Microsoft Word 60 2012 Белясова doc

национные события, а также деятельность мобильных генетиче-
ских элементов. 
Перечисленные процессы, направленные на сохранение посто-
янства и изменение наследственной информации, рассмотрены в 
данной теме. 
Явление рестрикции-модификации ДНК. В систему рестрик-
ции-модификации входят ферменты, относящиеся к двум классам: од-
ни из них модифицируют молекулы ДНК, находящиеся в клетке, а 
другие расщепляют чужеродные молекулы ДНК (или свои, не моди-
фицированные) в этих же сайтах. 
Впервые явление рестрикции-модификации было обнаружено 
С. Лурия в 50-х гг. прошлого столетия в экспериментах по инфи-
цированию бактерий E. coli бактериофагом 
λ. Оказалось, что бакте-
риофаги, размноженные на бактериях одного штамма кишечной па-
лочки, инфицировали клетки некоторых других штаммов с низкой 
эффективностью. Наблюдалось и обратное явление: полученные в хо-
де этого низкопродуктивного литического цикла фаги инфицировали 
клетки исходного штамма так же плохо. Было высказано предположе-
ние (которое впоследствии подтвердилось), что фаговая ДНК подвер-
гается в бактериях E. coli модификации, которая защищает ее от хо-
зяйских ферментов рестрикции, но не от подобных ферментов в дру-
гих штаммах. 
В настоящее время известно, что модификацией, защищающей 
геном клетки и некоторые инфицирующие фаговые ДНК, является 

---

40 
штамм-специфическое метилирование определенных азотистых ос-
нований в ДНК. Причем ферментативное присоединение заместите-
лей к азотистым основаниям происходит уже после включения соот-
ветствующих нуклеотидов в цепи ДНК, начиная с этапа образования 
фрагментов Оказаки. Метилируются нуклеотиды, занимающие строго 
определенное положение в молекуле, а ферменты, осуществляющие 
эти реакции, относятся к единой системе рестрикции-модифика-
ции. Ферменты рестрикции, входящие в такую систему, узнают в 
ДНК те же последовательности нуклеотидов и осуществляют специ-
фическое расщепление ДНК в этих (либо прилегающих) последова-
тельностях, если они не модифицированы. 
Структура сайтов рестрикции-модификации расшифрована для 
более чем 200 рестрикционных ферментов.
Различают три типа эндонуклеаз рестрикции (I, II, III). Ферменты 
I и III типов обладают как нуклеазной, так и метилирующей активно-
стями. При этом эндонуклеазы I типа узнают в ДНК определенную 
последовательность и разрезают двухцепочечную ДНК на разном (не 
фиксированном) расстоянии от сайтов узнавания. Эндонуклеазы 
III типа осуществляют двухцепочечные разрезы ДНК на расстоянии 
около 25 п. н. от своих сайтов узнавания. Только эндонуклеазы 
II типа производят двухцепочечные разрезы ДНК по специфическим 
фосфодиэфирным связям либо в пределах самого сайта узнавания, 
либо на небольшом, но вполне определенном удалении от него. Фер-
менты этого типа не обладают метилирующей активностью. Некото-
рые из эндонуклеаз II типа узнают специфические группы из четырех 
нуклеотидов, другие – гексануклеотидные последовательности, при-
чем их общей особенностью является палиндромная структура 
(рис. 1.13). В этом случае одна и та же последовательность располага-
ется в двух цепях в противоположных направлениях симметрично от-
носительно оси симметрии в середине палиндрома. 
Рис. 1.13. Расщепление ДНК с помощью рестриктазы Eco RI из E. coli RY13
(слева показана структура сайта рестрикции фермента Eco RI: 
пунктиром изображена ось симметрии палиндрома; вертикальными стрелками – 
ковалентные связи между нуклеотидами, которые подвергаются расщеплению. 
Справа показаны фрагменты ДНК, образованные в результате рестрикции) 

---

41 
Как показано на рис. 1.13, результатом действия многих рест-
риктаз на молекулы ДНК является разрезание их «уступом» в немо-
дифицированных сайтах. При таком способе расщепления двухцепо-
чечных ДНК образуются фрагменты, у которых имеется концевая 
избыточность, или так называемые «липкие» концы. В составе «лип-
ких» концов, образованных под действием одной рестриктазы, по-
следовательности нуклеотидов комплементарны (рис. 1.13). Указан-
ные особенности функционирования рестриктаз II типа делают их 
незаменимыми инструментами в генетической инженерии: это моле-
кулярные ножницы, с помощью которых in vitro осуществляется 
фрагментирование ДНК. 
В настоящее время рестрикционные ферменты выделены из более 
чем 400 штаммов бактерий, и для большей их части определена 
структура сайтов рестрикции. Система рестрикции-модификации 
может рассматриваться как своеобразный барьер, охраняющий клетку 
от включения в нее чужеродного генетического материала. Возникно-
вение мутантов, лишенных способности к рестрикции, открывает до-
полнительные возможности для изменчивости у этих штаммов. 
Недавно обнаружена способность некоторых конъюгативных 
плазмид и фагов преодолевать барьеры рестрикции клеток хозяев, ку-
да они попадают при конъюгации или инфекционном процессе. Это 
явление получило название антирестрикции. В геномах плазмид и 
фагов обнаружены гены ard, детерминирующие структуру белков-
антирестриктаз. Эти белки ингибируют ферменты, принадлежащие к 
системе рестрикции-модификации типа I.