И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 56
Текст из файла (страница 56)
е, «не на своем месте». Рассмотризн один из наиболее интересных примеров, связанных с использованием системы бА7,4-()ЛБ-транспозонов. В лаборатории В. Геринга (рис. 7.53) заинтересовались развитием глаз у дрозофилы и некоторых других животных.
Мутации некоторых генов, например еуе/еяз у дрозофилы, приводят к полному отсутствию глаз. В результате сопоставления молекулярной организации генов АпйИ!а у человека, 5гнаП еуе у мыши и еуе/еяя у дрозофилы было найдено значительное их сходство. Это тем более удивительно, что анатомически глаза у мухи и млекопитающих очень мало напоминают друг друга; всем известный из учебников по анатомии глаз человека и сложный глаз, состоящий из о00 отдельных глазков (фасеток), собранных в один общий орган зрения, у дрозофилы. Оказалось возможным получить гибридный генотип --.
гомозигот по мутации еуе/езз у дрозофилы, содержащих транспозоны с бАЕ4 и ()АБ. бА7.4 находится под контролем энхансера, функционирующего в клетках развивающихся ног, крыльев и органов головного комплекса. В транспозон, содержащий ()ЛБ, на место ге- на Х встроена ДНК нормального аллеля гена еуе/еязэ В результате функционирования гена еуе/еяя появляются, во-первых, нормальные глаза, а также маленькие глаза в разных участках крыльев, ног, на голове — там, где был активен энхансер (рис.
7.54, а, б). Затем был поставлен еще более смелый эксперимент: на место гена Х в транспозон Глава 7. СТРУКТУРА ГГ!1А 185 Формирование глаз у трансформированных дрозофиш а — - зпопнчсскнй паз па ноге, б.-- аа погс и на антенне (дрозофнлы трансформированы гранспозонами. содержащими ген дрозофниы г/ж/гкв ! !На/дег еГ а!, 1995!, в — развитие нормального и зкзоппческого паза на вптспне; г — то же, большое увеличение (мухи трансформированы трапсзюзонвыа. содержвилими ген дшал гур.
выделенный нз мыпли) !бебппа, 1996! с 1)АВ встроили ДИК гена 3!па// еуе, выделенную из генома мыши. И опять начали формироваться сложные глаза, характерные для дрозофилы. в разных участках тела мухи (рис. 7.54, а, г). Как же могло получиться, что действие гена„контролирующего развитие глаза у мыши, привело к развитию глаза совершенно другого типа у дрозофилы7 Согласно существукзщим расчетам, в процессах формирования глаз у животных принимает участие около 2,5 тыс. генов, и их действие организовано в каскад. Оказалось, что все три рассмотренных выше гена — 5та// ей ель Ани /г//а и ез е/екав кодируют факторы транскрипции; они находятся в начале каскада, т.
е только дают команду на начало развития глаза, а остальные гены, функционирующие после ннх, уже определяют, какой глаз будет сформирован. Литература к разделу 7.6.3 Жимулев И. Ф. Трансформация у дрозофилы— новый подход в генетике // Соросовский образовательный журн. 2000. Т. 6, № 7. С. !1 — 16. Жимулбв И.
Ф. Современные представления о структуре гена 0 Там же. С. 17 — 24. А!Ьегвв В., Вгау П.. 1.епзв Л., Ватд М., ПоЬегга К., 3Чагкпп /й П. Мо!есп(аг Ью(оду оГГЬе сей. За ед. Ь/елл Ъог(с: 1.опдоп: баг(апд Рпб(1кйшд!пс., !994. Р. 425. Вецеп Н. Л., О'Капе С.,1., 3Ч!!кон С. е! а1. Р-е(сплел! шед|а1ед епЬапсег де1еспоп: а л егвай(е пзегбод го в!оду дете! орпзепг |п Гэлглвар/г//а . / бепев апд Гэече!оршепг. 1989.
