«Горизонтальный перенос (генов, наборов/фрагментов-их, др.) в различных контекстах (у прокариот и эукариот)» ДЕЙЧМАН А.М. Лаборатория экспериментальной. - презентация

1 «Горизонтальный перенос (генов, наборов/фрагментов-их, др.) в различных контекстах (у прокариот и эукариот)» ДЕЙЧМАН А.М. Лаборатория экспериментальной диагностики и биотерапии опухолей НИИ ЭДиТО, РОНЦ им.Н.Н.Блохина РАМН

2 I.Прокариоты. а) на ~3 млрд.л. «старше»; б) в совершенстве освоен взаимообмен именно генов; (~4-6 тыс. генов). Линн Маргулис: един/огромн/невероят-полиморфн вид. Гены пре- альфапротеобактер и пре-цианобактер Яд (симбиогенез). Прокар-ты представл подавляющ больш генетич, метаболич (обеспеч. геобиохимич. циклы) и экосистемн разнообразия биосферы. (2-5 кг; клет : на порядок > хозяйских). Внехромосомн факторы наследст: плазмидами, вставочн посл-ми и транспоз-ми. Перенос: Десятк/сотен генов (не менее 5-15 % генома у свободно- живущих бакт/архей, и до 8,3% – у патогенных бактерий) (табл.).

3 «Недавние» переносы: неск сотн млн.л. (~4 гена за миллион лет). На самом деле перенос мб много бол масштабн (древние акты переноса выявить сложнее…). Возм не мен 80% генов (на том/ином этапе эволюц). Мнение: без гориз-переноса жизнь даже за 4 млрд. лет могла не успеть развитися до человека ( вертикальный способ: дарвиновская дивергенция ). И.П.Павлов: «Дабы не обольщаться, следует помнить, что у микробов есть собственные интересы». Максимальные переносы – у свободноживущих бактерий (с широкими экологическими ареалами). Минимальные – у патогенных бактер из узких экол-ниш (потери генов). Переносы в осн специфичны (особ «недавние»; «древн» – дивергируют, и станов общ-достоянием бол-таксона). Реже всего переносятся гены транскрипц, трансляц, репликац (их белков продукты «обязаны» вписаться/функционир в сложн белк-комплексах). Чаще всего переносятся гены, связанные с метаболизм, транспорт-путями и передач-сигналов. В составе приобр-сегментов ДНК-бакт часто обнаруживаются профаги, плазмиды, гены белков рекомбинации.

4 (Шестаков С.В.): Cравнительн геномика дает информац о степ сходства гомологич генов в разных геномах, но не дает информац о том, какие конкр-виды организм были первич донорами, (особ, – в случ перенос меж представ разных царств; зд. бакт/архей). Превалир-причина даже адаптив-переноса не ясна: а) то ли завоев новой экол- ниша, то ли сначал просто реализ факт контакта клеток. Доп-осложнение: цепоч промежут-хозяев. Методом «молекуляр-часов» (напр., у геномов E.coli и Salmonella): возмож не тол приобретен, но и потери генов («правил оптимизац размера генома»). Учет: геологич-эпох, экол-кризисов и регионал-динамики биоты. Сам перенос «состоит-в»/«ведет-к» : 1. обмене плазмидами (вкл полов-«пилями»; с ген устойч к лекар-препаратам, др.). Плазмиды (разл-видов) могут рекомбинир др с друг и геномами свободно контактир свободн и принадлежащ различ живот-хозяевам бактерий. Примитив ретроны бактер обладают обратной транскриптазой. Плазмиды: обыч содерж не более 200 генов (включ мобил-«гены-адаптации»). 2. ведет к: мутациям множ-генов у бактер-штаммов; плазмид (R, включающих факторы переноса и устойчивости; F, Ent, JR, pKMR, др.) при лек-устойч (вкл множественн) к препаратам с разл.-химич-структур. Мутир гены: ДНК-гираз/топоизомераз (регул. суперскрученность ДНК), метилаз, рибосомал.-белков (L4/L22), 23S-рРНК, лактамаз, трансферазы групп ААС/APH/ANT (присоединяют к аминогликозидам уксусн/фосфорн кислоты и аденин), др.

