БИОХИМИЯ, 2016, том 81, вып. 1, с. 18–34
УДК 577.29
Роль систем рестрикции–модификации в эволюции и экологии прокариот
Обзор
1 НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119991 Москва; электронная почта: sas@belozersky.msu.ru
2 Центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи Минздрава России, 123098 Москва, ул. Гамалеи, 18
3 Институт сельскохозяйственной биотехнологии, 127550 Москва, ул. Тимирязевская, 42
4 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет биоинженерии и биоинформатики, 119991 Москва
5 Институт системных исследований РАН, 117281 Москва, Нахимовский пр., 36, корп. 1; электронная почта: aba@belozersky.msu.ru
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: системы рестрикции–модификации, ДНК-метилтрансфераза, эндонуклеаза рестрикции, горизонтальный перенос генов, эпигенетика, бактерии, метилирование ДНК.
Аннотация
Системы рестрикции–модификации (Р-М) способны взаимодействовать со специфическими последовательностями ДНК – сайтами узнавания – и различать их метилированное и неметилированное состояния, метилировать или гидролизовать ДНК в зависимости от состояния сайта узнавания. Быстрый рост данных о последовательностях геномов прокариот и развитие методов определения паттернов метилирования геномов привели к пониманию важности эпигенетических процессов в жизни прокариот и позволили по-новому взглянуть на роль систем Р-М, которая оказалась гораздо шире, чем защита прокариот от бактериофагов. Как показали исследования, проведенные на Streptococcus pneumoniae, Helicobacter pylori и др., системы Р-М необходимы для поддержания гетерогенности природных популяций бактерий. Кроме того, системы Р-М за счет своей способности метилировать прокариотический геном вовлечены в различные эпигенетические механизмы, которые влияют на скорость адаптации бактерий к изменениям внешней среды. В т.ч. системы Р-М прямо и косвенно участвуют в колонизации бактериями эукариотических организмов. Большое значение для этих функций систем Р-М имеет разнообразие их сайтов узнавания. Благодаря способности к изменению специфичности за счет внутрихромосомных перестроек системы Р-М типов I и III оказались более разнообразными и способными к более быстрой эволюции, чем это считалось ранее. Данный обзор посвящен различным аспектам влияния систем Р-М на эволюцию и экологию прокариот.