рестрикция и модификация ДНК
РЕСТРИКЦИЯ И МОДИФИКАЦИЯ ДНК (от позднелат. restrictio — ограничение и modificatio — видоизменение)
специфич. реакции 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 реакций 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, которые не содержат соответствующих модифицир. элементов.
Таким образом, 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 неаллельные системы RI и RII, генетич. информацию для которых 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. Например, 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 гидроксиметилцитозина, присутствующего в ДНК этих фагов. Функции рестрикции обусловлены эндонуклеазной активностью рестриктаз, которые 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 некоторых 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