5 Что приобретают бактерии при горизонтальном переносе какие отрабат-ся отдельн (и сочетан) механизмов преодол-резистент; касается анти-/ксенобиотиков, др. субстанц): а) β-лактамаза может: i) расщеплять гетероциклы β-лактамного-кольца цефалоспоринов); ii) модифицир активн уч-ки в аминогликозид, левомицетина, др.); возможны эфф-ты: б) уменьш-я проницаемости кл-стенки, подавл-я транспорта, измен-я рецепторов (лежит в основе устойчивости к тетрациклину); в) изменения структуры: рРНК (метилир-ся, – в случ. исп. аминогликозидов, макролидов; ферментов (РНК-синтетазы – в случ. рифампицина; и др.) г) приобретен-я уч-в антифаг-активности в отд-локус бакт (уникал-спейсе- ров, располож между повт-crRNAs в т.н. CRISPR-локусе). (~ РНК-интерфер) д) формирован-я нов-метаболич-путей; е) усил эф-т выведения антибиотиков/ксенобиотиков разл-ферм-ми т.н. «помпы» (транспортерн, каналообразующ, и их связывающ-белками; при множеств.-лек.-устойч. выводятся сразу несколько вещ-в). Далеко не все известно про механизм мутаций у прокариот (и эукариот).

6 Классификация антибиотиков (химически разных) 1.С бета-лактамным гетероцикл-кольцом (пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, монобактамы); ( наибол «проблемны ») 2.С макроциклическим лактонным кольцом макролиды (эритромицин и др.) и азалиды (азитромицин); 3.С четырьмя конденсированных шестичленными циклами (тетрациклин и др.); 4.Производные диоксиаминофенилпропана (левомицетин); 5.С аминосахарами аминогликозиды (гентамицин и др.); 6.С циклическими полипептидами (полимиксины); 7.Гликопептиды (ванкомицин); 8.Линкозамиды (линкомицин); 9.Фузидиевая кислота; 10.Другие (фузафунжин). Супербактерии и их фаги «страшнее СПИДа» {множ.-уст-ть практич. ко всем ан-тибиотикам; имеют ген β-лактамазы NDM-1 (New Delhi Metallo-beta- lactamase) и др.; касается, в частности, E.coli, нормал-микрофлоры}. Скорость. Внехромосомные факторы наследственности бактерий: плазмиды, вставочные элементы, ДНК/РНК-транспозоны.

7 Применение антибиотиков (в итоге) развивается: Устойчивость (с различной скоростью у разных бактерий) может возникать быстро (к стрептомицину, эритромицину, рифампицину, др.), постепенно (неомицину, ампициллину, оксациллину, гентамицину, др.), медленно (нистатину, фурацилину, фуразолину, фуразолидону, др.). Антибиотикорезистентность (одному/неск. бакт.-штам): бывает природной и приобретенной. Устойчив-ть обусл специфич.-измен-ми разн генов, и некот. штам способ (разн-мех-ми) вызывать апоптоз (у разн кл-к: Мф, Т-кл, эпител-х, эндотел-х). Чувствительность к некоторым из них (например, ампициллину – в случае Enterococcus faecalis) не меняется десятками лет. Сохранение устойчивости, – ресурсо-затратный процесс (через сотни поколений в геноме могут исчезать функционально не востребованы последовательности). Преодоление устойчивости (практические задачи): медицинские, – вне- /внутри-больничных инфекций {смертность детей, напр. от стафилококкового сепсиса (гнойно-воспалит. заболевания) до сих пор снижена недостаточно), др; (туберкулез: ~50 млн. человек на Земле инфицированы мультирезистент- ными штаммами Mycobacterium tuberculosis); ветеринарии, растениеводстве, с/х и др.

8 От прокариот – эукариотам. Эукариотическая одноклеточная диатомовая водоросль Phaeodactylum содержит сотни (587) генов прокариот: цианобактерий, протеобактерий, архей и др. (5,6% генома; это гены белков: рецепторных/сигнальных/светочувствительных, др.. Более половины этих генов есть у другой диатомеи (Thalassiosira). Диатомеи появились 180 млн. л. назад (юрский период). Средняя скорость переноса ~3 гена (у E.coli 4 гена) за 1 млн. лет. Массовый перенос, связыв-т с симбиогенезом (зд., гетеротроф-клеток с одноклеточ-красной водорослью) и образов-м. эукариотич-клетки. Факты гориз-переноса (генов) становятся много более редкими при переходе от однокл-эукариот к многоклеточным (но их количество быстро растет).

