Эукариотические транспозоны
Во всех известных случаях эукариотические транспозоны выявлены во фракциях умеренно повторяющейся ДНК. Как правило, они составляют семейства элементов, обладающих сходными нуклеотидными последовательностями. Каждый из таких элементов представлен несколькими десятками копий, которые занимают различные положения в геномах клеток разных линий. Анализ природы подвижных генетических элементов эукариот позволил обобщить представления о способах их транспозиции. Стало ясным, что некоторые из них перемещаются в виде ДНК как бактериальные транспозоны, а другие — в виде РНК как ретровирусы. В соответствии с этим эукариотические транспозоны подразделяют на две больших группы — классические транспозоны и ретротранспозоны.
Классические транспозоны
Транспозоны этой группы, как и бактериальные, имеют на своих концах короткие инвертированные повторы, а при интеграции образуют около себя небольшие прямые повторы реципиентной ДНК. Лучше всего охарактеризованы контролирующие элементы кукурузы, на существование которых указали опыты Б. Мак-Клинток еще в 50-х годах, и Р-элементы дрозофилы. В обоих случаях элементы обладают нерепликативным способом транспозиции.
Контролирующие элементы кукурузы. Свое название эти элементы получили благодаря тому влиянию, которое они оказывают на экспрессию соседних с ними генов. Они вызывают делеции, дупликации, инверсии и транслокации ближайших к ним участков ДНК, но все эти генетические перестройки входят в программу развития растения. В геноме кукурузы содержится несколько семейств контролирующих элементов, которые делятся на автономные и неавтономные элементы. Первые обладают собственными транспозазами и способны к самостоятельным перемещениям, а вторые перемещаются только в присутствии автономных элементов, относящихся к тому же семейству. Каждое семейство представлено одним определенным типом автономного элемента и десятком неавтономных элементов, имеющих разную длину. Например, автономный элемент Ac (activator) насчитывает 4563 п.н. и содержит только ген транспозазы, состоящий из пяти экзонов. Неавтономные элементы его семейства имеют длину от 4,5 до 2 т.п.н. Все элементы этого семейства обладают концевыми инвертированными повторами из 11 п.н. и окружены прямыми повторами реципиентной ДНК из 8 п.н. Таким образом, неавтономные элементы являются деле-ционными вариантами автономных элементов.
Р-элементы. Эти элементы были обнаружены благодаря их способности вызывать гибридный дисгенез у Drosophila melanogaster (Bingham et al., 1982; Rubin et al., 1982), что проявляется в асимметричных результатах скрещиваний мушек двух разных штаммов, Р и М. Скрещивание Р-самцов с М-самками обусловливает появление стерильного потомства, а скрещивание М-самцов с Р-самками дает плодовитое потомство. Как выяснилось, геном мушек штамма Р содержит до 50 копий Р-элементов, находящихся под контролем собственного репрессора, а в штамме М таких элементов нет. При слиянии Р-гамет с М-яйцеклетками Р-элементы дерепрессируются, и их транспозиция приводит к всевозможным перестройкам в ДНК зародышевых клеток. Размер Р-элемента 2,9 т.п.н. Его инвертированные концевые повторы состоят из 31 п.н., а прямые повторы реципиентной ДНК из 8 п.н. Геном Р-элемента содержит четыре открытые рамки считывания (ORF), разделенные нитронами. Единственный транскрипт генома подвергается ткане-специфическому сплайсингу: в транспозонной мРНК соматических клеток три первые ORF объединяются и кодируют белок-репрессор, а в зародышевой ткани мРНК содержит все четыре ORF и кодирует транспозазу. Члены Р-семейства образуются благодаря де-лециям, происходящим внутри Р-элемента, и способны перемещаться только в присутствии Р-элемента с помощью его транспозазы.