рования, а точками — локальная ось симметрии второго порядка):

R-фактор Ел coli (Eco RI)

5' —(T или A)—G—A—A—T — T—С—(А или T)—3'

3'—(А или T)

C—T —

T —A+A—G—(T или A) —5' t

^-фактор E. coli (Eco RII)

5' —

G—C —

С—A—G—G—С—3'

3'_C_G —

G—T—С —С — G — 5'

5' —

A —A—

G—С —T—T—3'

3'— T — T—C—G— A—A— 5'

t *

Во многих случаях рестриктирующие ферменты образуют разрывы в каждой из двух цепей в местах, расположенных симметрично относительно оси симметрии второго порядка. Этого и следовало ожидать в случае, если димерный фермент связывается с большой или с малой бороздкой двойной спирали и каждый активный центр взаимодействует с одной из полинуклеотидных цепей.

2. Модифицирующие метилазы

Перенос метильных групп от SAM на специфические участки ДНК— самая распространенная модификация ДНК. Наиболее часто метилируются аминогруппа в 6-м положении аденина и 5-й углеродный атом цитозина. Обычно каждую рестриктирующую нуклеазу сопровождают метилазы.

3. Рестриктирующие ферменты при расшифровке нуклеотидной

последовательности ДНК

Благодаря способности расщеплять цепи ДНК в участках со строго специфичными нуклеотидными последовательностями, которые могут встречаться лишь по несколько раз на протяжении всей длины молекулы ДНК, рестриктирующие эндонуклеазы широко используются при определении последовательностей ДНК 1[217]. Их использование во многом напоминает применение трипсина для расщепления полипептидных цепей на более мелкие фрагменты (гл. 2, разд. 3,2). Хорошим примером использования рестриктирующих ферментов может служить изучение нуклеотидной последовательности ДНК вируса SV40 ,[218, 219]. Этот вирус млекопитающих, способный включаться в геном клетки-хозяина, превращая клетку в опухолевую, содержит кольцевую двухцепочечную ДНК, состоящую приблизительно из 5000 нуклеотид-ных пар. Один нз рестриктирующих ферментов Hemophilus influenzae расщепляет ДНК вируса SV40 на 11 фрагментов, тогда как в резульдеютика и синтез «уклешювык кислот до*

тате действия фермента Hemophilus parainfluenzas образуются только четыре фрагмента. Фермент ЕсоШ из Е. coli разрывает кольцевую ДНК лишь в одной-единственной уникальной точке. Анализ продуктов частичного гидролиза и перекрывающихся фрагментов позволил установить местоположение всех фрагментов на кольцевой карте. Используя импульсную метку тимином, удалось сопоставить положение начальной точки и направлений двусторонней репликации с положением фрагментов, образующихся под действием рестриктирующих ферментов. Аналогичным образом было установлено направление ранней и поздней транскрипции в продуктивно инфицированных клетках. Изучение ну-клеотидных последовательностей отдельных фрагментов продвигается столь успешно, что в ближайшее время, возможно, удастся расшифровать полную нуклеотидную последовательность молекулы вируса SV40. Аналогичные методические подходы уже используются для изучения митохондриальных и хлоропластных ДНК, а также отдельных фрагментов хромосомной ДНК.

Ж. Рекомбинация, интеграция и исключение

Рассмотрим теперь вкратце не совсем понятные химические явления,, лежащие в основе таких явлений, как генетическая рекомбинация, интеграция вирусной ДНК с геномом клетки-хозяина и исключение про-фага из хромосомы клетки-хозяина. О сложности процесса рекомбинации свидетельствует тот факт, что у мутантов, дефектных по способности к рекомбинации, мутации локализуются не в одном, а в нескольких участках (генах) хромосомы Е. coli; соответствующие гены обозначаются через гесАу В, С, F, G и Н. Бактерии с мутациями в некоторых из этих генов необычайно чувствительны к ультрафиолетовому облучению, что свидетельствует об их неспособности репарировать (восстанавливать) повреждения ДНК, вызванные действием ультрафиолета (гл. 13> разд. Г,2). Из этого следует, что некоторые из ферментов, обеспечивающих процесс рекомбинации, нужны клетке также и для восстановления повреждений, вызванных действием ультрафиолетового излучения. Однако специфические функции большинства продуктов этих генов все еще до конца не выяснены. Считают, что у Е. coli имеются две полноценные системы общей рекомбинации. В геноме фага 1 имеются гены, кодирующие другую рекомбинационную систему, функционирующую независимо от продуктов генов фага {к, inf и xis (рис. 15-15), необходимых для интеграции и исключения генетического материала вируса и обеспечивающих процессы сайт-специфической (для определенных участков геномов) рекомбинации между генами клетки-хозяина и вируса.

1. Механизмы рекомбинации

Наиболее непонятным в процессе рекомбинации является вопрос о том, каким образом объединяются гомологичные участки двух различных двухцепочечных молекул ДНК. Как схематически показано в уравнении (15-10), обмен участками полинуклеотидных цепей должен происходить точно в одной и той же точке каждой из двухцепочечных. молекул.

+

В основе одного из первых механизмов, предложенных для объяснения генетической рекомбинации, лежало предположение, что рекомбинация непосредственно связана с си