9 Между митохондриями растений: Мт растений активно участвуют в горизонтальном переносе. Приведено 40 случаев горизонтального переноса (2008) Мт-генов между растениями. Характерно для паразитических или эпифитных (получают энергию и питател.-вещ-ва за счет фотосинтеза; а влагу – из воздуха/осадков) расте- ний. Необходим плотный (cognate) физический контакт (им-сист).

10 От бактерий – животным (и обратно): 1.Показано (2007): гены и фрагм/целые геномы паразитических бактерий Вольбахий (Wolbuhia) могут встраиваться в хромосомы животных-хозяев. В геномах 4 видов насекомых (вкл яйцекл-осы; рис.) и 4 видов круглых червей (филярий) обнаружены фрагменты генома Вольбахии, а в случае Drosophila ananassae (рис.) – геном бактерии был встроен целиком. Многие гены Вольбахии, как минимум, транскрибируются в геноме мух. А в геноме самой бакт-Вольбахии есть гены, заимствован у эукариотич-хозяев. Случаи гориз-переноса между животными и другими клеточными организмами – редкие. Переносятся, обычно, гены, имеющиеся у вирусов, транспозонов и ретротранспозонов (предложен термин «молекулярное одомашни- вание»). А нормал/мутантн популяц вирусов (полиморфн квазивиды) использ-т для собствен- сохранения / взаимовыгодн-кооперации (комплементации) кл-животного. НО : часто ключев роль в эволюц млекопитающ играют изменен не в генах, а в некодирующ-х (в том числе нов-образов) регуляторн посл-стях.

11 Коловратки (особый случай): Горизонтал-обмен (генами), считают, зд. столь мощен, что «заменяет» половое размножение в случ т.н. бделлоидных партеногенетических коловраток (~1500 видов; однополые первично-полостные черви; размером от 40 нм до 1-2 мм; самые мелкие из многоклеточн). При этом донорами генов оказывались не вирусы, а гены симбиотич/паразитич взаимодействующ с ними бактерий, грибов, растений и животных. (Марков А.В.): Исключение: коловратки (Adineta vaga), облад сотн/тысяч чуж-генов (в теломерн/центральн участ хромосом); не извест ни для одного другого животного. Раб-гипотез (необыч образ жизни): перенос (как пыль) между мелк-пересых лужами. При высых образ разрывы хромос и поврежд мембр-кл-к (заносит чужер-ДНК). Репарац наступ при увлажнен; одновр происх включен чужер-фрагм-ДНК (репарац игр необыч роль). Вывод : « Вероят, в эволюц многоклеточ гориз-перенос играет бол заметн роль, чем известно на сегодняшн-день. Пока прочтены десятки геномов многоклеточных, – трудно оценить реал-масштабы явления. Когда он пойдет на сотни, как у прокариот, тогда, возможно, мы узнаем много нового о гориз-переносе у высш-организмов».

12 (Шестаков С.В.): Гориз.-перенос – главн. источн. инноваций, возникнов нов-генов, радикал меняющ свойства и расшир адаптацион потенциал клеток (участв в видообразовании). Считают: Перенос генов завис от: у прокар – плазмид, фагов, мобильных элементов (транспозонов/ретронов). у высш-эукариот (редкий) – почти исключит от МГЭ (вирус; транспозон, ретротранспоз): а) Сист-приобр-иммунитета (Igs-сегмен) и плацента (транспоз-подобн ген Peg10). б) Некот транспоз геномов риса / проса ведут себя как челночн / самосохран вирусы с вторич-приобр инфекц-ю: они дивергир ~30-60 млн.л.н., накопил различ, но оказ-сь практич идентич. В ходе эволюц (вертикал): усил автономизация, барьеры, модиф систем деградац "чужой" ДНК, репаратив-механизм (препят/огранич гор-перенос). Частота гориз- переносов (генов) была наибол выс на ранних этапах, – и снижал с эволюц высш эукар (и появлен эндогамных видов). (м: мб просто не представл как это возмож) Чуж-ДНК в геноме обнар по косв-призн: 1. (ГЦ)-содерж (профаг, МГЭ, кодир/некодир обл-х, т.н. "остров" патогенн, «хромосомн-территор-ми», др.; 2. част встреч опр кодон. амелиорация кодонов/посл-й (за сч мутац/рекомб +...). 3. положен гена в разл филоген- древах. 4. др. Ядер-геном эукар: следы бактер/архейн генов происхож-я (Мт/ХпЯд). Перенос: эукариот прокариот, как у бакт Вольбахии (соотв ГЧОС-сист, далее).

