Идентификация генов, ассоциированных с повторами ДНК у прокариот

С помощью компьютерного анализа мы изучили новое семейство повторяющихся последовательностей ДНК, представленное в обоих доменах прокариот — археях и бактериях, но отсутствующее у эукариот и вирусов. Это семейство характеризуется прямыми повторами размером от 21 до 37 п. н., разделёнными неповторяющимися последовательностями сходной длины. Для обозначения этого семейства мы использовали название «кластерные регулярные короткие палиндромные повторы, разделённые вставками» (CRISPR). У большинства видов, имеющих два или более локуса CRISPR, с одной стороны эти локусы были окружены общей лидерной последовательностью длиной 300–500 нуклеотидов. Прямые повторы и лидерные последовательности были консервативными в пределах одного вида, но различались между видами. Наличие нескольких хромосомных локусов CRISPR позволяет предположить, что CRISPR являются мобильными элементами. У прокариот, содержащих CRISPR, были выявлены четыре ассоциированных с CRISPR гена (cas), отсутствовавших у прокариот без CRISPR. Гены cas неизменно располагались рядом с локусом CRISPR, что указывает на функциональную взаимосвязь между генами cas и локусами CRISPR. В гене cas3 обнаружены мотивы, характерные для геликаз надсемейства 2, а в гене cas4 — мотивы семейства экзонуклеаз RecB; это позволяет предположить участие данных генов в метаболизме ДНК или экспрессии генов. Пространственная связь локусов CRISPR и генов cas может стимулировать дальнейшие исследования происхождения и биологической роли этих повторов и генов.