Мобильные генетические элементы

С момента возникновения хромосомной теории наследственности до конца 70-х годов представление о том, что каждый ген имеет определенное место на хромосоме и не способен произвольно менять его, казалось незыблемым. Единственным известным способом перемещения генов друг относительно друга были хромосомные мутации — транслокации и инверсии. Другое очень распространенное и обоснованное представление гласит о том, что в геноме данного вида организмов содержится вполне определенное количество копий какого-либо конкретного гена. Изменение числа копий может также происходить в результате хромосомных мутаций — дупликаций и делений. Новые знания, накопленные в последние годы, продемонстрировали, что отмеченные свойства не абсолютны.В 40—50-х годах XX в. американская исследовательница Б. Мак-Клинток генетическими методами показала, что в хромосомах кукурузы предположительно существуют генетические элементы, способные перемещаться в геноме — исчезать с прежних мест и появляться в новых. Спустя четверть века американские и советские генетики независимо методами молекулярной биологии и генной инженерии доказали существование генетических элементов, способных к перемещению.

Свойства мобильных генетических элементов. Мобильные генетические элементы обнаружены у самых разных организмов: у бактерий, дрожжей, растений и животных. Мобильные генетические элементы, выделяемые у разных видов, существенно отличаются по длине нуклеотидной последовательности и, следовательно, свойствам. У дрозофилы, хорошо изученной в этом отношении, описано около десяти типов мобильных элементов, одни из которых похожи друг на друга, иные резко отличаются. Количество копий, содержащихся в одном геноме, колеблется для разных мобильных элементов от К) до 1000. Длина нуклеотидной последовательности мобильных элементов варьирует в широких пределах, от 1 тыс. до 10 тыс. пар нуклеотидов. Наличие на концах длинных концевых повторов — типичная черта строения мобильных элементов.

Способы перемещения. Существует, вероятно, не менее двух способов перемещения мобильных генетических элементов. Первый из них связан с «вырезанием» мобильного элемента в одном месте хромосом  и встройкой его в другом месте. Такие перемещения, по-видимому, имеют обычно случайный, ненаправленный характер. Другой тип событий представляет собой направленные перемещения генетических элементов. В этом случае в исходном положении мобильный элемент сохраняется, но появляется и в новом, хотя и вполне определенном месте. Таким образом, в данном случае речь идет о появлении дополнительной копии мобильного элемента. Для этого необходимо удвоение молекулы ДНК данного мобильного элемента и его последующее встраивание в определенное место генома. Роль мобильных генетических элементов еще предстоит тщательно изучить. Однако в отдельных случаях уже имеется ясность. Так, Б. Мак-Клинток показала, что встраивание мобильного элемента рядом с геном, контролирующим окраску семян у кукурузы может включать этот ген. В результате окраска зерен изменяется, например с красной на белую. Прозорливость Б. Мак-Клинток состоит в том, что своими генетическими исследованиями она предсказала существование мобильных элементов в каком-либо гене или в непосредственной близости от него, что может приводить к резким наследуемым изменениям его состояния, т. е. по существу к появлению мутации.