13 Перенос в симбиотч/паразитич сист-х треб-т плот-физ-конт и челн-вект. Примеры переноса: 1.У археи (Pyrococcus) донором эукар-гена термоуст Аа-тРНК-синт-зы мб морск-жив полихеты. 2.У патоген-бакт (риккетсий/хламидий) обнаруж ~20 генов белков эукар-хозяев (транспортирующ АТФ/АДФ, протеазы, ингибиторы им-отв, поверх-рецепторы, др.). 3.У Риккетс (возб-тифа): неск генов, гомологич таков у животных-соврем-хозяев. 4.У Хламид (возб хрон-инф-забол-глаз, трахомы), – гены растен (прежних хозяев). 5.ХламидРиккетс: перенос ген-патоген одной экол-ниши/организ-млекопит. Важно : перенос фрагмент-генов, т.е. отд-доменов, рекомбинир с хоз-генами. Образ-ся друг/нов гены и псевдог (с нов локал/узнаван/сигнал-свойств, др). Пример: для >40 одинак белков (эукар/бакт/архей), – появлен сравнит «нов/чуж» доменов, не успевш «усредн-ся» и ответств за бел-бел/ДНК-бел взаим-я и регулят- функц. Партнеры: филоген близк / отдален организмы. Перекомбинации доменов. (рис.). Важно : Сами мех-мы переноса/рекомбинац также явл объектами эволюц-процесса. В периоды глобал-гео-био- сферн-климатич-экол перемен: диапаз вект-сист (вирус, плазмид, МГЭ) - меня-ся, а рекомбинац акт-ть - усилив. Дейст-т т.н. « волны переноса » в услов повышен-я плотности контактир популяций многокомпонентн- сообществ.

14 Ранн-этап эволюц: общ-генное "коммунал-хозяйство", активн-горизонт обмен генами. Клетки автономизировались внутри таксономич линий. У прокариот показано, а для эукариот предполагают: картин эвол-связ – не стол ветвящ древо, скол своег рода мицелий с переплет сетью гориз-связ самых разнообр / / неожид направлений (в зав от клет -контакт в общ/перекрыв экол-нишах). Поэтому геномы прокариот и эукариот мозаичны. Массив-генн переносы происх внутри/между царств. При усложнии: развив полов размнож и репродукт изоляц, перен генов станов бол редким явл-ем (Но: слиян двух гамет в диплоид-кл, последующ рекомбинац, – в некот смысл это также специф.-вид гориз-переноса). Мног животн (но не коловратк), утрачив полов размнож и переход к партеногенезу (таких случ не мало), оказыв-сь склонн к быстр вымир, растворению в диверг-виды, – но не образ-ю беспол-семейств/отрядов.

15 (Гор-перенос по Кунину Е.В.): Иссл экзон/интр-струк совр-эукар показ: 1. масс-потер генов (у однокл-грибов); 2. возник-е бол числ нов-генов (у живот). 3. у некот параз-бактер > 80% генов безвозвр потеряно за последн млн. лет (корот по эвол-меркам период). Связь потери генов паразитир-бакт-ми (п.3) с переносом их в геномы многокл-эукар (п.2, животн) остается неясной. Но массов-потери генов явл характер черт эвол-эукар (по кр м в некот линиях). Луи Долло ( 1893 г.) сформул закон «the Law of Irreversible Evolution»: «Сложн биол- системы, потер/изменивш у организм за эвол-значим срок, не могут снова появит в своем исходном виде» (но: возм ~ парал происхожд). «Вопрос о перенос (имен) генов межд эукар-ми остает открытым. И даже доминир т.зрен. (сейчас): этот процесс не явл-ся существен для эволюц эукариот » (!?). (по Колчанову Н.А.; рис / схема ): У эукариот (с их малочисл-популяц) име-ся две разновидн гориз-переноса: а) меж Ядр/(Мт; + ХП у растен), одной клетки (внутриклеточный); б) меж Ядр разных клеток (одного/разных организмов). Опасн переносы: наруш кодиров-е транскрипц.-фактор, – ключ-генов глобал/лока- льн генн-сетей, вызывающ системн-мутации. Важно: сложность некодир-регуляторн-област генома бол чем на порядок превыш таков у кодирующ исполнит-компоненты эукар: одной мутации в гене соответств-ло ~13 мутац в некодирующ-части. Так образ, мишенями и регуляторных и эвол- преобразован явл-ся, в перв очер, некодир- регуляторные системы организмов.

