Изучение степени метилирования нуклеотидов и наборов изоплит

Попытки повысить разрешающую способность метода определения нуклеотидного состава ДНК проводились по двум направлениям.

Первое из них — определение в ДНК доли так называемых минорных, метилированных оснований. Это 5-метилцитозин и 6-метиламинопурин (5-МЦ и 6-МАП). Минорные нуклеотиды не включаются в полинуклеотидные цепи, а возникают в них путем избирательного метилирования цитозина и аденина. Установлены достоверные различия в степени метилирования этих оснований у разных групп организмов (см. обзор: Ванюшин, 1972). Так, 6-МАП — обычный компонент ДНК бактерий; однако, как показал Ванюшин, у некоторых видов и штаммов бактерий он может отсутствовать. Есть он также у водорослей и вирусов. 5-МЦ обнаружен в геномах бактерий и некоторых вирусов, а также водорослей.

У высших растений, позвоночных и беспозвоночных животных минорным основанием является 5-МЦ и не обнаружен в сколько-нибудь заметных количествах 6-МАП. Особенно много 5-МЦ у высших растений — до 10 молярных процентов. Анализ содержания и распределения метилированных оснований может принести пользу при исследовании эволюции геномов. Однако разрешающая способность этого метода не всегда оказывается удовлетворительной. С другой стороны, наиболее перспективно его применение при исследовании процессов онтогенеза — дифференцировки, регуляции активности генов, считывания информации в разных тканях и органах, исследования процесса старения и канцерогенеза.

Второе направление, усиленно развивавшееся последние два десятилетия — так называемый изоплитный анализ ДНК (см. обзоры: Мазин, 1972, 1980). Полинуклеотидные цепи можно рассматривать как линейные последовательности чередующихся пуриновых (А и Г) и пиримидиновых (Ц и Т) нуклеотидов. Методами специфического кислотного гидролиза можно количественно выделить участки, состоящие из одних пиримидиновых или же пуриновых нуклеотидов (изоплиты). Изоплиты могут состоять из 1, 2, 3 и более пуринов или пиримидинов. ДНК с высоким содержанием длинных изоплит считается более сблоченной.

Работы A. Л. Мазина и Б. Ф. Ванюшина позволили прийти к важному выводу: в процессе прогрессивной эволюции крупных таксонов сблоченность ДНК возрастала, т. е. возрастало процентное содержание длинных изоплит (так как последовательности ДНК в двойной спирали комплементарны, пуриновому изоплиту в одной нити соответствует пиримидиновый — в другой, и наоборот). Это, по-видимому, чуть ли не единственная известная в настоящее время тенденция в эволюции ДНК, имеющая векторный характер. Смысл ее остается неясным. Наибольшую информационную емкость имела бы ДНК с распределением нуклеотидов в цепи, близким к случайному: при возрастании сплоченности количество информации, приходящейся на один нуклеотид, снижается.