Чо1. 3. Р. 1288 — 1300. В!ег Е., Чаекип Н.. ВЬерЬегд Я., 1.ее К. е1 а1. дсагс1ппд Гог рапегп апд шпгайоп !и гйе Рлзлвар/п/а депопм лчйЬ а Р-/асдчесгог 0'!Ьий Р. 1273-1287. Вгапд А. Н., Регппзоп Х. Тагдешд депе ехргеввн>п ак а шеапк оГ а11еппд сей (агек апд депегабпд допппапг РЬепо1урек 0 Осле(оршепг.
1993. Чо!. ! 18. Р. 401-415. Сейппд 1Ч. Л. Т!зе лпавгга сап!го( депе Гог пюгр!юдепешл апд счо!пйоп оГ Гпс суе 0 бепек 1о Сейв. !996. Чо!. 1. Р. 11-15. На(дег С., Сацаег1в Р., Сейппд 'лЧ. Л. (л/елл Регкрес11л ев оп еуе ечо(пйоп 0 Сштеп! Орпноп (п бспейск бс Гуссе(оршепг. !995. Чо!. 5. Р, 602-.609. Модо!еП Л., Сьчпрпаапо 8. ТЬе асйае/е-асиле сатр/ех ав ап шгедгагшд деч!се 0 (пг. 1.
Рече!орпзепга! Вю(оду. !998. Чо(. 42. Р. 275 — 282. О'Капе К., Сейппд ЪЧ. Л. Ое!есйоп аг вйи оГдепош!с гедп(аготу е!епзспгк |п /Эгозим/а 0 Ргос. На!. Асад. дс1. 13.5.А. 1987. Чо(. 84. Р. 9123-9127. 'лЧ1(коп С., Реагкоп В. К., Веиеп Н. Л., О'Капе С. Л., Сгпккп(Ь(апк 1/., Сейппд ЪЧ. Л.
Р-е1ешепг-шеейагед епЬапсег дегесбоп: ап ей(с~еп! ше!Ьод Гог шо(айпд апд сйагас1егге(пд деле1оршепгайу тедо!агед дспеч ш /Элпкар!и/а 0 бепек Лс Гзе~ е1оршепг. 198). Чо!. 3. Р. 1301-13! 3. /.6.4. Инсуляторы При рассмотрении вопроса об энхансерах, которые способны за счет петли соединиться с любым, даже очень удаленным промотором, можно было бы предположить, что любой конкретный промотор может находиться под контролем неограниченного числа энхансеров, разбросанных по всему геному. Однако этого не происходит, поскольку в геноме существуют особые структуры, называемые инсуляторами (от англ.
шкп!азе — — изолировать, отделять от окружения). Инсуляторы разграничивают соседние гены, блокируя взаимодействия между энхансерами и неподходягцими промоторами. Лучше всего охарактеризованы инсуляторные элементы век и кск' и фрагмент длиной в 340 пн, расположенный в пределах ретротранспозона дурв3. В пуфе теплового шока 87А7 у дрозофилы находятся две копии гена йкр70, по краям которых размещаются два элемента век (крее!айхед сЬгошапп кес(!!енсе) на расстоянии 14 тпн друг от друга !"(/дзагду ес а!., 1985; КеПпщ, Бс!зесй, 19911. Каждый элемент кск занимает примерно 350 пн (рис.
7.55). Оказалось, что с одним из иск-элементов связывается (по-ви- 18б ОБРДАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА зг 87А7 ыя 87 Аб ч .'':$.". г;:".1':М7()-;-'.; рг8афф~: 'сад)17(()3~ ',. ';:ф) =. '° 8 Аз ь я ь я ДНК-аза ! ДНК-аза 1 ДНК-аэа 1 чуя тяят=лыплй ° ь а'вй устойчивый чуястяятешшыа ° Вь.4 Структура иисуляторов в пуфе 87А7 [ХЬао сг а1., 1995). Еюргв — ген. кодирующий белки теплового шока; ясг и яш' — инсу:игорные элементы.