16 Цит. про СПИД :...«ВИЧ облад слабой способ-ю к переносу (бактер, риккетс, простейш, кровососущ и гельминтами). Подоб заболев редко выход на уров пандем. Этом вирусу "помог" гор-перенос в чел-попул (гомосекс-связи, перенос с засохш кров на шприц наркомана)). {это упрощение: ВИЧ, скорее, также использ дополнит- способ гор-переноса: до своей упаков в оболоч он, не искл, мож перехват предназч не для него ген-информацию (нукл-вектор), вырабат прежд всего при норм-имм ответе (др. кл) и переносим прежд всег клетк имм-сист (АПК/Т-хелп; или их частиц типа экзосом), и, прежде всего, в ходе норм-специф-имм-ответа (далее)}. Место горизонтал-переноса (упрощ)...: Генн-сети ( из работ Колчанова Н.А. ):

17 Экзосомы, слущив микр/мульт-везикулы ( SMV ), Многообразие видов белков экзосом апоптотические тельца ( AB ). Внеклет-везикулы, секретируем из различ ствол кл (кост-моз/стромы/сердц/др.), способны, в частности (и с участ липос / рост-фактор / цитокин): 1.защитить клетки от повреждений (апоптоза) 2.стимулир : пролиферацию клеток / васкуляризацию поражен-тканей., др.процессы.

18 II. Горизонтальный перенос в контексте 2-х гипотетических механизмов (схематично) у эукариот: 1.Образов олигонуклеотидн (мини / микро-сателлит-подобных, – и сенс / ан- тисенс-уникальных) послед-тей, т.н. олиго-НЭ. Детали опустим. Образуются олиго-НЭ из эпитопов белка. Эпитопы – линейн / конформац (длиной до 5-10 аминокисл). Место действия: а) внутренняя мембрана митохондрий, Мт (у растений также Хп / Тлк); б) с участ специал-самоорга- низующ-ся структуры, – «ретранслосомы» (в кот могут быть необходим активности: протеазн, полимеразн, лигазн, эндо/экзо-нуклеазн, др.). Механизм назыв-ся вариабельная Поэпитопная Обратная Трансляции (вПОТ-механизм) отдельн эпитопа. И т.д. (есть в опубл-работ, и на сайте Данн мех-м пост оказ давлен. 2.Перенос содержащих олиго-НЭ (не все известно) в: а) вектор-подобных {вирус/(ретро)-транспозон-подобных} последов-тей; б) информосом- подобных частиц (как экзосома, др. микро/мульти-везикулярные частицы; активны внутри/между тканями); в) с белк, РНП; г) с липидами {подобн микроРНК/липиды-выс-плотн-(HDL)}. Изв устойч в крови/плазме ДНП-ком- плексы. Олиго-НЭ посл-ти могут (конспективно):

19 i). взаимод-ть со следующ множеством отдел / перекрывающ, постоян / динамич-возникающ олигонукл-сайтов в геноме, в ассоц с ним белках (и в новосинтез.-РНК): 1.рестрикции (тысячи); 2. «ломкими сайтами» (много); 3. «горячими точками» (много); 4. модификации ДНК / нуклеосомн-белков: метилирования (ДНК-по-CpG / гистонов / / др.-белков); ацетилирования, фосфорилирования, убиквитинирования нуклеосомных белков (оч-много); 5. мутационными сайтами (много); 6. начала репликации Яд / Мт-ДНК (ориджны=ori; тысячи/несколько); 7. транскрипционными сайтами (промоторных, энхансерных, экзонных / интрон- ных, 5 / 3-концевых областей, др.) (много); 8. повторяющихся последовательностей (мини / микро-сателлитными, др. представленными в некодирующей/кодирующей областях); 9. рекомбинации (гомологичной/негомологичной; др.); 10. негативной регуляции трансляции (в мРНК) ; 11. интерференции РНК (микроРНК / мРНК-мишень); 12. редактирования РНК (вкл экзон/интрон дуплексы); 13. сплайсинга мРНК / РНК-(др.); 14. транспозиции / ретротранспозиции (за счет вз-я с концев-повторяющ-посл-ми); 15. посадки праймеров репликации (ядДНК / мтДНК); 16. посадки праймеров фрагментов Оказаки (десятки миллионов) реплицир-ДНК; 17. теломерных / субтеломерных, центромерных / субцентромерных, эухроматиновых / гетерохроматиновых, кодирующей / некодирующей, нуклеосомных / межнуклеосомных областей; 18. релаксирования / скручивания / суперскручивания ДНК; 19. др.

