Мигрирующие элементы бактерий.

– дискретные сегменты ДНК, способные к самостоятельному перемещению из одного участка в другой в пределах репликона, а также к перемещению из одного репликона (хромосомного, плазмидного или

фагового) в другой. Интеграция в репликоны осущ-ся независимо от сист. общей рекомбинации кл-к.

IS-элементы представляют собой линейные фрагменты двухцепочечной ДНК длиной от 200 до 2000 п. н. Они содержат только гены tnp, кодирующие синтез фермента транспозазы, необходимого для их перемещения. По концам IS распол-ны инвертированные повторы (ITR) (Распол-ие нуклеотидов на разных концах перевернутое или противоположно ориентированное). У разных IS длина концевых повторов ITR варьирует от 8 до 40 п. н. Различают несколько типов: IS1, IS2, IS3, IS4 и др. Они отличаются друг от друга по длине (или кол-ву состав-их их пар основ.) и стр-рой концевых повторов. IS являются нормальными компонентами.Например, в F-факторе,одна копия IS2 и две копии IS3.

При перемещ. они могут встр-ся в пределах 1ого гена и инактивировать его или изменять его рег-цию.

Транспозоны – сложные перемещающиеся элементы. От IS они отличаются тем, что кроме генов, ответственных за транспозицию, содержат структурные гены, отвечающие за проявление какого-либо фенотипа. Длина свыше 2000 п. н. Тр-ны имеют концевые повторы (ITR), кот-ми часто служат IS-эл.

В зависимости от того, какие из IS-элементов и в какой ориентации ограничивают транспозон:

1. фланкированные (ограниченные) двумя IS1.а) в прямой ориентации.Такова структура транспозона Tn9.б) IS1 на концах транспозона в противоположной ориентации.Tn1681. 2. Фланкир. другими IS в прям. ориент.Tn2680. 3.фланкир. длин. инвертированными повторами, не идентичн. известным IS. Tn5.

Различают тр-ны с высокой Tn7, региональной Tn1, средней Tn9и10 и низкой Tn5 специфичностью.

Частота транспозиции транспозонов и IS-эл-ов происходит с вероятностью 10-4-10-7на одно деление.

Tn3: Во время первой стадии происходит слияние молекул донорной и реципиентной ДНК, сопровождающееся репликацией транспозона. Об-разуется коинтеграт, содержащий копии транспозона в местах слияния двух репликонов. Во время второй стадии происходит разрешение коинтеграта, и репликоны разделяются за счет сайт-специфической рекомбинации между идентичными участками двух транспозонов Tn3, находящихся в составе коинтеграта. Участки, в которых происходит

рекомбинация, названы от «internal resolution site» – IRS, res или tnpS. Для осуществления первой стадии перемещения необходимо наличие фермента транспозазы (продукта гена tnpA) и двух концевых инвертированных повторов. Белок, осуществляющий разрешение коинтеграта, был назван резолвазой или TnpR-белком. Синтез этого белка кодируется геном tnpR.-репликативной транспозицией. Наряду с ним существует способ транспозиции, предполагающий выщепление (эксцизию) перемещающегося элемента из молекулы донора и внедрение его (инсерцию) в молекулу реципиента. Этот механизм получил определение консервативной транспозиции. Она осуществляется также при участии сайт-специфической рекомбинации, однако здесь репликация транспозона необязательна.Значение транспозонов и IS-элементов определяется тем, что они:1) способны индуцировать образование мутаций 2) участвуют в слиянии и диссоциации репликонов 3) фагами могут обеспечивать перенос генов 4) используются в генетической инженерии in vivo и in vitro; 5) существенно ускоряют разработку частной генетики бактерий.

Бактериофаг Mu относится к умеренным бактериофагам.Сходство с IS-элементами и транспозонами в первую очередь выражается в том, что геном фага Mu (линейная двуспиральная ДНК – 38 т. п. н.) имеет на концах инвертированные повторы.Особенностью ДНК фага Mu, включенной в вирионы, является то, что на ее концах находятся участки бактериальной ДНК, которые захватываются при индукции профага и упаковываются вместе с фаговой ДНК в вирион. Может развиваться по литическому пути с образованием 50–100 частиц на клетку, которая при этом погибает, или же может интегрироваться в хромосому с образованием лизогенной клетки, содержащей его. Интегрироваться фаг Mu может в разные места бактериальной хромосомы, вызывая мутации разных генов.Фрагменты бактериальной хромосомы, которыми фланкирована вирионная ДНК, при интеграции ДНК фага Mu в реципиентную хромосому не встраиваются. Они элиминируются нуклеазами бактериальной клетки. ДНК фага Mu не вырезается, как у фага, а реплицируется в интегрированном состоянии, не покидая хозяйскую ДНК.