Внизу в более крупном ыясштябь показано строение яш-элемента: ДНК-яэя 1-чувствнгельиые участки и последовательности СОАТА Иисулятор Энхансеры Промотор о а Транскриптосома Строение домена акгивирования гена между двумя инсуляторами (Згагг(цег, Всйео(, 1994) Литература к разделу 7.6.4 Иммуиолокализация белка ВЕАЕ в политенных хромосомах дрозофилы !7Ьао ег а!., 1995): а — общий янд политснных хроносом, окрашенных лропндиум ороыидоч ня ДНК (крясняя окраска).
чтобы выявнгь диски (алэнгсля иа ВЕАЕ флуорссцируют зеленым цветом. при наложении окрасок образуется желтый цвети б — локализация ВЕАЕ в ыеэкдисках димому, через палиндром СОЛТА) специфический белок ВЕАГ-32Л (Ьоппйагу е!ешепг-азьос(а(ег( Тас(ог). В политенных хромосомах белок ВЕАГ локализован в междисках (50 'Ъ междисков связывают антитела) и по краям пуфов (рис. 7.56). Инсуляторы обнаружены в системе глобиновых генов человека, в ретротранспозоне К)чряу и в блоке г-снов ВХ вЂ” С у дрозофилы. Полагают, что последовательности хса замыкают с двух сторон активные гены.
Только в пределах участка между двумя инсуляторами знхаисерные последовательности, связавшись с белками-активаторами, могут образовать петлю и осуществить взаимодействие с промотором (рис. 7.57). Ачгаглоча Х., Т!ЬЬопоч А. Аге ягя апг! ягя' «лен!гара с!цотайп !эоцпг1айея обгбс 87А7 (осця Ьг Шшэ? д ТгепгЬ (п Оепейсч. 1999.
Зго!. ! 5. Р. ! 38-139. Веб А. С., эчеяг А. О., ге1яепГе!п' ВК!пгш!агогь а1гг( Ьгэши)аг(ея: чегзаг!!е ге8ц!аготу е!степы (п гйе ец1гагуойс 8еооте Л Вс!енсе. 2001. Аго(. 291. Р. 447 — 451. Са( Н. Х., 8Ьеп Р. Еебес(ь оГс1я аггаплетеп( оГсЬготайп !мц!агогя оп епйапсег-Ь(оск(п8 асйч(гу и !Ьцб Р. 493 — 495. 187 Глаза 7. СТРУКТУРА ГЕНА Сегазнпока Т. Ь, Вугй К., Согсез Ъ'. С.
А сЬготайп !пзп1агог !!езегпппез гбе ппс!еаг (осайза1!оп оГ О)ЧА 0 Мо!есп1аг СеП. 2000. Чо!. б. Р. 1025— 1035. Кецппз В., 8сйеп( Р. А роз!Ьоп-е!Тес! аззау Гог Ьоппдапез оГ Ь|8Ьег огдег сЬгощозота! доща!пз 0 Се(!. 1991. Чо!. 64. Р. 94 ! — 950. 1.еъ!п В. Оепез ЧИ. ОхГогд; Ыезч Уог1с ОхГоп( Ып(- кегягу Ргезз, 2000, Р. 674-678.
Мпгакуока Е., Со!птп(п А., СгасЬека Е. е! а1. Ьозз оГ шзп!азог асбъ|гу Ьу ра!ге!! 8п(Ню) сЬгогпайп !пя!!а1ог 0 Влепсе. 2001. Чо!. 291. Р. 495— 497. 7.7. СТРУКТУРНАЯ ЧАСТЬ ГЕНА 7.7Л. Интроны и экэоны При изучении первичной структуры, т. е. последовательности нуклеотидов, ряда генов выяснилось, что в них, наряду с участками, кодирующими специфичный для этого гена продукт (полипептид, рРНК, тРНК и т. д.), имеются участки, которые ничего не кодируют, т. е. они подобно межгенным спейсерам (участкам между генами) не содержат генетической информации.
