И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 99
Текст из файла (страница 99)
в результате полного определения последовательности нуклеотидов в участке ДНК длиной 2700 тпн, выделеююй из района 34С4-36Л2 второй хромосомы дрозофилы показано, что плотность генов составляет 1 на 13,7 тпн. Эти данные свидетельствуют о том, что средний диск должен содержать 3-5 генов.
Молекулярный и генетический анализ показал, что есть диски с очень большим числом генов, например, блоки из 160-200 идентичных последовательностей генов 58 рРНК, каждая длиной 385 пн, занимают группу из 4 дисков. Сотни копий генов 188 и 288 РРНК локализованы в ядрышковом организаторе, который у многих видов двукрылых выглядит как одиночный диск. Аналогичным образом устроены диски, содержащие многочисленные копии генов гистонов. Единственное проведенное до сих пор генетическое и молекулярное исследование индивидуального диска !рис.
13.9) выявило наличие в нем около 25 генов. Часть из них определяется с помощьк> мутаций, другие обнаружены по их активности в синтезе РНК. Некоторые отрезки ДНК, входящей в состав диска !ОА!-2 !см. рис. 13.9, г), обогащены повторалги, т. е. одинаковыми последовательностями нуклеотидов, встречающимися в геноме десятки и сотни раз. Повторы, найденные в диске 1ОЛ1-2, характерны только для половой Х-хромосомы. Они расположены гнездами по нескольку копий подряд, и эти гнезда распределены вдоль Хзхромосомы примерно в двух десятках районов. Роль этих повторов не выяснена. Можно было бы предположить, как это и делали многие генетики, что гены, расположенные в одном диске.
участвуют в осуществлении какой-то одной функции или находятся ОБП1АЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА е ~~ КВВ ° ВВ ~аа ~ ю ВВВ кюВ ° аю ВЮ ° ° 1ВВ ~ В ° ° 19219 64129 17Ссх Р1 Р)0103 « '«ЗК А 203С10 1.2 Мб Мб Тч ЕЗ М6 1.2 К1 1.1 Э В!49 К.9 М! „,«« ФЮ 59)33 Е1 1.3 .« НАЗ7 9Р!О-!! 9Е!2 9Е!3 !ОАЗ !ОАЯ !ОА(-2 250 !50 ЗОО тпн 100 200 Молекулярном енетнческая организация диска 10А!-2 полнтенцой хромосомы дрозофнлы 1Жнмулев, 1994.
С. 1261: о —. сены. выявляемые с помощью мутации; б — — гены, выявленные оо локализации мгпрнчных РНК; ь —. участки АС-оовторов; . — повторенные участки ДНК; д -- хромосомные пересгройкн (всртнкальные линни с флажками указывают точку разрыва ДНК, стрелка флажка — направленно перестройки); с — диски 9Р!О- Н)А8 изучаемого района; ае — - фнзвческая карта ДНК (граннцы дисков соответствуют нротяженностн ДНК, входящей в тот нлн аной диск, например, диск !ОА1-2 заннмаст около ! 80 тонн з — точки аэволюцнонныхя рюрывов ДНК (указаны сгрелкамн) у блнзкнх видов 2), и'гдм, 2). гсрЫо и О, йудс( под общим контролем, т.
е. функционируют координированно. Однако эта оказалось не так. На рис. 13.9, г) показаны точки разрывов многочисленных хромосомных перестроек, таких как инверсии. делеции и транслокации. С их помощью часть материала диска может быть перенесена в другое место в этой же хромосоме или в другие хромосомы или даже удалена. В результате одна группа генов диска переносится в соседство с другими генами, и целостность генной группировки диска нарушается.
Однако это не отражается на их активности: даже будучи разобщенными, все гены диска функционируют нормально. Вще интереснее оказались результаты эволюционного исследования диска 10А!-2. Клонированные последовательности ДНК, составляющие этот диск у 23, те1гнэоэгис!ег -- основнога объекта исследований, были картированы в хромосомах у других видов. эвалюци- анно разошедшихся около 10 млн лет назад; у 23. ) 1п1ьп О.
гер1его, .О. г)уА'Е У этих видов ДНК диска 10А!-2 оказалась представленной в двух независимых дисках Лтхроыосомьп ДНК между второй и третьей стрелкой слева на рнс. 13.9, 3 у этих видов локализована в одном (тонком) диске, а ДНК из района между третьей и четвертой стрелкой — - в другом 1более толстом) диске. Таким образом, нормально работающая группа генов, заключенных в одном диске у.0. теЬподоя(ег, нормально работает также в составе разных дисков у других видов. Все это свидетельствует об отсутствии функциональной сцепленности различных генов, входящих в состав диска. Оригинальный подход к исследованию организации дисков дает метод трансформации, использование которого позволяет встраивать в геном фрагменты ДНК с известными малекулярно-генетическими характеристиками. Х'зава !3.
ПОЛИТЕР!НЫБ ХРОМОСОМЫ В состав трансформирующих конструкций входят различные фрагменты ДНК: части мобильного Р-элемента, маркерные гены (зтхяу, Ас0з, гены теплового шока, )3-галактозидазы Е. сой). экспрессирующиеся гены плазмиды. Согласно данным электронно-микроскопического анализа, проведенного В.
