И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Экзоны имен>т, как правило, небольшую длину (рис. 7.59). Длина интрона может быть разной — — от нескольких десятков пар нуклеотидов до многих тысяч (рис. 7.б0). Общая длина всех интронов часто значительно превышает суммарную длину экзонов. К примеру, из приблизительно 7 тпн, образующих ген овальбумина, на долю экзонов приходится всего 1872 пн, т. е.
почти 374 длины составляют интроны. По данным проекта «Геном человека», только 1 % ДНК генома приходится на экзоны и 24 % — - на интроны, при этом размер гена (экзоны + цитроны) составляет около 28 тпн (Уеп!ег е! а!., 20011. Интроны транскрибируются наравне с зкзонами, так что про-мРНК содержит участки„ транскрибированные как с экзонов, так и с интронов.
В дальнейшем в ходе процессинга, происходящего в ядре, участки про-мРНК, соответствующие интронам, вырезаются, а бывшие разобщенными участки, считанные с экзонов, «сращиваются», и зрелая мРНК содержит только транскрипты экзонов. Эти прежде разобщенные участки соединяются в нужном порядке (рис. 7.61). Воссоединение участков, транскрибированных с экзонов при образовании зрелой мРНК, называют сплайсингом (от англ.
зр!!с!08-- — сращивание морских канатов). Длина гена существенно больше длины мРНК (табл. 7.1). Глава 7. СТРУКТУРА ГЕНА 189 Чквтв ! 'Эячон 2 л ляпов 3 Ивтвап ! Нитраи 2 Сввтсз РНК РНК Саяяйсввг мРНК Сов~ел белка 1 Халов < в Иидиввдуаллнл!с кодирующие районы разделены в гене Процесс передачи информации ат ДНК к белку, кадируемаму расщепленным геном !Еев!п, 1994. Р. 150) Таблица 7.1. Соотношение длины гена и матричной РНК в зависимости ат числа экзаиав !Ьеяпнц 1994. Р.
687) Средняя .с!воя гена !и ~в) Среднее число Средняя !авва мРНК !тив) Виды чяяавов 8аеейагтппуеея сегешлае 1,6 1,5 1,6 1рибы Сепаг1шЬгйги е1ееапв Пговол1л!а та е1 аподаваег Куры 11,3 13,9 16.6 Млекапитгцапше Интроны всегда (установлено для генов, коднрующих белкп) имеют на 5'-конце пару последовательностей бТ, а на 3'-конце — - Аб. Последовательности нуклеотидов в экзонах консервативны, а в интронах сильно варьируют. Иногда экзон одного гена может быть гомологичным экзону даже другого гена. Например, два р-глобиновых гена мыши имеют по три гомологичных экзона в каждом гене.
Между интронами этих генов гомология не найдена, повидимому, из-за того„что интроны эволюционируют значительно быстрее, чем экзоны. При сравнении последовательностей нуклеотидов в одних и тех же генах у разных видов находят большую гомологию в экзонах. Разные экзоны в пределах гена не только различаются по составу кодируемых ими аминокислот, но и имеют определенные структурные особенности. Например, в геноме человека обнаружено 30 — 45 тыс. так называемых Срб-островков. Это тяжи неметилированной ДНК с высоким содержанием динуклеотидов Срб.
Чаще всего они располагаются в районах стартовых точек транскрипции. Вероятность найти Срб-островки в первых экзонах генов человека в 13 раз выше, чем в интронах, и в два раза выше, чем в других экзонах. Литература к разделу 7.7.1 1)ситес!я Мч 1.апЯ М. 1птгап-ехоп пепе!шея аГеп!свгуабс тоде! агйвп!ыпв 11 )йвс!. АспЬ Кея. 1999. Ча!. 27. Р. 3219 — 3228. Ееяп!п В. Оепев Ч. ОхГагд; Хеж Уаг1с; Та!гуа: Ох1огд 1)п!гегя!гу Ргеяя, 1')г)4. Р. 688 — 689, Чеп!ег а. С. е! а1. Тйе яег)цепов аГ гпе йшпвп депо!пе Д Хаепсс, 2001, Ча!, 291, Р. !304. 7.7.2. Альтернативный сплайсинг В некоторых случаях в аминокислотные последовательности транслируются не все существующие экзоны.
В результате с одного гена считывается более одного типа мРНК. По мнению некоторых авторов. наличие альтернативного сплайсинга может объяснять кажущееся несоответствие между числом генов и сложностью организма, поскольку один ген может давать много разных транскриптов !бгауе1еу, 20011. На рис. 7.62 суммированы возможные механизмы образования многих типов молекул РНК, считываемых с одного гена: за счет изменения инициации и терминации транскрипции, а также сплайсинга. Использование альтернативных праматоров может изменять 5'-конец, использование альтернативных терминаторов — 3'-конец транскрипта. Эти изменения могут возникать только за счет инициирующих или терминальных последовательностей мРНК, Иногда изменения в нетранслируемой лидерной 5'-последовательности или нетранскрибируемой трэйлерной 3ьпоследовательности могут влиять на экспрессию гена. На рис.