20 ii). Это может активировать / модифицировать (количественно / / качественно) следующие процессы: 1.эндонуклеазный надрез; 2.различные виды рекомбинации (гомологичной/негомологичной; др.); 3.Транспозицию / ретротранспозицию; 4.различные виды мутаций (транзиции/трансверсии/делеции/вставки;) 5.репликацию (которую можно приостановить по каждому фрагменту Оказаки); 6.репарацию (различные ее виды); 7.транскрипцию; 8.трансляцию; 9.расширения / сжатия повторяющихся последовательностей; 10.эксперессию генов / генома; 11.синтез лидирующей / отстающей нитей ДНК (Яд / Мт); 12.взаимодействие с вирусами (РНК / ДНК); 13.взаимодействие с бактер / внутрикл патогенами (их поверхностн / др.- белками, ДНК / РНК); 14.интерференцию РНК; 15.редактирование РНК; 16.точечн / блочн мутацию ДНК; 17.соотношение гетеро- / эухроматиновых областей; 18.обмен нуклеиновыми последовательностями между клетками; 19.др.

21 iii) В случае онкологии такими активирован / модифицирован могут оказаться некотор из в.н. и дополнительн процессы: 1.усиления пролиферации; 2.усиления / ослабления экспрессии, соответственно, онкогенов / / антионкогенов; 3.усиления / ослабления, соответственно, гипо / гипер-метилирования ДНК по CpG-сайтам внутри / поблизости / отдаленно по отношению к генам- мишеням; 4.инициация / усиление метастазирования (инвазивности, др. опух-хар-ки); 5.Рекомбинации / транспозиции / репарации / мутации/ др. процессы; 6.усиления микро-(в-осн-3-нукл) / минисателлитной и (ретро)- транспозоновой нестабильности ядДНК (в отношении транскрипц- факторов, белков / ферментов / их-комплексов при репликации, репарации, др.). Касается раков: прямой / толстой кишки, жедудка, молочной железы, легких, мочевого пузыря, простаты, яичника, почки; некоторых менингиом, лейкозов, миелом, др.; 7.усиления микро-/минисателлитной нестабильности мтДНК. Касается раков: прямой кишки, желудка, печени, поджелудочной железы, легких, молочной железы, почки, яичника, пищевода, простаты, лейкоза. 8.изменение соотношения и активности гетеро / эухроматина; 9.и т.д.

22 Горизонт перенос 2-х видов (эукар): 1. между клеточн-органеллами : МтЯд {мт-псевдог чел заним десят млн.п.н.; [наиб част перено-ся фрагм в 8-9 п.н.; (Малярчук Б.А.)]}; коротк мтРНК мог регул экспрес мт-/ядерн-бел генов (вкл транскрипц-факт), др. {У растен, – переносы, в том числе: а) крупн-фрагм-тов в неск.-тыс.п.н., и б) асимметр (предпочт в Яд), между всеми Мт/Яд/Хп-органеллами} 2. между клетками : а) одного организма : {показан переносы: i) РНК, при поиске т.н. «иммун- РНК» («супер-антигена»), от Мкрф к Лфц (Карр Я., 1978), др.; эти исслед при- останов по разн прич; ii) мРНК регуляторн-белков от трофоцита к ооциту домашн- мухи (Корочкин Л.И., 2002), др. (оба случ треб тесн-физич-контакт); iii) экзосом {разл-видов селект-РНК, в том числ челночно-курсир между разн кл-ми; белк-связ- РНК / шаперонов / бел-факторов / адгезии / MHC / некот-др.-бел; липидов (бол десятка видов); ионов-Ме; возм ДНК?; экзосомы (по бел-кам) происх из бол- крупн-эндосомн пузырьков, еще не закисл и не преврат/захват в лизосомы}; iv) гипотетический (в отнош ретропозон-подобн-ВНП с вариантом олиго-НЭ внутри), также треб физ-контакт (как и в перв 2-х случ; см. схему имм-варианта). б) разных организмов (челночные векторы; в паразит / симбиотич систем, др.). (разработана система Генетической Челночной Обратной Связи, ГЧОС-сист)

