начало текстса: введение
Ученые не сошлись во мнениях
В этом месте стоит рассмотреть сложившуюся вокруг этой сложной родословной путаницу в терминологии. Минисателлитные и микросателлитные повторы могут совместно обозначаться как локусы с варьирующим числом тандемных повторов (variable number of tandem repeat locus, VNTR). С другой стороны, термины VNTR и «минисателлитные повторы» могут использоваться как синонимы, в то время как под микросателлитными повторами будут понимать короткие тандемные повторы (short tandem repeats, STRs), или простые повторяющиеся последовательности (simple sequence repeats, SSRs) [12].
Чтобы запутать читателя еще больше, отметим: несмотря на то, что все VNTR могут рассматриваться как минисателлиты, не все минисателлиты при этом будут относиться к VNTR. VNTR могут иметь варьирующее для отдельных индивидов количество повторов, в то время как некоторые отличные от VNTR минисателлиты имеют повторы, представленные одним и тем же количеством копий у всех представителей вида, имеющих такой тандемный повтор в геноме.
Дополнительные трудности вызваны созвучностью всех этих названий с сателлитными (спутниковыми) районами хромосом с резко различающимися по размеру плечами (акроцентрических), представляющими собой совершенно отдельный феномен. При этом использование исследователями одного и того же термина следует признать неудачным совпадением [13]. Последним штрихом в терминологическом хаосе является распространенное в биологии явление, когда один и тот же тип последовательностей использующие их в работе криминалисты (поскольку они уникальны и позволяют установить личность!), генетики растений, микробиологи и т.д. обозначают разными терминами [14].
Зачем повторяться?
И все же для чего повторы, скажем, те же VNTR, нужны нашему (или некоторому другому эукариотическому) разумно и целесообразно устроенному организму? И как их можно использовать для нужд народного хозяйства? Изучать их нетрудно: детектирование VNTR возможно при помощи доступных молекулярных методов. Благодаря этому можно выявить число тандемных повторов в определенном гене любого из нас — причем их может оказаться и 3, и 15 без заметных отличий в функционировании этого гена. Известна значительная изменчивость кратности повторов, то есть количества копий повторяющейся единицы последовательности: это связано с тем, что тандемные повторы являются «горячими точками» мутагенеза. Вероятность возникновения «ошибок» в таких текстах превосходит вероятность стандартных «опечаток» (точечных мутаций «неповторимой» ДНК) примерно в 100 000 раз.
Причина этого связана с так называемыми ошибками репликации при редактировании (slipped strand mispairing). Поскольку тандемные повторы представляют собой расположенные одна за другой идентичные последовательности, две комплементарные цепочки дуплекса ДНК могут принять неправильное расположение друг относительно друга. При этом происходит как бы проскальзывание одной цепи относительно другой (от англ. to slip — «проскользнуть», «сдвинуться») (рис. 1).
![Рисунок 1. Ошибки репликации при редактировании (slipped strand mispairing) способны вызвать изменение экспрессии гена. Неправильная гибридизация цепей ДНК в области тандемных повторов при репликации и ошибки системы репарации (нужной для исправления таких случаев) могут привести к вставке (экспансии) или удалению (делеции) одного или более повторов.
[15]](https://avatars.dzeninfra.ru/get-zen_doc/1528313/pub_5efb5d9a045dea3efca8147c_5efb5d9dcdd4d637ce0fd48d/scale_1200)
В ходе репликации первый повтор одной цепи, скажем, GTAC, может оказаться спаренным с первым повтором CATG другой цепи, но может также быть связан и со вторым, третьим и т.д. Некоторые последовательности-повторы могут быть вытеснены в сторону и в результате этого оказаться «вне игры», в данном случае — транскрипции. В связи с этим нарушением комплементарности ферменты репликации могут допускать ошибки при синтезе копии ДНК — а именно «потерять» или добавить дополнительные копии повторов (рис. 1). В этом случае возникают специфические мутации — условные «слова» остаются правильными, а вот их число изменяется. Поскольку затронутой оказывается значительная часть последовательности (не единичный нуклеотид), ДНК приобретает довольно существенные изменения. Именно поэтому они избирательно возникают только в тех участках генов, которые менее чувствительны к заменам и способны «стерпеть» такое грубое изменение последовательности.
Любопытно отметить, что ошибкам репликации при редактировании могут противодействовать точечные мутации внутри последовательности отдельного повтора. Это справедливо даже в том случае, если произошла замена на синонимичный (то есть кодирующий ту же аминокислоту) кодон. Эти однобуквенные замены приводят к возникновению изменения, заметного на однородном фоне точных повторов. Благодаря такой метке выполняющая репликацию клеточная машинерия окажется способна различить данное положение и избежать проскальзывания. В результате обе цепи дуплекса будут сориентированы друга относительно друга надлежащим образом. С течением времени и новых репликаций в таком стабильном тандемном повторе накапливаются небольшие изменения, в связи с чем он всё больше изменяется.
Таким образом, последовательность тандемных повторов может постепенно исчезать. Возможен и противоположный случай, когда удаление повтора (его делеция) приводит к исчезновению имеющегося однобуквенного отличия-мутации, а последующая неправильная гибридизация — привести к синтезу точного повтора.
Это предоставляет возможность использовать уровень «безошибочности» тандемного повтора для того, чтобы установить, насколько интенсивному отбору он подвергался в прошлом. Если неточностей окажется немного, это свидетельствует о многочисленных вставках (называемых в этом случае экспансиями) и выпадениях (делециях). Если же в тандемном повторе накопилось множество ошибок, то отбор, по-видимому, не уделял особого внимания такой последовательности [15].