Ф. Семешиным, в 1О из 13 изученных районов, в которых произошла инсерция, образуется по одному новому диску, возникшему из ДНК транспозона. Последовательности ДНК, заключенные в таких искусственных дисках, полностью сохраняют свою активность: маркерные гены нормально функционируют, а гены теплового шока легко активируются с образованием пуфа.
Эти факты позволяют сделать следующие важные выводы. 1. Поскольку из разнородной в функциональном смысле ДНК образуется единственный диск„очевидно, что вся ДНК подвергается сплошной компактизации, без диск-междискового рисунка. Это означает, что расположение гена в обеих структурах (диск и междиск) не является необходимым и диски функционально не связаны с междисками, т.
е. нет оснований говорить о цитогенетической единице, состоящей из диска и междиска. Если в нормальной политенной хромосоме какой-то из генов, например гол!ь бьш бы связан с прилежашим междиском и эта связь была бы функционально необходимой, то в составе трансформирующей конструкции рядом с компактной ДНК гена готу должен был бы возникнуть междиск.
Аналогичные рассуждения справедливы и по отношению к другим генам, а раз так, то в результате трансформации на месте инсерции должна была возникнуть серия дисков и междисков в соответствии с числом генетических единиц в инсерции. Однако этого не наблюдается. 2.
Все гены, взятые из разных дисков и междисков и даже из ДНК Е. со!з, находящиеся в инсерции, компактизуются в один диск, значит, механизмы компактизации неспецифичны для разных генов. 13.8.2. яяеждиски Участки политенных хромосом, расположенные между дисками (хромомерами), называют междисками (межхромомерами). По данным, полученным на многих видах двукрылых, длина междисков колеблется в пределах 0,05-0,38 мкм, чаще всего 0,1-0,2 мкм, или 0,3 — 3,8 тпн. Количество ДНК, приходящееся на все междискн, составляет 3 — 5% от ее общего количества в политенных хромосомах.
! 2 я'ч 3» ° ° 4 6 ° ч яя »-С ! ЗОО 600 900 ОКГ2 555 пи ОКР! 354 нн Схема распределения мотивов в ДНК междискя 6! С7/6! С8 у дрозофилы !Жимуз!ев, 1994. С. 98): ! — районы прямых и инвертированных повторов; 2 — к-3(НК; 3 — районы связывания топонзомсразы !1: 4 — автономно рсплицирувщисся сяйты; 5 -- участки прикрепления сквффолда; я — — участок встраивания инссрции; ОКŠ— - открытые рамки считывяния; С -- цснтромсря; Т -- тслсмсра О генетической функции междисков еще предстоит узнать, так как до настоящего времени в этой области известно мало.
Было показано, что при инсерции транспозонов в междиски жизнеспособность у гомозигот по инсерциям не изменяется. Не было найдено и какого-то другого мутантного фенотипа, Недавно была выделена ДНК одного из междисков и расшифрована ее первичная структура. Применили следующий оригинальный подход; из ДНК дрозофил, имеющих встройку транспозона в междиск, была изготовлена библиотека клонов, из которой, использовав ДНК транспозона в качестве зонда, выделили ДНК, имеющую фрагменты транспозона и междиска.
Последний фрагмент использовали в качестве зонда для поиска клона ДНК, содержащего полноразмерный междиск. Последовательности нуклеотидов междиска были секвенированы и проанализированы с помощью компьютерных программ. Оказалось, что фрагмент ДНК длиной 1289 пн, заключающий в себе материал междиска, имеет следующие особенности (рис. 13.10): 1. Является уникальным, поскольку в геноме нет других фрагментов, гомологичных ДНК междиска. 2. Обогащен (53,4%) А-Т-парами нуклеотидов. 3.
В его пределах найдено 14 мотивов различных регуляторных элементов и две перекрывающиеся рамки считывания, одна длиной 555 пн, другая — — 354 пн. Один из мотивов гомологичен сайту посадки топоизомеразы П и участку прикрепления ядерного скаффолда. 4. Частота использования кодонов в рамках считывания, найденных в ДНК междиска, отлична от той, которая определяется в генах, ОБН!Аг! И )ИОЛГКУЛЯРНАЯ ГГНЕТИКА 63Е2-3 13.8.3. /7уфы Изобраяссгшя некоторых пуфов в ногшгенцых хромосомах дрозофнлы !Вссйсг.
196". -- Из: гкнмулсв. !994! коднругощих белки у дрозофплы. Это может свидетельствовать либо о том, по гти рамки считывания не гкгдируют информацию для синтеза, либо о том, что они кодируют белки с использованием редких кодонов. Вздутия В полнтенных хромосомах оылн описаны одновременно с политенныяги хромсгсомами: Бальбиани в 1881 г. нашел огромные муфтоподобные вздутия в политенных хромосомах Ль л!ггигггкггя, которые в 1910-19! 2 гг. Х.
Эрхард и г!з. Альвердес назвали кольцами Бальбиани, Одной из выдающихся особешюстей третьей хромосомы дрозофил Пайнтер в 1935 г. назвал серию слабоокрашепных сегмегпов. Эти сегменты обнаруживают поразительное варьированис диаметра, хотя у каждой конкретной личинки их форма и размеры довольно константны !рис. 13.11, !3.12). У некоторых особей они могут быль в трн раза толще, чем остальная гасзь хромосомы, у друтих личинок утошцепий в данных районах нет, в них обычные диски. К. Бриджсс в том же году назвал некоторьгс из вздугий, например в районе 2В, пуфами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
