzają dwie nici cięte w DNA bakterii i fagów, a kowalencyjne przyłączają końcowe fosforany do reszt Tyr. Następnie przywraca się wiązanie fosfodiestrowe, ale z odpowiednim końcem kolejnego dupleksu - następuje wymiana łańcuchów. Na tym etapie powstaje konfiguracja czterech łańcuchów, która jest odpowiednikiem struktury Hall of Fame. Następnie druga para podjednostek tworzy drugą parę pęknięć (w odległości siedmiu par zasad od pierwszej nieciągłości w każdym obwodzie), a druga para łańcuchów jest wymieniana, co prowadzi do integracji.

Ryc. 7. Integracja DNA bakteriofaga λ z genomem bakteryjnym.

Podobnie jak w integrazie, istnieje specyficzna dla miejsca inwertazy topoizomeraza I, która odwraca region DNA bakteriofaga μ. Wykres 3 tysięcy par substratów ulegających inwersji zawiera krótkie odwrócone powtórzenia na końcach (ryc. 8). Cztery podjednostki inwertazy wykonują cztery chwilowe nacięcia, następuje wymiana końców i odnawianie wiązań, co powoduje zmianę kierunku. Odwrócone miejsce zawiera dwa zachodzące na siebie geny na różnych niciach DNA (czyli te, które są transkrybowane w różnych kierunkach). W wyniku inwersji ten lub ten gen (w zależności od rodzaju bakterii, w której fag został upuszczony) jest umieszczony pod promotorem i transkrybowany.

Ryc. 8. Inwersja w bakteriofagu μ.

Omówione przykłady wskazują na zasadniczą różnicę między dwoma typami rekombinacji: jeśli w rekombinacji homologicznej dwie cząsteczki DNA rozpoznają się nawzajem, porównując ich sekwencje w długich długościach, wówczas rekombinacja specyficzna względem miejsca obejmuje obecność homologicznych, ale krótkich elementów sekwencji, które są wykrywane przez specyficzne białka.

Proces rekombinacji specyficznej dla miejsca za pomocą mechanizmów, które są dość podobne do tych, które są uważane za bardzo powszechne w bakteriofagach, z insercją plazmidów do głównego genomu bakterii i drożdży, cięcia plazmidów. W odniesieniu do wyższych eukariotów, jednym z głównych procesów, w których wykorzystywane są specyficzne miejscowo mechanizmy rekombinacji, jest dojrzewanie genów immunoglobulin.