23 1. Возможный горизонтальный перенос между иммун-клетками Треб физ-конт (рис.3): Чуж-АГ (эпит) АПК (вПОТ: обр олиго-НЭ, кот встраив в ретропоз-подобн-посл CD4-хелп клетке (ВНП-передача) НДП, низкодиф предшеств в кост-мозг / тимус. Гориз / псевдогор-перенос (ВНП-передача). Физ-конт не обяз: изв стабил внекл компл РНК/ДНК: 1. с бел: а) РНП: с разл микро- РНК-чел; секреторно-циркул-х регуляторн РНК [срРНП (Ситников А.С.)]; б) изв стабил ДНП; 2. с липид: РНК/липопротеин-выс-плотн (HDL). Все обнар-ся в сыворот / плазме крови в свобод виде. 3. Кр того, перенос возм-н с участ: г) экзосом и др. везикулярн- частиц. Интересн, показано: а) кл-костн мозга, взаим-я с микровезик (cод-ми мРНК/miRNAs) повреж / стресс-ткан, мог вступ в конт и стимул в таких ткан синтез необх мРНК. С др стор, изв: б) инструм-м взаим ствол-х кл с кл ниш-микроокруж (и кл-матрикс) также явл микро-РНК. Важно: По мнен некот автор имм-сист мож участ в контроле не тол «качества» (поверх-бел), но и оптим- колич-ва клеток тканей: напр, когда «мало апоптоза» в эт кл-х опух, много атрофия). (Гипот «кл-двойников»). Как вышли на кост-мозг : вперв экзосомы иссл-сь в связи с дифференцир ретикулоц-в в эритроциты. Оказал (конец 1990-х), экзосомы облад способ-ю регул-ть имм-реакции организма (служ т.н. «конвейер-передатчик»); это один из видов межкл- коммуникац с их участ. Экзосомы – посредники мног-биол-проц (в частн, апоптоза, роста / метастаз рак-кл, ангиогенеза, метаболич реакц, и мн. др.).

24 2. Возможность горизонтального переноса в половых клетках: Теор пангенезиса Ч.Дарвина и др. учен (наследов признаков 1868 г., в книге «Измен- я домашн животн и культурн растений»). Субмикроскопич гранулы (микроскоп с 17 в.), «геммулы». Близк гипотез наслед-ти выдвиг Гиппократ (54 в. до н.э.; «экстракты из организма собир-ся в мужск / женск зародыш-элементах»), Джв. Борелли (17 в.; ), Ж. Бюффон (18 в.). Двигаясь с током крови из сомы, «геммулы» собир-ся в полов-элем-х. ( теор. зарод.-плазмы А.Вейсмана). Резул-ты иссл француз-учён (2010) позвол им выдвинуть на роль «геммул» Дарвина т.н. микровезикулы (усил-но выдел-ся в норме и при многих / всех патологиях; частично изготавл-ся только на экспорт; напомин липосомы в опыт ген-инженерии; это мембр-пузырьк в 30 нм – 1-4 мкм; встреч во всех жидких средах организма и до недавнего времени считавшиеся лишь побочным («мусорным») продуктом жизнедеятельности клеток. Предпосылки (некотор) переноса : 1)забарьерн органы (мозг / плацента-эмбрион / полов-кл) не явл абсолютно непроницаем для экзоген / эндогенн агентов: вирусов (нукл-векторов), везикуляр- частиц (типа экзосом) и нуклеопротеидн-комплексов (РНП, как в случ микроРНК; ДНП) и кл-к (малых Лф, метастазир-кл), др. Перенос в герминат-кл мб связ не тол с вектор (вирус/ нукл- посл), но и с продуктами их взаим-я с ядер/митохондр геномами. 2) в кажд ткани, извест, экспрес собств набор белк / эндог-ретровир-элементов; и каждая ткан явл потенц плацдармом для предпочтител «посадки» определ-спектра экзогенных ДНК/РНК-вирусов (включая ретровирусы). Например, вирус паротита («свинки») тропен к ткан слюн-желез/яичек; ЭБВ-вирус (герпесвир-чел IV типа) тропен к В-лф и эпител-кл (за счет мол-CD21 – рецепт-фраг-