7.63 представлена схема альтернативного сплайсинга в гене 8А-С у дрозофилы. Весь ген занимает около 120 тпн, в неы выделяют 10 экзонов. Обнаружено более 15 типов различных мРНК. Возможен другой тип альтернативного сплайсинга, когда один ген функционирует фактически как два !рис. 7.64). Альтернативный сплайсннг играет огромную роль в генетическом определении пола. 190 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Экзон 4 Экзон 5 Терминаторы З ! 2 3 11ромоторы Экзон 1 Экзон 2 Экзон 3 1 2 3 Использование альтернативных праматоров 1 2 3 4 5 2 3 Экчопы Промоторы Использование альтернативных терминаторов 1 2 3 4 ИИ~ 1 2 Терминаторы Альтернативный сплайсинг ! 4 2 Терминатор 2 Терминатор Схема возможных вариантов альтернативного сплайсинга [Ееж!и, !994.
Р. 688! 235678 9!О И 1И йя йй И В 4 г1 г2гэ Коровий якзан б Эхюный й ° Е74А ° и ° Е74В 1 1 11 д 100 120 140 160 !80 200 220 таи 11-йМ $-4!йгй й — И%ФИ А„ Ф вЂ” йМ 6-БМ:-%% А„ ° 4йй Организация транскрипции гена ВВ-С у Р. те)аиайаягег [Р4Ве!1о е! а!., 199!. -- Из: Жимулев, !994.
С, 2841: а — физическая карта гена; б — расположение зкюноя на физической карте; я — различные транскрипты, возникающие за счет альтернативного епяайсинга О 1О 20 ЗО 40 50 60 тпн 3 Структура гена Е74, расположенного в пуфе 74ЕР [Кагпп, Т1ппппте1, 199!. — Из: Жимулев, !994. С. 293!. Е74А, Е74 — транскрипты, синтезирующисся одновременно с двух разных проматороя На рис.
7.65 представлена последовательность событий при сплайсинге экзонов и вырезании интрона между ними. Первым шагом является расщепление в 5'-положении интрона, что приводит к отделению экзона 1 от молекулы РНК, содержащей интрон и экзон 2. 5'-конец интрона образует петлю и соединяется с нуклеогидом А, входящим в последовательность, называемую участком разветвления [ЬгапсЬ- рош! зег!пенсе) и расположенную выше 3'-конца интрона. Эта петлеобразная структура на- 191 Гтова 7. СТРУКТУРА ГЕНА ~~р мРНК последовательность в гонке ветвлснис Разрезание 5' зкзоп-иптроппого сослипспик н образование структуры «пассов 5 Зкзоп 1 Он 3 Разрезание 3 зкзои-иптроиного соедннснил и лигиро двух хихонов 5 экзои.1 )х~((~~5~!':.", 3 Процесс удаления иитроиа из молекулы пре-мРНК (Князе!1„!998.
Р. 398! Литература к разделу 7.7.2 зывается «лассо». В клетках млекопитаизщих участок разветвления содержит консервативную последовательность (консенсус) У)х(С()КАУ, где У --- пиримидин, К --- пурин, а Н -- любое основание. Ключевой А-нуклеотид в этой последовательности расположен в положении 18- 28 пн выше 3'-конца интроиа. У дрожжей этой последовательностью является ()АС(КЛААС. Интрон удаляется в форме «лассо» (см.
рис. 7.65). Сплайсинг происходит в особых структурах, называемых сплайсеосомами (рнс. 7.66) и состоящих из пре-мРНК, связанной с частицами малых ядерных рибонуклеопротеинов (япКХР, иногда ученые называют их япцгря). Гвоздев В. А. Регуляция активности генов при созревании клеточных РНК Л Соросовский образовательный журн. ! 996. № ! 2. С. 11-! 8. Жимулев И. Ф. Хромомерная организация политеииых хромосом. Новосибирск: Наука, 1994. С.
284-293. Сгате!еу В. К. А!1егпапке яр!!ьйп8: !пегеая|п8 г(1оегя!у !и Йе рго1еоппс хсог!б Л Тгепг(я гп Сзспебсв. 200! . Чо!. 17, № 2. Р. ! 00-107. З.етк(п В. Оепея Ч. Ох(огб; (х(ехс Уогк; Токур: Ох(огг( !3пгчегя1у Ргеяя 1994. Р. 150, 687-688. !.еч'!и В.
Овцев ЧП. Ох(огх(; 1х!еч Уог1с Ох(огг( Ппй тетя!1у Ргем, 2000. Р. 685 — 718. Кивяе1! Р. 3. Оепебсз. 5в ег(. Меп!о Раг1с, Са!1!огп(а. Аг(йяоп зуев!еу (.оп8пзап!пс., 1998. Р. 398 — 399. 7.7.3. Процессинг геномной ДНК у ресничных инфузорий Удивительное явление, напоминающее альтернативный сплайсинг, открыл Д. Прескотт (рис. 7.68). Одноклеточные организмы класса С!1!а(а содержат два сорта ядер; диплоидный микронуклеус, относящийся к зародышевому пути, и соматический макронуклеус. Микронуклеарная ДНК имеет большую длину, сравнимую с длиной хромосом у других эукариот. В ней расположены гены, отделенные друг от друга большими участками межгенной ДНК.
Эти участки составляют до 95 % всей геномной ДНК. Кодируиэщие части (МОЯ) этой ДНК разделены интронами и особыми фрагментами, называемыми 1ЕБ (внутренние элиминируемые последовательности, (п!егпа! е!!пипа(ед яе8шеп1я). Они имеют длину 100--600 пн и на 70- 100 % состоят из Л-Т-пар. Таких 1ЕБ в геноме содержится 100 — 200 тыс. Кодирующие участки М(38 микронуклеарной ДНК перемешаны, поэтому гены в микронуклеусе неактивны. Во время созревания макронуклеуса у инфузорий происходит удаление !ЕБ и внутри- генных последовательностей без синтеза РНК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
