И.Ф. Жимулев - Современные представления о структуре гена у эукариот (статья) (1117882)
Текст из файла
БИОЛОГИЯСОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯО СТРУКТУРЕ ГЕНА У ЭУКАРИОТИ. Ф. ЖИМУЛЕВНовосибирский государственный университетОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯMODERN VIEWSON GENE STRUCTUREIN EUKARYOTESI. F. ZHIMULEVA description of the modern views of genestructure in eukaryotes is given. General principles of organization of controlling and structural parts of the gene such as structures ofpromoters, enhancers, introns and exons aredescribed.Статья посвящена рассмотрению современных данных о структуре гена эукариот. Детально описаны принципы организации контролирующей и структурной частей гена: промоторной и энхансерной зон,интронов и экзонов.Ген можно определить как единицу наследственнойинформации, занимающую определенное положение вгеноме или хромосоме и контролирующую выполнениеопределенной функции в организме.
По результатамисследований прокариот, главным образом бактерииEscherichia coli, ген состоит из двух основных элементов:регуляторной части, с которой связывается ферментРНК-полимераза, и собственно кодирующей частигена, в которой с помощью кодонов записана информация о структуре кодируемого данным геном полипептида. Регуляторная часть не транскрибируется, соструктурной части считывается матричная РНК (мРНК).После достижения молекулой РНК-полимеразы участка терминации транскрипции фермент покидает матрицу ДНК и транскрипция заканчивается (рис. 1, а).Промоторы содержат две группы последовательностейс относительно строго фиксированным порядком расположения нуклеотидов, расположенных на определенных расстояниях как от точки инициации транскрипции, так и друг от друга (рис.
1, б ). Хотя следуетподчеркнуть, что однозначность расположения нуклеотидов (консенсус) никогда не достигает 100%.© Жимулев И.Ф., 2000У эукариот гены, так же как и геномы (совокупность генов в гаплоидном наборе ДНК), устроены сложнее. Прежде всего в составе геномов значительно больше ДНК, молекула мРНК содержит информацию нетолько о кодировании белка, но и другую информацию(рис. 1, в; см.
также [3]). Структура регуляторной и кодирующих зон выглядит значительно более сложной.www.issep.rssi.ruОткуда получают информацию об организации генов у эукариот? Основным источником остается методгенетического анализа с привлечением молекулярнобиологических методик. Кроме этого, к настоящемувремени разрабатывается около 30 так называемых геномных проектов, например “Геном человека”, “Геномдрозофилы”, “Геном дрожжей” и т.д. Это, как правило,хорошо финансируемые работы, имеющие целью полную расшифровку ДНК, составляющей геном того илиЖ И М УЛ Е В И .
Ф . С О В Р Е М Е Н Н Ы Е П Р Е Д С ТА В Л Е Н И Я О С Т Р У К Т У Р Е Г Е Н А У Э У К А Р И О Т17БИОЛОГИЯРНК-полимеразанию генного состава геномов, как еще продолжающихся, так и уже законченных, представлены в табл. 1.РНК-полимеразаТаблица 1. Число генов, полученное на основе расчетов или врезультате расшифровки последовательностей нуклеотидов вгеномахаРНК-полимеразаТранскрипцияДНКРНК-полимеразаТерминаторПромоторвыше нижеСтартовая точка транскрипции–10TTGACA+1Пр Доиб мено нваTATAAT16–19 п.н.кодирующаячасть5–9 п.н.СтарттранскрипциивAUGКЭП5'-НТОААААААТранслируемаяобластьСтоп 3'-НТО Поли(А)Рис.
1. Элементы организации транскрипции у прокариот (а, б) и эукариот (в): а – единица транскрипции, содержащая различные элементы гена (из [6,p. 378]); б – схема наиболее типичного промоторапрокариот, имеющего три основных компонента:консервативные последовательности нуклеотидов вположениях −10 и − 35, то есть на 10 и 35 нуклеотидов выше точки старта транскрипции, и точку стартатранскрипции (из: [6, p. 395]); в – схема расположения некоторых функциональных участков в молекуле мРНК эукариот. КЭП – структура, присоединенная с 5'-конца мРНК после транскрипции гена; 5'- и3'-HTO – нетранслируемые области соответственнона 5'- и 3'-концах мРНК; поли(А) – полиаденилированный 3'-конец мРНК (из [3])иного вида.
Например, в проекте “Геном Anopheles gambiae” на первом этапе запланировано получить полныйнабор клонов, то есть коротких отрезков ДНК, в томпорядке, в котором они располагаются в хромосомах.На втором этапе должна быть определена последовательность нуклеотидов в каждом клоне и как результат –во всем геноме. Стратегия других проектов и детали ихреализации описаны в статье В.Н. Сойфера [4].Такие работы наряду с гигантским толчком к развитию методик биотехнологии позволяют многое узнатьоб организации как геномов в целом, так и отдельныхгенов. В частности, можно узнать, как много нуклеотидов содержит тот или иной геном, определить соотношение кодирующей и некодирующей частей гена илисоотношение интронов и экзонов в пределах кодирующей части.