Группы ученых, возглавляемых Р. Робертсом и Ф. Шарпом, обнаружили такие расщепленные гены у аденовируса 2 в 1977 г. Дрожжи (5. сезее1ззае) Дрозофила (Л. тыалл8аз1ег) Мл скопит,нощи е 1 2 3 4 5 6 7 Я 9 1О 11 12 !3 14 15 Число экзоиев л ге! !6 !7 1Я 19 20 ЗО 40 50 >Ы! !е Распределение частот генов, имеющих различное число экзонов [!.еж!п, 1994. Р. 684) Б 15 Вдтагз$у А., Ма!пе Е., 8сйе!1! Р. ТЬе 87А7 сЬгогпогпеге. Ыепйбсабоп оГ позе! сЬгогпабп ззгпсгпгез ЛапЬ!п8 гйе Ьеаз зЬосЬ 1оспз гйаг гпау де!!пе гйе Ьоппг(аг!ез оГ Ь|8Ьег ог!)ег г(ота!пз 0 1. Мо!. Вю!, ! 985. Чо(. 185.
Р. 341 — 358. Чая!)пег Л., 8сйед! Р. Ведпепсез гелшге!! Гог епЬапсег Ыос!с!п8 асйгйу оГзсз аге !оса!с!5 ю!1Ь!и гюо ппс!сазе-Ьурегзепмггге ге8!опз 0 ЕМВО Ь 1994. ЧЫ, !3. Р. 5984-5993. ХЬао К„Наг! С. М., Ьаепнп!1 (). К. Ч!зпайка!!оп о!'сЬгогпозоща! бонза!пз зчПЬ Ьоппдагу е1егпеп1- аззос!а1ег( Гас1ог ВЕАЕ-32 0 Сей. 1995. Чо!. 81. Р. 879-889. Некодирующие участки получили название интронов, кодирующие — экзонов. Такой тип структурной организации обнаружен для множества генов, локализованных в хромосомах эукарнот, для некоторых генов внутриклеточных органелл эукариот - — пластид и митохондрий, а также для генов нескольких РНК-содержащих и ДНК-содержащих вирусов, поражающих эукариот.
У бактерий интронов в генах нет. Нет интронов и в генах вирусов, поражающих бактерии. Число и внутригенная локализация интронов характерны для каждого гена, что стано- 188 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА 20 грибы ЗО Насекомые 20 б 30 Растения и алтая ЗО Позвоночиыс 50 !00 !50 200 250 300 400 500 600 >600 Длина а«зона, пи Длина экзонов в генах у разных представителей животного н растительного мира (Еетт!о, 1994. Р. 683) вится очевидным в результате сравнения организации гомологичных генов у разных видов.
Некоторые гены содержат только один-два интрона, но часто их значительно больше. Так, например, в гене овальбумина курицы 7 интронов, в гене сывороточного альбумина крысы их 13, а один из генов коллагена курицы имеет даже 51 интрон. По результатам проекта «Геном человека», в 17 тыс, исследованных транскриптов у этого вида среднее число экзонов на транскрипт составило 7,8 [Уеп!ег е! а1., 20011. Детальное исследование экзонов у 10 наиболее Нобелевская премия ! 993 г. была присуждена Ф. А.
Шарпу (РГЯ1!р А. БЬагр) в Р. Дж. Робертсу (Кгсйагд 3. КоЬег!а) за открьпне Расщепленных генов. 20 О ! 0 2 О 5 ! 2 5 !О 25 50 !00 Д~ина инто«на, тнн Длина ннтронов в генах позвоночных (Ееттнь 1994. Р. 683) изученных модельных объектов показало, что у эукариот в среднем один ген содержит 3,7 интрона на 1 тпн кодирующего участка ДНК (Пеп!зс!», 1 оп8, 1999!. У низших эукариот, таких как дрожжи, 95 % генов содержат только один эюон, значит, такие гены не прерываются интронами. У дрозофилы таких генов всего 17 %, а у млекопитающих — б % (рис. 7,58).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
