Основные результаты исследований

Закономерности мутирования в системах с инсерционными мутациями

В результате многолетних исследований инсерционного мутагенеза в природе и в опыте были сделаны следующие выводы о его закономерностях, характерных для разных уровней организации живых систем.

Хромосомы, гены и геномы

  • Генетическая нестабильность, опосредованная инсерциями транспозонных мобильных генетических элементов (МГЭ) Р и hobo, связана с внедрением или вырезанием МГЭ в генном сайте, регулирующим транскрипцию или сплайсинг кодирующей последовательности.
  • Рекомбинация в гетерозиготах по двум инсерционным аллелям повышена по сравнению с нормальной - это связано с образованием двунитевых разрывов в хромосоме на предмейотических стадиях зародышевого пути.
  • При эктопическом спаривании двух копий мобильного элемента и последующей рекомбинации между ними, в зависимости от ориентации МГЭ, происходит образование делеций, дупликаций или инверсий генетического материала.
  • Нестабильные хромосомы: индукция летальных и видимых мутаций, хромосомных перестроек с точками разрывов в области встраивания МГЭ.
  • Наличие в геноме “горячих точек” инсерционного мутагенеза.
  • Сложный контроль инсерционной мутабильности: цитотип, гены-мутаторы, взаимодействие МГЭ между собой и генами генома хозяина.
  • Процессы общегеномной репарации вовлечены в процессы локус-специфического инсерционного мутагенеза.
  • Генетическая инженерия в природе - создание транспозонов: два отдельных гена под контролем одного МГЭ hobo одновременно экспрессируются и мутируют – sn49::Tn-clw.
    МГЭ могут служить векторами при горизонтальном переносе генетического материала.

Онтогенетический уровень

  • Аллелеспецифичный характер нестабильности в половых и соматических клетках.
  • Пучковый характер появления мутантов, благодаря транспозиции МГЭ на первых стадиях зародышевого пути.
  • Экспрессия инсерционной мутации может зависеть от температуры и от количества гетерохроматина в геноме.

Популяционный уровень

  • "Мода на мутации" и возвращение “моды на мутации”. Колебание и синхронные вспышки концентрации мутаций и мутабильности генов, появление многочисленных однотипных инсерционных аллелей в географически отдаленных популяциях.
  • Присутствие в популяциях высокомутабильных по различным локусам хромосом.
  • Распространение в популяциях Drosophila melanogaster генов-мутаторов типа MR (male recombination), которые могут быть причиной повышенного возникновения широкого спектра мутаций, связанных с процессами разрыва-воссоединения хромосом.
  • Когда выделяют в качестве одного из факторов эволюции инсерционный мутагенез, а в качестве материала для эволюции инсерционные мутации, то имеют дело с повышенными скоростями эволюции генетического материала.
  • МГЭ выступают как важные генетические, феногенетические и эпигенетические факторы в способности геномов усиливать их собственную эволюцию и как главный источник эволюционного инструментария для генерирования наследственной изменчивости в ответ на изменения окружающей среды. МГЭ и геном хозяина образуют пластично эволюционирующую систему коадаптированного генома.