Контроль гомеологической рекомбинации.

РЕКОМБИНАЦИЯ У E. COLI: ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И МОЛЕКУЛЯРНЫЙ МЕХАНИЗМ. Клетки E. coli способны к обмену генетической информацией с помощью двух процессов, заменяющих им половой: конъюгации и трансдукции. При конъюгации клетки разных половых типов вступают в контакт, и из клетки донора в клетку реципиента передается одна из двух цепей кольцевой ДНК. Реципиентные клетки никогда не получают от донора полную кольцевую ДНК, а только ее часть, которая достраивается до линейного двуцепочечного фрагмента. При трансдукции из клеток донора в клетку реципиента с помощью бактериофага переносится двуцепочечный фрагмент бактериальной хромосомы. Далее донорный фрагмент должен заменить гомологичную часть хромосомы реципиента с помощью парных кроссинговеров. Механизм кроссинговера у E. coli. Самый главный белок RecA - продукт гена recA. Этот белок участвует в рекомбинации и в репарации (процесс восстановления природной структуры ДНК, поврежденной при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физическими или химическими агентами). Основное назначение белка RecA - приводить во взаимодействие одноцепочечную ДНК со сходным дуплексом. У белка есть два сайта связывания с ДНК. Первый используется для первичного связывания с ДНК. Молекулы белка собираются на ДНК по принципу " конец-в-конец", образуя вокруг ДНК правозакрученную белковую спираль. В результате возникает образование - RecA-ДНК-филамент. В филаменте двуцепочечная ДНК изменяет свою конформацию. Она оказывается растянутой в 1, 5 раза. Это необходимо для последующего взаимодействия дуплекса с гомологичной одноцепочечной ДНК. Формирование филамента завершает подготовительную стадию кроссинговера. Реакции, составляющие следующую, синаптическую стадию кроссинговера, происходят внутри филаментов. Филаменты могут вступать в рекомбинацию только со свободной, не находящейся в филаменте ДНК. Взаимодействие филамента с голой ДНК осуществляется за счет второго сайта связывания RecA (слабое связывание). Нахождение гомологии связано с формированием гетеродуплекса. Оно начинается с образования структуры, в которой задействованы три цепи ДНК: одноцепочечная ДНК внедряется в дуплекс и образует двойную спираль (гетеродуплекс) с одной, комплементарной ей цепью дуплекса, вытесняя вторую цепь. На следующем этапе - постсинапсисе гетеродуплекс удлиняется путем миграции ветвления. В случае рекомбинации между одноцепочечной ДНК и дуплексом она происходит в определенном направлении. Основной путь рекомбинации у E. coli - RecBCD. Главную роль здесь играет фермент RecBCD-нуклеаза, субъединицы которой кодируются генами recB, recC и recD. RecBCD может гидролизовать одно - и двуцепочечную ДНК. Он может расплетать дуплекс ДНК и расщеплять одноцепочечную ДНК. RecBCD-нуклеаза готовит субстрат для белка RecA.