И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Рассмотрим результаты такого эксперимента с геном /ггглс/гЬас/г. В нормальном развитии белковый продукт гена /гпггс/гйас/г распределяется в передней части эмбриона (рис. 7.48, 1). Используя трансформацию, установили, что регуляторная последовательность гена ЬппсйЬас/г длиной 747 пн выше репортера /ас2 (2) вполне достаточна для почти нормального распределения продукта /ггс2. В последующих экспериментах удалось показать, что фрагмент длиной 263 пн (между -55 и -318) абсолютно небходим для экспрессии /ас2 (3). Если доба- гпгпсггЬася фф -4вй -ЗГВ ТАТА / 2 ЙЙ -1 95 -55 ТАТА ЬЬ Локаянзацня регуляторной зоны гена /гггггсЬЬас/г с помощью гена-репортера /аз 2 [Еаигспсе, !992.
Р. 53]: / — раслределелис продукзя гена ЬггпаЬЬас/г (показало красным] в передней части эмбриона; й — Ь вЂ” распределение продукта гена /асг при удалении той или иной части регулятарной зоны. Цифры ( — я05 и др.) обазначают порядковый номер нуклеотида, считая нулавылг первый луклеотид гена /ааг 182 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Литература к разделу 7.6.2 7.6.3. Энхансерные участки гена йяйа! аувса)а ясаке Р асйае)е гааге а в ввв Вв вв 81 4У1 79 НБ2 19 260-1 Бз -10 -20 -ЗО 80 70 60 50 40 30 20 т 10 О тт ту 22 авв Иф Т1 )вйаи и Диск Локализация иа молекулярной карте знхаисеров генного комплекса Асада)е-бсаге Сатр/вх у лразпфиды (Моби!еИ, Сапзрпхапп, 1998): а — фвиатипичвсквв, б — мадвкудяривв карта комплекса (пад горизонтальной линией в виде стрелок изображены гены); в — локализация зихвисеров в клетках крыдового и имвтиивдьиато дисков и змбриоивльиых центральной (СКБ) и периферической (Р)чв) нервных систем.
Всртикввьиыв стрелки соединяют гомодотичиыс участки пв фвиатипичвской и физической картах комплекса вить только этот фрагмент, его достаточно для по пи нормальной экспрессии!ас2 (4). Другие варианты изменения состава регуляторной зоны дают разные промежуточные уровни активности гена-репортера (5, 6). 1.азтгепсе Р. А. Т!зе пзв)с!п8 оГ в Ву.
ОхГотьй В!вс1сзте)! Бс)еп)))йс Рпй)!са)!апз, 1992. 228 р. Хотя промоторные элементы являются решающими в осуществлении транскрипции, в целом, для того чтобы она проходила максимально эффективно, необходимы энхансерные элементы. В 1981 г. Дж. Банерджи (1. Вапег!!), С. Раскони (Б. )чпзсоп() и С. Шеффнер (Б. Бс)зайпег) обнаружили, что транскрипция гена )5-глобина усиливается в сотни раз, когда этот ген связан с некоторыми последовательностями нуклеотидов вируса Б'зГ40, названными этими авторами энхансерами (усилителями). Энхансеры от- личаются от промоторов в трех отношениях: во-первьгх, расстояние, на которое они удалены от точки инициации транскрипции, не является фиксированным, во-вторых, это расстояние очень большое, а в-третьих, многие энхансеры могут располагаться не только в 5'-, но и в 3'-области, и в середине гена.
Энхансер вируса Ь 940 локализован в участке генома, содержащем две идентичные последовательности длиной по 72 пн каждая. Эти последовательности лежат в районе с необычной структурой хроматнна, определяющей гиперчувствительность к нуклеазе. Каждый повтор из 72 пн содержит копию энхансера. В пределах этих энхансеров расположена серия регуляторных элементов, повреждение которых мутациями приводит к значительному уменьшению действия на активность транскрипции. Многие из этих регуляторных элементов встречаются и в промоторных участках. Известно, что энхансерные последовательности служат в качестве специфических участков связывания особых регуляторных белков, активирующих процесс транскрипции.
Этот Гэово?. СТРУКТУРА ГЕНА 185 Шнек гэрг !а с 7 4 ай в" ю и !71„7 5Р гу' Р!.3 Р!.4, ЗР г о а в Г н дровофилы и Р-!с ел Структура трансцозона Р-1АгВ и схема действия энхансера па промотор Р-элемента (%!!зоп е! а1., !989): о — схема транспозона Р-1ягВ (!ась, Лель гу — ом ны р-гаяактозндазы Е. соп, алкоговьдегидрогенвзы н ксантнндегндрогеназы дрозофнлы соответственно; стрелки указывают направление транскрн[щин; 5'Р н 3'Р— концевые части Р-элемента; РЬ1-4 — полилннкеры, содержащие л!ножсствснные сайты рестрикции,' В1иезсирг — плазмнда, позволяющая клони- ровать геномную ДНК в участке встраивания транспозоназ; о — воздействие энхансера (Е ! на природный ген в геноме дрозофилы н на встроенный чужеродный элемент Р-1А7В тип контроля генной активности на расстоянии является скорее правилом, чем исключением.
