Мобильные генетические элементы (МГЭ) или «прыгающие гены», представляют собой дискретные сегменты ДНК, которые могут перемещаться из одного местоположения в другое внутри хромосом или между ними, Хесин , 1984. Эти элементы генома, имеют способность перемещаться из сайта в сайт, либо в процессе прямого вырезания вставки ДНК (по крайней мере, в прокариотах), либо путем транскрипции элемента, обратной транскрипции образовавшейся РНК с образованием ДНК-копии или же ее внедрением в другое место генома. Так называемые «прыгающие гены» не участвуют в кодировке никаких белков и в связи с этим, название МГЭ, является более точным.
Открытие МГЭ принадлежит американскому генетику Барбаре Мак-Клинток (1951год, на примере изменчивости окраски зерен кукурузы). Ее открытие в 1983 году было удостоено Нобелевской премии.
Когда мобильный генетический элемент, встраивается внутрь какого-то обычного гена, он нарушает его работу, вызывая мутацию исходного гена. Когда МГЭ меняет свою локализацию, нормальная работа гена возобновляется, мутация исчезает. Исходя из этого, была сформирована гипотеза, что «прыгающие гены» возникли из ДНК вирусов. Как известно, многие вирусы могут встраиваться в ДНК клетки хозяина, а потом покидать ее.
У микроорганизмов МГЭ были открыты в 60-их годах XX века, а также выявлены их молекулярные особенности и механизмы транспозиций . Катализатором в изучении МГЭ, стало открытие в 70-их годах мобильных генетических элементов у дрозофилы (параллельно учеными СССР и США). С того момента, они так же выделены у дрожжей, млекопитающих, не исключая человека и т.д. В зависимости от вида, МГЭ могут составлять абсолютно разную процентную часть генома. Например:
- род Drosophila и Arabidopsis (около 30 % генома);
- млекопитающие (около 50 % генома);
- амфибии и растения (от 70-90% генома).
МГЭ перемещаются в геноме хозяина и этим обеспечивают транспозицию. Ранее сложившиеся стереотипы генетики и построения генетических карт, указывали на тот факт, что положение генов в геноме неизменно-стабильное (вплоть до редких хромосомных перестроек), устойчиво наследуются и карта является индивидуальной для каждого вида. С открытием МГЭ было доказано, что данная теория, постоянной стабильности генов, касается лишь некоторых частей генома. Так же было установлено, что стабильные части генома, не могут исчерпывающе охарактеризовать полную карту его строения.
Значительная часть генома состоит из различных МГЭ и их копий, основному количеству которых присуще относительно частое перемещение (со скоростями до 10 в 3-ей степени – 10 в 5-ой степени событий на копию за поколение). Эта показатели в разы превышают скорости мутаций и перестроек.
Исходя из этого генетический материал генома, разделяют на две сопоставленные части:
- устойчивая (совокупность стабильных генов и прочих элементов генома);
- подвижная (совокупность копий МГЭ, которые способны перемещатся, вызывая сопутствующие генетические изменения: мутации, перестройки генов и т.д.).
МГЭ являются основной частью всех изученных геномов, как у прокариотов, так и эукариотов. Не смотря на это, остаются все еще не достаточно исследованными. Для генетиков, самыми малоизученными аспектами МГЭ, являются: частота, распространение и динамика, как внутри генома, так и между популяциями различных организмов.
Отличительным фактором мобильных элементов является способность существовать как в интегрированном с хромосомой виде, так и в виде отдельных макромолекул - эписом, плазмид, вирусных частиц. Около 50-ти различных семейств мобильных элементов описаны в геноме дрозофилы. Вместе эти последовательности составляют около 12% гаплоидного набора .
В геноме млекопитающих содержится до 50000 диспергированных копий ретропозона Line размером около 6500 п.о. Семейство Аlu повторов, которое содержит от 300 до 500 тысяч копий, также относится к числу мобильных элементов генома .
Лизогения - присутствие вирусных последовательностей в составе ДНК человека и наличие фрагментов генов человека в вирусных геномах, служит одним из примеров мобильности ДНК и возможности "горизонтальной" передачи наследственно закрепленных признаков между видами.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему