е воссоединения тех цепей, которые были разорваны в процессе инициации (разрыв в точках аа' на рис. 15-32,Л), гены, расположенные вне участка гетеродуплекса, не будут рекомбини-роваться, но разрыв других цепей (точки ЬЪ') приведет к рекомбинации этих генов. Промежуточные состояния, предсказываемые моделью Холидея, удалось непосредственно наблюдать при помощи электронного микроскопа (рис. 15-32, Б) [222а].

Гетеродиппвксныи участок

Гомологичные цепи разрываются и воссоединяются, образуя перекрещенную структуру

По мере вращения двух спиралей место соединения перемещается вверх, образуя гетеродуплексные участки

При разрь/ве и соединении в точках Ь и Ь образуются два перекрещенных дуплекса, что, возможно, и обусловливает появление видимой хиазмы в мейотических хромосомах

РИС. 15-32. А. Механизм рекомбинации по Холидею с одиоцепочечиыми обменами.

ieaerem ш сннтез яухяеиновых клслог мвб

Б. «х-форма» ДНК плазм иды колшшиа LI. Считают, что am формы обрадуются из

промежуточных молекул холидеевского типа, имеющих форму «восьмерки», длина которых в два раза больше длины генома колшшиа. Эти «восьмерки» разрезаются рестректирувощим ферментом Лео К] (разд. Г.. 1) в специфическом месте, встречающемся в геноме только один раз, в результате чего образуются «х~Ф°Рмы*- Считают, что пари коротких и длинных плеч представлены гомологичными дуплексами. Видно, как в точке перекреста единичные цепи разошлись в стропы, четко демонстрируя места соединения нитей. Эта структура может быть представлена как промежуточная, согласно модели Холидея (верхний правый угол НЕ рис Л): она может образовываться, например, при вращении одного из вертикальных дуплексов вокруг другой. Препарат ДИК, изображенный справа, приготовлен при высоких концентрациях формамида, что позволяет увидеть денатурационные петли и «-.растрепанные» концы в участках, богатых АТ-парамм (разд. Д, 3) [222а|.

Подобные структуры с перекрещенными цепями могут быть образованы двумя интактнымн двухцепочечными молекулами ДНК любого нуклеотидного состава [223, 224]. Все, что необходимо дли этого,—? образование надрезов в каждой из полипуклеотидпых цепей и воссоединение разноименных цепей с заполнением промежутка между двухцепочечными молекулами. Образование гетеродуплекса может распространяться вдоль цепей за счет их взаимного вращения. С помощью этой модели можно объяснить также и тот факт, что перекрещенные

нит1;оказываютс^^^ u^fc точках, кот6рйе:Щнужны для завершения тгроцесса рекомбинации ДНК.

Было предложено несколько модификации модели, представленной на рис. 15-32 [223, 225]. Согласно модели Собелла [226, 227] и другим моделям [228], начальные надрезы происходят в крестообразных, структурах, образуемых в палиндромных участках (рис. 15-4).

При рекомбинации фагов S13 и ФХ роль промежуточных соединений выполняют кольцевые димеры [229]. Такие, вдвое более длинные кольца, так же как и катенированные (сцепленные друг с другом) кольца, обычной длины, могут образовываться при рекомбинации, протекающей в соответствии с рассмотренными в предыдущих разделах механизмами, включающими разрывы цепей.

Наши знания о рекомбинации все еще далеко не полны, а некоторые наблюдения с трудом поддаются интерпретации. Так, например,, гены гесВ и гесС Е. coli детерминируют синтез белков, в результате соединения которых образуется необычный ДНК-гидролизующий фермент [230]. В числе прочих функций этот фермент, суммарный мол. вес которого составляет приблизительно 340 ООО, обладает способностью-расщеплять одноцепочечную ДНК по «эндо»-типу. Хотя этот фермент и не может «надрезать» интактные двухцепочечные молекулы ДНК» он может участвовать в образовании некоторых предполагаемых эндо-и экзонуклеотидных разрывов в процессе рекомбинации. Интересно,, что для действия этого фермента требуется АТР. В пробирке при разрыве каждой фосфодиэфирной связи ДНК около 20 молекул АТР гид-ролизуется до АДР и Pit В отсутствие ДНК, являющегося субстратом этого фермента, расщепления АТР не происходит. Можно сомневаться в том, что этот фермент in vitro действует так же, как и in vivo, но его интересные свойства, а также необходимость для процесса рекомбинации делают его важным объектом дальнейших исследований. Согласно имеющимся данным, сходный фермент, выделенный из Bacillus subtilis, соединяет двухцепочечные молекулы ДНК Друг с другом (по данным электронной микроскопии) [231]. Значение этого эффекта остается неясным.

Рекомбинация в клетках эукариот протекает преимущественно во* время мейоза в синаптонемальном комплексе — структуре, расположенной между парой гомологичных хроматид. Было высказано предположение, что периодически наблюдаемые в этом комплексе «узелки»-(«nodules»), возможно, имеют какое-то отношение к процессу рекомбинации [232]. Во всяком случае, ясно, что кроссинговер и рекомбинация в клетках эукариот представляют собой сложные и высокоорганизованные и неразрывно связанные друг с другом процессы, о которых мы знаем сейчас крайне мало.

2. Нереципрокная рекомбинация

Какой