В.И. Иванов - Генетика (1117686), страница 16
Текст из файла (страница 16)
1 вменение же структуры отдельных рибосомных генов в гетерохроматиновых райи пх не столь катапрофично из-за умеренного повторения этих генов в геноме. С ~(зулай стороны, кроссинговер в гетерохроматиновых районах затруднен, что снишсг вероятность неравного кроссинговера, а, следовательно, образование дуплика~ий и делений по рибосомным генам (о неравном кроссинговере см.
в гл. 7). Нали~ис и ~утривидового и межвидового полиморфизма по блокам сатешгитной ДНК в ~ийоне ~ 1ентромеры свидетельствует о том, что эти изменения не столь важны для ее »у~ ~ к~ ~ион ирования. В 7()-ые годы было высказано предположение, что отличительные свойства гете>охроматина обусловлены спецификой его белковых компонентов, поскольку были пйлп ~ы гены, мутации которых подавляют или усиливают инактивацию эухромаи ~ юп ~х генов, попавших в зону гетерохроматина. Как показали дальнейшие исслев)пипия, большое значение имеют различные варианты пострансляционной моди(шкацни гистонов, такие как гипоацетилирование и метилирование (см.
гл, 12). В ~(хи юссе гстерохроматизации участвуют также негистоновые белки типа НР1. ')ухроматин обладает следующими отличительными признаками, которые не ;войстиеппы гетерохроматину. ° ~ ш 1~репаратах имеет более светлую окраску нежели гетерохроматин; ° пюгоит, в основном, из генов с индивидуальной последовательностью основш~ии; ° )зс пл и цируется раньше гетер охро мати новых районов; ° реже участвует в хромосомных перестройках нежели гетерохроматин; ° и отличие от конститутивного гетерохроматина не обладает свойствами соматической коньюгации.
4.2.4. СТРУКТУРА ПОЛИТЕННЫХ ХРОМОСОМ И ХРОМОСОМ ТИПА «ЛАМПОВЫХ ЩЕТОК» Ъ вятские политенные хромосомы у различных видов рода Осокой((а и Сй~гооотиз збразуются в результате многократной репликации хромосом, при которой они не засхолятся, а остаются объединенными силами соматической конъюгации. Такой ~ип рс~ пикации называется эвдоредувлвкацвей. Участки более плотно упакованного хроматина образуют структуры, названные )исками, а между ними находятся участки с деконденсированным хроматином— ис жт)иски (рис. 4.11).
Каждый диск в зависимости от его размера представлен раз~и шым числом хромомер. Хромомеры — структуры, имеющие вид темно окрашен~ ых узелков, хорошо видны в мейотических хромосомах на стадии профазы, а также и сзтцгии интерфазы в политенных хромосомах соматических клеток. Согласно ци~ ологическим данным диски политенных хромосом, особенно крупные, представшюг собой скопления нескольких хромомер. Глино 4. Мниеиуиггяиеяия иигинизичия генами 7З УФ-~ 74ЕЕ Гльф .".е ф Ф , ~Ъ 78!Э ф Уроню ~ ы юлитени и достигаетг у дрозофилы 512 — 1024 нитей «1О г( ДН П (2 — 2'"), что соответствует 9 — !О циклам репликации, а у хирономуса этот показатель еще выше — 2048 — 8192 нитей (1! — 13 циклов).
Длина политенных хромосом достигает 220 — 485 мкм, тогда как длина метафазных хромосом дрозофилы равна 1,5 — 3,2 мкм. Рис. 4.11. Политснные хромосомы В ядрах клеток с политенными хромосомами у дрозофилы имеется структура, называемая хромоцентром, в котором объединены прицентромерные гетерохроматиновые районы всех хромосом силами соматической конъюгации. У-хромосома также расположена в хромоцентре, так как она в основном состоит из гетерохроматина и не имеет нолитенной структуры. Для гетерохроматина характерны: поздняя репликация, нелорепликация прицентромерных районов, а также высокая вероятность разрывов при действии различных мутагенных факторов.
» Политенные хромосомы Рис. 4.12. Транскрипция генов в политснных хро- нредставляютинтереснетолько мосомах с образованием пуфов. (По: Б Анбертс, с точки зрения их организации, и лр, 1994) но и способа их функционирования. Притранскрипции генов ~происходит деконденсация хроматина и, как следствие, образование структур, на- зываемых пуфами (рис. 4.12), На разных стадиях онтогенеза в дисках начинают функционировать специфические для данной стадии гены: хроматин дисков, в ко- торых эти гены локализованы, начинает «расплегаться», что делает возможным их транскрипцию. Декоцденсация хроматина в процессе транскрипции характерна, также для мей- отических хромосом типа «ламповых щеток» (рис. 4.13). Эти хромосомы обнаруже- ны в ооцитах рыб, земноводных, рептилий и птиц на стадии диплотены.
Каждая из двух хромосом бивалента состоит из двух хроматид, поэтому при их коныогации об- разуются протяженные четыреххроматидные структуры, В центре каждой хромати- Чисть д Остщсти щисишки 74 Спзренныехромосомы типа ламповых щеток ивзмв Петли Ось ромосомы Фрагмент отдельной хромосом Хроматин, 10 мкм ' 1- обРазУющий / петлю Небопьщап область кромосомы, видны 4 сестринские - "~ Ось хроматиды 7 Хромвтин, ' Хромомеры, соединпющийг с образованные сильно соседние ~ ! конденсированным крамомеры , , кроматином Рис. 4.13. Хромосомы типа «лам- повых щеток». (По: Апбертс, Брей, Льюис, 1994) 4.3.
ГЕННЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА Основная единица генетической информации — ген, представляющий собой отрезок ДНК, который коцирует РНК или полипептидную цепь. Белки, состоящие из одной или нескольких полипептидных цепей, могут играть структурную или регуляптрную роль, служить рецепторами лля других молекул, выполнять транспортную функцию, катапизировать опрецеленную метаболическую реакцию (если белокфсрмент) или как-то иначе участвовать в жизнецеятельности клетки или организма. цы нахоцится скэффолд, от которого отходят петли хроматина различного размера. Петля среднего размера соцержит 50 — 100 т.п.н., и каждая из них соответствует определенной послецовательности ДН К.
Структуры типа «ламповых щеток» образуются, например, при транскрипции генов рибосомной РНК в ооцитахХепориз. Специфика хромосом типа «ламповых щеток» заключается в том, что они транскрибируются Рюлее активно, чем обычные хромосомы. Это связано с необходимостью накопления значительных количеств генных процуктов в ооцитах. Глина 4. Ллн«ям»погнал тамани ищнл сниткин Сайт Сайт инициации инициации транскрипции трансляции (кап-сайт) аа1 Сайт терминации трансляции поли лироеания Сайт термннации транскрипции ТАТА бокс Рис.
4.14 .Структура р-глобинового гена. (По: Гилберт, 1994) Общая черта строения про- и эукариотических генов — наличие кодирующей области и, расположенных по ее флангам, регуляторных последовательностей. Кодирующие области большинства эукариотических генов имеют экзон-интронную структуру. Исключение составляют, например, гены гистонов и а и б-интерферонов, которые не имеют интронов. Экзоны — кодирующие последовательности — чередуются с некодируюшими последовательностями — интронами (рис.
4.14). Размеры и число экзонов и интронов индивидуальны для каждой мРНК. Как правило, интроны по размерам значительно превышают экзоны (табл. 4 4). Ранее считалось, что интроны — варианты некодирующей, «эгоистичной» ДН К. Однако открытие альтернативного сплайсинга, в процессе которого с одного гена транскрибируется несколько вариантов мРНК, за счет различных комбинаций экзонов и интронов, изменило наше представление о функции интронов. Оказалось, по в некоторых случаях интроны могут функционировать как экзоны, а экзоны — как интроны.
Установлено, что и интронах могут находиться промоторы — участки, с которых начинается транскрип~ сия. Неожиданно выяснилось, что в одном из интронов гена фактора ЪЧП расположен другой («гены в генах»). Таким образом, по мере изучения функций «некодирующей» ДНК «ее эгоистичность> часто оказывается мнимой. Экзоны или их сочетания могут кодировать аминокиспотные последовательности, являющиеся структурными и функциональными доменами белка. Каждый эукариотический ген имеет с обеих сторон от кодирующей области основные ретуляюрные последовательности, выполняющие функции инициации и терминации транскрипции. Однако ретуляторные участки, повышающие и понижающие уровень ~ранскрипции (знхансеры и сайленсеры), могут быть расположены как внутри гена, так и на значительном расстоянии от него.
Некоторые эукариотические гены организованы в кластеры, но у них отсутствуют общие ретуляторные участки, как в оперонах прокариот. К н им относятся, например, гены а- и 11-цепей гемоглобина НЬА. Однако во многих случаях родственные гены расположены в разных хромосомах, например, ген лактатдетидротеназы (Во А— ~ ~а хромосоме 11, а ген (.РН В вЂ” на хромосоме 12. Наряду с функциональными генами у эукариот есть псевдогены, которые, как ~~ранило, не транскрибируются из-за мутаций в регуляторных областях или вследствие изменений н их кодирующей области.
При этом белок, если и образуется, ннлн- Чисгнь Б Общин гинилика 76 гггблинл 4.4. Сраинитсльньш размеры зкзонои н антропов (но М. Сингер и П. Берг, 1998) ИНТРОНЫ ЭКЗОНЪ| — суммарнал длина (и.и. ОРГАНИЗМ 11РОДУКТ ГЕНА Суммарнаи длина (и.и.) Число 30 000 29 000 762 5 100 1 500 14000 432 2 200 !1 28 2 б Человек Человек Мышь Дрожжи (митохондрмм) Мышь Алснозмндсзаммназа Л~~слипопрозсин В (Ъ Глобин Цмзохром Ь 31 500 568 Ди гид рсфслатрслуктаза Э)умзропоэтмн гйлктор Ч)И (1>нбромн (шслк) 1йноксантин-фосФО- )зпбозилзрансферазз и-Интсрферон Рс~ 1с~ пор липополннрш сина низкой ~ 1л о н 1остм <1мзсолин 1нрсоглобулин гР11К Н' 1 угницм~ агнца уриказь Вн ~ сало с~ ~мн 1 562 177 000 970 32 000 582 9 000 18 000 ! 307 4 25 ! 8 Человек Человек Шелкопряд Мышь 0 17 600 5 100 0 40 000 Человек Человек 5!5 100 000 14 4 500 20 000 Фасоль Человек Дрожжи Соя Ш порценая лягушка Кукуруза ! 263 8 500 76 300 б 300 5 >40 ! 7 33 Зсин стен дефектным, не функциональным.
Оцин из вариантов псевдогенон — гак называемые процессированные псеадогены, в которых отсутствуют интроны. Послецнее обстоятельство еще раз подчеркивает значение интронов для образования прем 1'Н К и синтеза нормально функционирующего белка. Наличие нескольких промоторов в оцном гене обусловливает альтернативную ~!занскрипцию, т.е. образование различных изоформ мРНК. Так в гене миодисурофии Дюшенна имеется 8 промоторов, с которых происходит альтернативная транскрипция в разных тканях (серцечных и скелетных мышцах, эмбриональных нейро11ах, коре мозга, сетчатке глаз), что привоцит к образованию в этих тканях различных изоформ цистрофина (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