Как эти белки могут действовать на больших расстояниях? Согласно самой простой модели, ДНК между энхансером и промотором образует петлю, в результате чего белки, связанные с энхансером, непосредственно взаимодействуют с одним из общих факторов транскрипции или с молекулой самой РНК-полимеразы (см. рис. 7.39). Число общих факгоров транскрипции невелико, хотя они очень обильно представлены в клетке, поскольку связываются с промоторами всех генов, транскрибируемых РНК-полимеразой Н. Кроме этого в клетке существуют тысячи различных других регуляторных белков, связывающихся с регуляторными сайтами контролирующей зоны.
Их наборы различаются в разных клетках и у разных генов. Каждый из этих белков представлен малым числом молекул, и большинство их распознает свою особую последовательность нуклеотидов в регуляторных сайтах генов. С помощью белков-регуляторов каждый ген специфически включается или выключается, т. е. фактически каждому органо- или тканеспецифическому гену соответствует свой энхансер (рис.
7.49). Существуют также зоны ДНК, ответственные за репрессию активности генов --- сайленсеры. Очень часто для понимания процессов развития необходимо выявить ьгаксимальное число генов, функционирующих в той или иной ткани. В лаборатории В. Геринга в 1987-1989 гг. НА — свйт свюыввния !"7 АЕ4 в е с Ю яь тР!пэ ~ 0АЕ4 ,ф тгпп ~ы,ы вв ТАТА Ген Взаимодействие белка ОАЕ4 с участком БА8 и транскрипционным комплексом, в результате чего облегчается присоединение к комплексу фактора транскрипции ТР!1В. Это увеличивает скорость транскрипции примерно в 1000 раз (А18сгм е! а1., 1994.
Р. 425) был разработан метод трансформации, позволяющий обнаруживать гены, вовлеченные в развитие. Геринг и его коллеги создали транспозон, в котором ген А!ее, помещен под контроль слабого промотора, имеющегося в Р-элементе. Если такой транспозон встраивается в окрестности энхансерного элемента какого-то гена, функционирующего у дрозофилы в ходе нормального развития„этот энхансер может активировать слабый промотор Р-элемента и соединенного с ним гена гас2 (рис 7.50).
В результате активирования гена 1сэс2 после окрашивания внутренних органов дрозофилы реактивом Х-8а! можно обнаружить клетки синего цвета и таким образом установить, что в зоне встраивания транспозона в молекуле ДНК находится ген. активно функционирую!ций в данной клетке. Используя перемещения транспозона и собирая те линии. в которых 1ггсг.
активен, можно выявить все или существенную часть генов, активно функционирующих в той или иной дифференцированной ткани. Наличие в составе транспозона плазмиды РВ1неяст(рг (см. рис. 7.50, а) дает возможность клонировать и ген, находящийся под контролем энхансера, и сам энхансер. Этот метод имеет название поиска энхансеров (епЬапсег !сарр!п8). У дрожжей известны элементы, по своему действию гюхожие на энхансеры, которые называются (ЗАБ (црзпеазп асйкайп8 зеццепсез).
Подобно энхансерам, они могут функционировать в любой ориентации и на различных расстояниях от промотора. Однако, в отличие от энхансера, ()АВ не могут работать, когда локализованы ниже промотора. ()А8-последовательности активируются, когда с ними связываются белки ОА1.4 (рис. 7.5!). В последние несколько лет появился новый метод активирования направленной экспрессии 1Я4 ОБЩАЯ И МОЛГзКУЛЯРНАЯ ГВНГс ГИКА вф 1 'ноыный зпхансср Тквнсспсцифичная экспр сеня 6А7,4 Активация гегпэ Х Вальтер Геринг <р. 19З9) 6А7,4 Т Г1АБ-Ген Х 6414 Ген К ОАЯ Схема активирования генов в системе транспозонов 6АБ4 и (3АБ (Вгапс(, Регг(пэоп, 1993).
Ген 6АЕ4 нарянвяется пол любой энхянсср в гсноые лрозофнлы. В рсзулыате экспрессии гона 6АА4 синтсзнрусэся белок, который связывается с последовательностью ОАБ, акгивируя встроенный ниже ген Х генов у дрозофилы с использованием энхансеров. Суть его заключается в том, что исследователи создают две трансформированные линии мух. Для создания первой линии в Р-элемент наряду с обычными маркерами вводится ген, кодирующий белок ОА(.4 (рис.
7.52). Такой транспозон встраивается в случайные районы хромосом дрозофилы, в том числе может попасть под какой-нибудь энхансер, например, под энхансер гена, работающего в клетках формирующегося крыла или ноги. Поэтому бА74 будет экспрессироваться в клетках крыла нли ноги, однако никаких последствий для этих клеток не будет, поскольку белок ОА1 4 может активировать транскрипцию другого гена лишь в том случае, если он свяжется с промотором ()АБ, в нормальном развитии функционирующим также только в геноме дрожжей.
Поэтому и создают вторую линию дрозофилы, которую трансформируют транспозоном, содержащим испытуемый ген Х, сшитый с промотором ()ЛБ (см. рис. 7.52). Когда в результате скрещивания двух линий оба транспозона объединяются в геноме потомка, ген бА7.4 начинает функционировать в тех клетках, в которых активен его энхансер. Белок СзЛ(.4 связывается районом ()ЛБ, который и «включает» ген Х. При этом индукция Х будет наблюдаться совсем не в той ткани, в которой он активируется своим собственным энхансером, а в той, где функционирует энхансер гена бА7.4. Такая экспрессия называется эктопической, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
