РЕСТРИКЦИЯ И МОДИФИКАЦИЯ ДНК
(от позднелат. restrictio-ограничение и modificatio-
видоизменение), специфич. р-ции метаболизма ДНК в клетках бактерий, обеспечивающие
защиту собственной ДНК от встраивания в нее последовательностей ДНК чужеродного
происхождения.
Функционирование систем
Р. и м. ДНК (сокращенно Р.) основано на след. принципах. С помощью ферментативных
р-ций собств. клеточная ДНК специфич. образом модифицируется так, что рестриктазы
оказываются по отношению к этой ДНК неактивными. Любая вторгающаяся в клетку
чужеродная ДНК отличается от резидентной (собственной) ДНК по специфичности
модификации. Это делает чужеродную ДНК чувствительной к действию рестриктаз;
разрушению ("рестрикции") подвергаются те молекулы ДНК, к-рые не
содержат соответствующих модифицир. элементов.
Т. обр., благодаря системе
Р. возможность функционирования чужеродной ДНК в клетке и ее рекомбинации с
собств. клеточной ДНК (см. Рекомбинация генетическая
)сведены к минимуму.
Известно неск. бактериальных
систем Р. Наиб. хорошо изучены аллельные системы К и В (разл. структурные состояния
гена), определяющие специфичность резидентной ДНК у штаммов Escherichia coli
(E. coli), а также неаллель-ные системы RI и RII, генетич. информацию для
к-рых несут плазмиды. Подобные системы в клетках животных пока не обнаружены.
В большинстве систем модификация
осуществляется метилированием N6-аминогруппы остатков аденина в составе
тех или иных специфич. участков ДНК с образованием 6-метиламинопурина. Возможны
и др. варианты хим. модификации ДНК, осуществляемой компонентами подобных систем.
Напр., в системе EcoRII метилируется атом С-5 остатков цитозина, а при контролируемой
клеткой-хозяином модификации ДНК Т-четных фагов (инфицируют Е. coli) происходит
глюкозилирование остатков гидроксиме-тилцитозина, присутствующего в ДНК этих
фагов. Ф-ции рестрикции обусловлены эндонуклеазной активностью рестриктаз, к-рые
узнают специфич. последовательности ДНК при условии, что эти последовательности
не модифицированы. Фермент катализирует разрыв фосфодиэфирной связи в каждой
из двух цепей ДНК вблизи этой последовательности или в др. местах молекулы,
что определяется типом фермента. Двухцепочечные разрывы стимулируют дальнейшее
интенсивное неспецифич. разрушение ДНК др. нуклеазами.
Р. осуществляются только
в отношении двухцепочечных молекул ДНК. Одноцепочечные ДНК нек-рых фагов модифицируются
или подвергаются рестрикции только тогда, когда они находятся в фазе репликации
.
В то же время для обеспечения устойчивости к рестриктазам достаточно модификации
только одной из цепей ДНК. По этой причине ДНК; образующаяся в ходе полуконсервативной
репликации, защищена от действия собств. клеточных рестриктаз благодаря модификации
матричной цепи.
Лит.: Страйер Л.,
Биохимия, пер. с англ., т: 3, М., 1985, с. 6-46.
П. Л. Иванов.
|
