mikro kunicki
3

zrekombinowanego DNA.

X

fl)

tub

zetknięcia się różnych genomów w jednej komórce omówimy później. OfrJP zajmiemy się samym procesem rekombinacji ogólnej.    Jp

U bakterii rekombinacja ogólna jest bardzo złożonym i wieloetapowy^. , cesem i może przebiegać według trzech podstawowych szlaków rekombirjl^i nych nazywanych szlakami RecBCD, RecE i RecF, od nazwy uczestniczących^ nich białek. Szlak RecBCD rządzi rekombinacją pokoniugacyjną i potrans^W cyjną, gdy jednym z rekombinujących partnerów jest dwuniciowy, liniowy-^B cinek DNA, natomiast rekombinacja według szlaku RecF zachodzi między steczkami kolistymi (jedna z nich musi mieć lukę łub nacięcie) i pełni rofc wymianie materiału genetycznego między współwystępującymi w komór" plazmidami.    fi

W każdym z wyżej wymienionych szlaków rekombinacyjnych kluczową mf odgrywa białko RecA, kodowane przez gen recA (rozmieszczenie ważniejszylll genów na mapie genetycznej E. coli pokazano na rycinie 10-28). RecA spełhfa%|| komórce wiele funkcji Oprócz rekombinacji ogólnej bierze udział w napra^ii DNA i w indukq'i bakteriofaga A.. Niedawno RecA zostało oczyszczone do h<nn$|§ genności i skrystalizowane. Formą aktywną białka jest monomer, którego stężeruplt wynosi 1000 cząsteczek na komórkę, a po indukcji promieniami ultrafioletowy^^ rośnie dwudziestokrotnie. Liczne mutanty recA z całkowicie zahamowali rekombinacja ogólną zdolne są do przeżycia, choć z częstością obniżoną o połoWęr!^ Mechanizm działania białka RecA polega na rozpoznaniu jednoniciowego^s DNA i związaniu się z nim. Przyłączenie białka nadaje nici DNA zdolność SM „inwazji"' dwuniciowego DNA drugiej, rekombinującej cząsteczki. Po denaturacpl dupleksu, jedna z jego nici zostaje zastąpiona nicią „inwazyjną" (ryc. 10-17). )|||| Lane białka biorące) udział w poszczególnych szlakach rekombmacyjnj&fP nacinają i rozplątują DNA, a tym samym stwarzają warunki do przyłączeiff|| białka RecA. Niewątpliwie najlepiej poznany jest kompleks białek RecBCD, tradpl cyjnie zwany egzonukleazą V. Kompleks ten ma również aktywność endon|||g kleolityczną i hehkazową, a jego działanie wymaga obecności w DNA 8-nukleoy tydowej sekwencji Chi. W rekombinacji biorą również udział inne nukicazy^'| i helikazy, białka wiążące jednoniciowy DNA, gyraza, itp.    y|p'

Wiele szczegółów rekombinacji ogólnej nie jest poznanych do końca-?.' Hipotetyczny model rekombinacji zaproponowany przez Meselsona i Raddingjr pokazano na rycinie 10-17. W modelu tym (jak i we wszystkich innych) najwa&yf niejszym pośrednikiem rekombinacyjnym jest tzw. heterodupleks, czyli dwu-: 1 niciowy odcinek DNA, w którym każda z nici pochodzi od innego rekombi-nującego partnera. Dalsze przemiany heterodupleksu prowadzą do wytworzenia.'!]

Rekombinacja nieuprawniona

Rekombinacja ta może zachodzić między helisami DNA nie wykazującymi ogólnej homologii, choć oczywiście może też zajść między strukturami homo- y logicznymi. Rekombinacja nieuprawniona swoista dla miejsca jest uwarunko- .y wana obecnością krótkich odcinków homologii sekwencji między rekombińm

a) _ b)

c)

d) e)

!|c 10-17. Model rekombinacji ogólnej według Meselsona-Raddinga.

rekombinacja zapoczątkowana jest pęknięciem lub luką w jednym dl ż rekombinujących partnerów; b — od końca 3 przeciętej nici rozpoczyna • ' si? ograniczona synteza DNA prowadząca do odsunięcia nici oryginalnej;

po przyłączeniu białka RecA, nić ta zdolna jest do inwazji dupleksu j ' -' drugiego rekombinującego partnera w miejscu homologii sekwencji, po -przekrzyżowaniu nici tworzy się heterodupleks; d — odsunięta nić dupleksu jest degradowana, heterodupleks ulega rozciągnięciu; e, f — ■ dalsze rozciągniecie heterodupleksu prowadzi do drugiego feprzekrzyżowania, g — nukleolityczne przecięcie formy krzyżowej daje ■Ww rezultacie zrekombinowane cząsteczki DNA, zawierające informację ; - pochodzącą od dwóch partnerów ijlcymi partnerami, transpozycja natomiast nie wymaga homologii sekwencji. f|ekombinaqa zależy od aktywności różnych enzymów typu topoizomeraz (inte-;Jrazy, inwertazy, resolwazy), mających zdolność do przecięcia DNA, przepierzenia dwóch nici i ponownej ich ligacji.

li i' O mechanizmie i roli nieuprawnionej rekombinacji na przykładzie transpozycji mówiliśmy już, opisując przemieszczające się elementy DNA, w rozdziale 9 (patrz też ryc. 9-21). Rekombinacja nieuprawniona nie zależy też od genu recA i innych znanych bakteryjnych genów wpływających na rekombinację ogólną.

Rekombinacja nieuprawniona ma znaczenie w rearanżacji genów u bakterii i powstawaniu duplikacji, a czasami zwielokrotnienia odcinków DNA przyczyniających się do powiększenia genomu bakterii.

Rearanżacje genów u bakterii i ich rola

Wspominaliśmy już o rearanżaqi genów u sinicy Anabaena wiążącej N₂. Jeden z genów nif, gen nifD, jest w jej komórkach wegetatywnych podzielony na dwie niefunkcjonalne części przez wstawiony odcinek o długości ponad 1000 nukleo-tydów, zawierający na swoich końcach sekwencje „odwróconych powtórzeń" i kodujący enzym „rekombinazę". Przy braku pokarmu azotowego i przekształce-

|

i

330

331