Основные функции IS-последовательностей:
- Регуляция активности генов
- Индукция мутаций типа делеций или инверсий (при перемещении) и дупликаций (при встраивании в хромосому)
- Координация взаимодействий плазмид, транспозонов и профагов между собой и с бактериальной хромосомой.
Транспозоны ( Tn-элементы) бактерий состоят из 2000-25000 пар нуклеотидов, содержат фрагмент ДНК, несущий специфические гены, и два концевых IS-элемента. При включении в ДНК бактерий транспозоны вызывают дупликации, при выходе из определенного участка ДНК – делеции, при выходе и включении обратно с поворотом фрагмента на 180º - инверсии. Транспозоны не способны к самостоятельной репликации и размножаются только в составе бактериальной хромосомы. Каждый транспозон содержит гены, определяющие наличие важных свойств (множественная лекарственная устойчивость, токсинообразование). Генный состав транспозонов и плазмид идентичен. Поскольку транспозоны содержат гены, определяющие фенотипически выраженные признаки, то их легче обнаружить, чем IS-элементы, выполняющие регуляторные функции.
Умеренные и дефектные бактериофаги также могут быть факторами изменчивости, напоминая по своим свойствам интегрированные плазмиды. Они встраиваются в бактериальную хромосому в виде профага и вызывают лизогенизацию бактерий, которые могут приобретать новые свойства в процессе лизогенной (фаговой) конверсии.
Мутации микроорганизмов, мутагены
|
|
|
Информация, которую несет ДНК, не является чем-то абсолютно стабильным в силу различных экзо- и эндогенных причин.
Мутация – изменение первичной структуры ДНК, проявляющееся наследственно закрепленной утратой или изменением какого-либо признака или группы признаков.
Фенотипическим проявлением мутаций могут быть: изменение морфологии бактериальной клетки, возникновение потребностей в факторах роста (например, в аминокислотах, витаминах), т.е. ауксотрофностью; появление устойчивости к антибиотикам; изменение чувствительности к температуре; снижение вирулентности (аттенуация).
Мутации могут быть спонтанными, т.е. возникающими самопроизвольно, без воздействия извне, и индуцированными. Спонтанные мутации проявляются в результате ошибок репликации ДНК и вследствие перемещения подвижных генетических элементов в процессе роста и размножения бактерий. Индуцированные мутации возникают под влиянием внешних факторов, которые называются мутагенами.
В зависимости от места возникновения мутации могут быть генными и хромосомными. Генные мутации возникают в пределах одного гена, хромосомные – в нескольких генах и представляют собой крупные перестройки, затрагивающие крупные фрагменты ДНК.
|
|
|
По протяженности повреждений мутации бывают точечными, когда повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов, и протяженными (аберрации). В этом случае может наблюдаться выпадение нескольких пар нуклеотидов (делеция), добавление нуклеотидных пар (дупликация) или поворот участка ДНК на 180° (инверсия).
Мутации со сдвигом считывания (фраймшифт-мутации) затрагивают один ген; обусловлены удалением или вставкой какого-либо нуклеотида в ДНК, что приводит к «сдвигу» считывания, т.е. изменению всех последующих кодонов.
Нонсенс-мутации (бессмысленные мутации) обусловлены включением в кодирующую последовательность терминального кодона, что вызывает преждевременное окончание транскрипции. Эта мутация приводит либо к синтезу очень коротких нефункциональных белков, либо к полному прекращению синтеза белка.
Мутации деформации спирали ДНК образуются в результате димеризации расположенных близко нуклеотидов, особенно тимина, индуцированной УФ-излучением. Образовавшееся циклобутановое кольцо нарушает симметрию ДНК и препятствует правильной репликации.
Мутагены бывают физическими (УФ-лучи, γ-радиация), химическими (аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований, например, 2-аминопурин, азотистая кислота и ее аналоги и др.) и биологическими (транспозоны).
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 383; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!