Некоторые результаты работ по определе-18ВирусыПрокариотыб–35ТаксонГрибыЧленистоногиеНематодыМоллюскиХордовыерыбамышьчеловекРастениятабакарабидопсисВидЧисло геновБактериофаг [Х174Бактериофаг λMycoplasma genitaliumBacillus subtilisEscherichia coliSaccharomyces cerevisiaeDrosophila melanogasterCaenorhabditis elegansLoligo peali9*∼ 70*473*4200*4300*6200*12 000∼19 500*>35 000Fugu rubripesMus musculusHomo sapiens70 00070 00050 000–70 000Nicotiana tabacumArabidopsis thaliana43 00016 000–33 000Звездочкой отмечены цифры, характеризующие уже завершенныеработы.Как следует из данных табл.
1, число генов варьирует в широких пределах – от 9 у мелкого бактериофага[X 174 до 19,5 тыс. у небольшого круглого червя нематоды Caenorhabditis elegans. По различным оценкам, число генов у человека варьирует в пределах от 50 до 70 тыс.РЕГУЛЯТОРНАЯ ЗОНА ГЕНАРегуляция транскрипции у эукариот отличается от таковой у прокариот тремя важными особенностями.
Вопервых, у эукариот функционируют три разных типаРНК-полимераз: I, II и III. РНК-полимераза I считывает гены 18S, 28S и 5,8S рибосомных РНК, РНК-полимераза II считывает основную часть генов, кодирующих полипептиды, а также некоторых sn РНК (илималых ядерных РНК), РНК-полимераза III считываетгены 5S рибосомных РНК, транспортных РНК и остальных sn РНК.Во-вторых, РНК-полимераза эукариот не можетсамостоятельно инициировать транскрипцию. Для ееактивирования необходимо большое число белков, называемых общими факторами транскрипции, которыедолжны объединяться в комплекс, прежде чем транскрипция начнется.
Формирование комплекса – этомногоступенчатый процесс, от прохождения этаповкоторого будет в конечном счете зависеть скоростьС О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л , Т О М 6 , № 7 , 2 0 0 0БИОЛОГИЯинициации транскрипции. Во многих случаях регуляторные белки действуют, влияя главным образом напроцесс сборки транскрипционного комплекса.И наконец, в-третьих, большинство регуляторныхбелков у эукариот могут влиять на скорость транскрипции, даже если эти белки связываются с участкамиДНК, расположенными за тысячи пар нуклеотидов отпромотора. Это означает, что любой конкретный промотор может находиться под контролем неограниченного числа регуляторных последовательностей, разбросанных по геному.Рассмотрим организацию контролирующей зоныдля РНК-полимеразы II.
Контролирующей областьюназывают последовательности ДНК, необходимые какдля инициации транскрипции, так и для регулированияее скорости и интенсивности. Поэтому контролирующий район состоит из промотора, на котором образуется комплекс из РНК-полимеразы II и общих факторовтранскрипции, а также многочисленных регуляторныхпоследовательностей, с которыми связываются различные регуляторные белки (рис. 2, а).
Общие факторы транскрипции к настоящему времени очищены ивыделены. Их шесть: TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF и TFIIH. Вместе с РНК-полимеразой II они могутинициировать транскрипцию во внеклеточных системах in vitro. Некоторые из общих факторов транскрипции, в свою очередь, состоят из многих полипептидов.Наиболее интересны TFIID, которые в своем составесодержат белки TBP (TATA-box binding protein) и околовосьми связанных с ними других молекул, так называемых TAF (TBP-associated factors). Сложную организацию имеет комплекс TFIIH. У млекопитающих РНКполимераза II состоит из 12–14 полипептидов, в результате чего молекулярная масса этого комплекса доходит до 600 кДА.
В состав транскрибирующего комплекса входят недавно открытые белки, называемыеSRB (suppressors of RNA PolII) которые связываются сбольшой субъединицей РНК-полимеразы (рис. 2, б ).Эти белки помогают РНК-полимеразе разрушить нуклеосомы и декомпактизовать молекулу ДНК.Давно было показано, что молекула фактора транскрипции TFIIH связана с белками, участвующими врепарации ДНК (так называемая эксцизия нуклеотидов). РНК-полимераза II связана еще с группой белков, которые могут разрушать нуклеосомы и называются семейством SWI/SNF.Процесс сборки комплекса показан на рис.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