25 комплемента C3d); вирус геморр-лихорад тропен к эндотел-сосудов; вирусы грип А/В, полиомиел (18 видов), – кардиотропны (миокардит); ВИЧ тропен, прежде всего (за сч CD4-рец), к Мф, ДК, Т-хелп, нек др. Т.обр.: один вир мб тропен к неск-тканям, и наоборот, отд-ткань мож абсорб-ть разл вирусы, т.е. существует, по кр мере, огранич их перекрестн специфич-ть (напом соотн микроРНК / мРНК; фрактал ряд). 3) для переноса нукл-посл-й их необх интенсив нарабат-ть, – и некот акт-пролиферир норм и опух клет делают это наибол «рьяно». 4) в организ всегда есть нескол тысяч потенц-малигнизир кл-к с бол пластич-геномом и повыш пролиферативн потенциалом. хххххххххххххххххххххххх 5) клетка может выполнять 2 программы (гипот): «в интересах» а) себя / организма, – и б) биол-вида (т.е. иногда против организма). Не ясно для чего бόльш необх перенос (даже корот-посл-тей)?: i) для внесения готовых / окончательн вариантов (способных оказаться в «нужном»-сайте генома оплодотв-яйцекл / эмбрионе); или ii) в качест инструмента регул воздей-я на уже имеющ-ся локусы генома (где уже имею-ся мног необх компон-ты.; возмож оба вар-та). 6) Сущ противоб: а) разл-видов барьеров и б) пост давлен {(псев)-/гориз-перен} на геном полов / сомат кл с помощ разн (вкл гип мех: вПОТ / ВНП-пер / ГЧОС-сист). 7) Возм природа консервати-ти посл-й. Проц интеграц в эукар-геном: (вкл искус-трансген, введен в нукл-вектор или ретровир) сложен и многоэтапен. На каж этап возм обрыв звена общ цепи процес интеграции. Разл спос переноса на разл стад оплодотв / эмбриоген связ с разл их путям взаи- мод с клеточ компон (мембр, др.); эписома – одна из промеж-форм; интеграц мож вовсе не состояться, оказ-ся по разн экспрессируемой и мозаично представл в разн-органах / ткан, может «затухать» от поколения к поколению, и т.д.). Соображение : перенос небол-посл-ми более предпочтит, т.к. их легче «вписать» / «зарегулировать», т.е. взять под контроль и включить в общ программу генетич- строительства / регуляции в последующ онтогенезе.

26 {Далее следующие рисунки / схемы касаются темы горизонтального переноса как в изложенном, так и в более широком / биосферном контесте (на основе работ сайта: Рис. 1 и 2 – два из 3-х авторских вариантов вПОТ-механизма. Следующий слад – экспериментальные этапы и схематический вариант «обратной трасляции» (rT-mechanism) по M.Nashimoto (2001). Рис. 3 – горизонтальный перенос между клетками иммунной системы (имеется выше ). Схема 1 – формирование универсального генетического кода (УГК) в хлоропластах/ /тилакодах, Хп/Тлк. Схема 2 – связь редактирования РНК, полиморфизмов ДНК/РНК с гипотетическим вПОТ-механизмом. Схема 3 – связь различных механизмов регуляции/эволюции генома с гипотетическим вПОТ-механизмом. Схема 4 – функционирование системы Генетической Челночной Обратной Связи (ГЧОС-системы) между разными организмами сообщества / группы- сообществ.

27 Рис. 1 и 2 – два из 3-х «авторских» вариантов вПОТ-механизма.

28 Экспериментальные этапы (a-c) и схематический вариант (a-h) «обратной трасляции» (rT-mechanism) по M.Nashimoto (2001).

29 Рис. 3 – горизонтальный перенос между клетками иммунной системы (имеется выше). Схема 1 – формирование универсального генетического кода (УГК) в хлоропластах/ /тилакодах (Хп/Тлк).

30 Схема 2 – связь редактирования РНК, полиморфизмов в ДНК/РНК, – с гипоте- тическими вПОТ/ВНП-пердача-механизмом.

31 Схема 3 – связь различных механизмов регуляции/эволюции генома с гипотетическим вПОТ/ВНП-передача-(ГЧОС-система)-механизмом.

32 Схема 4 – функционирование системы Генетической Челночной Обратной Связи (ГЧОС-системы) между разными (фото-/нефотосинтезирующими; про-/эукариоти- ческими) организмами сообщества / группы-сообществ.