суббота, 25 августа 2018 г.

Смена пола... у дрожжей

Качественное изменение типа полового партнера у дрожжей является одним из самых удивительных и хорошо изученных примеров естественной генетической инженерии при обычных условиях, в нормальных клетках. И почкующиеся (пивоваренные) дрожжи Saccharomyces cerevisiae, и делящиеся дрожжи Schizosaccharomyces pombe (из которых делали пиво в Африке) могут изменять тип половых клеток (по-простому, пол), перенося генетическую информацию из молчащих кассет в экспрессирующиеся локусы, ответственные за тип спаривания.

Изменение пола позволяет потомству одной гаплоидной споры производить клетки двух полов, которые затем могут спариваясь образовывать диплоидное потомство. Диплоидные клетки имеют по крайней мере одно преимущество над гаплоидными. Даже  в фазе G1 клеточного цикла диплоиды имеют две копии генома и могут использовать одну копию в качестве матрицы для восстановления повреждений во второй копии в процессе не подверженной ошибкам рекомбинации [1] (см. также Appendix I.2).

Рассмотренные два вида дрожжей обладают общими свойствами переключения между полами в спаривании:
  • Молчащие кассеты хранятся в специализированных участках хроматина.
  • Перенос информации из молчащих кассет в экспрессирующиеся локусы осуществляется за счет обычной гомологичной рекомбинации.
  • Перенос информации осуществляется в точности в экспрессирующиеся локусы за счет хорошо скоординированного двуцепочечного разрыва в определенном сайте.
  • Перенос информации идет практически всегда из молчащих кассет, содержащих информацию о противоположном поле, однонаправленно в экспрессирующиеся локусы, определяющие тип спаривания.
Занимательным является тот факт, что рекомбинационный процесс обладает несколькими механистическими отличиями. Одним из таких отличий является то, что S. cerevisiae создает первичный двуцепочечный разрыв в целевом локусе с помощью белка типа хоуминг-эндонуклеазы, тогда как родственный вид Kluyveromyces lactis использует измененный белок транспозазу. Эти различия между процессами смены пола в этих трех видах указывают на то, что включение двуцепочечных разрывов, контроль над направленным переносом информации, а также механизмы гомологичного обмена появились более одного раза в течение эволюции дрожжей [2].


Словарь

Кассета -- в молекулярной генетике участок ДНК, содержащий ограниченный сегмент кодирующей последовательности части или всего белка.

Гаплоидный -- содержащий единичный набор всей генетической информации организма (например, половые клетки являются гаплоидными).

Диплоидный -- содержащий два набора генома.

Фаза G1 клеточного цикла -- фаза роста клетки. (G1 -- фаза роста, S -- фаза репликации, синтеза, G2 -- вторая фаза роста, M -- деление, митоз. Обычный период жизни между делениями, то есть G1-S-G2, еще называется интерфазой.)

Хоуминг -- это горизонтальный (внутри организма) перенос вставочной последовательности (либо интрона, либо интеина) в гомологичную аллель, которая не содержит этой последовательности.

Аллель -- другая форма одного и того же гена, расположенная в аналогичном локусе гомологичной хромосомы.

Литература

[1] Переключение между полами в дрожжах:
- Haber, J.E. Mating-type gene switching n Saccharomyces cerevisiae. Annu Rev Genet 32, 561-99 (1998)
- Egel, R. Fission yeast mating-type switching: programmed damage and repair. DNA Repair (Amst) 4, 525-36 (2005)
- Klar, A.J. Lessons learned from studies of fission yeast mating-type switching and silencing. Annu Rev Genet 41, 213-36 (2007)

[2] Различные механизмы смены пола и их эволюция:
- Rusche, L.N. and Rine, J. Switching the mechanism of mating type switching: a domesticated transposase supplants a domesticated homing endonuclease. Genes Dev 24, 10-4 (2010).

Комментариев нет :

Отправить комментарий