Часть 2 (1117911)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

TRANSPOSABLE(MOBILE)EUKARYOTIC DNAPart 2. Rolein gene regulationand genome evolutionПОДВИЖНАЯ ДНК ЭУКАРИОТЧасть 2. Роль в регуляцииактивности генови эволюции геномаV. A. GVOZDEVÇ. Ä. ÉÇéáÑÖÇThe role of mobile geneticelements in gene regulation (promoter alterations,changes of splicing andfunctional domain boundaries) as well in chromosomalrearrangementsand horizontal gene transposition in eukaryoticgenome are considered.© É‚ÓÁ‰Â‚ Ç.Ä., 1998ê‡ÒÒÏÓÚÂ̇ Óθ ÏÓ·ËθÌ˚ı „ÂÌÂÚ˘ÂÒÍËı˝ÎÂÏÂÌÚÓ‚ ‚ „ÛÎflˆËˇÍÚË‚ÌÓÒÚË „ÂÌÓ‚ (ËÁÏÂÌÂÌËÈ ‚ „ÛÎflÚÓÌÓÈ Ó·Î‡ÒÚË, ı‡‡ÍÚÂ‡ÒÔ·ÈÒËÌ„‡ Ë „‡ÌˈÙÛÌ͈ËÓ̇θÌ˚ı ‰ÓÏÂÌÓ‚), ‡ Ú‡ÍÊ ‚ ÔÓˆÂÒÒ‡ı Ó·‡ÁÓ‚‡ÌËfl ıÓÏÓÒÓÏÌ˚ı ÔÂÂÒÚÓÂÍ Ë „ÓËÁÓÌڇθÌÓÏ ÔÂÂÌÓÒ„ÂÌÓ‚.åÓÒÍÓ‚ÒÍËÈ „ÓÒÛ‰‡ÒÚ‚ÂÌÌ˚È ÛÌË‚ÂÒËÚÂÚËÏ. å.Ç.

ãÓÏÓÌÓÒÓ‚‡ÇÇÖÑÖçàÖПредставление о подвижных (мобильных) элементах у эукариот как о кусочках ДНК, способныхперемещаться по хромосомам и размножаться, былодано в предыдущей статье (см. с. 8–14). Отмечалось,что эти перемещения как правило редки, и потенциально подвижные элементы стабильно наследуетсяв ряду поколений, как обычные гены. Были описаны особенности механизмов перемещения двух основных классов этих элементов – транспозонов иретротранспозонов, обусловленные особенностямиих структуры и наличием соответствующих белков –ферментов (транспозазы и ревертазы). Было отмечено, что подвижные элементы не следует рассматривать только как эгоистичную ДНК, представители которой хотят лишь размножиться, паразитируяна ДНК клетки-хозяина, поскольку имеются примеры приспособления подвижных элементов длянужд генома клетки, прежде всего для сохраненияструктурной целостности хромосомной ДНК (см.с.

8–14). Сейчас уже накопилось множество фактови наблюдений, показывающих, что подвижные элементы, внедряясь в гены, могут не только их инактивировать, вызывая мутации, но и способны существенно менять характер экспрессии (работы) гена.Поэтому им приписывается исключительно большая роль как факторов изменчивости в процессахэволюции генома. Существование подвижных элементов является также основой для возникновениякрупномасштабных перестроек структуры хромосом, которым придается большое значение в эволюции геномов.èêàóàçõ àçÄäíàÇÄñàà ÉÖçÄàãà àáåÖçÖçàü êÖÉìãüñààÖÉé ÄäíàÇçéëíà èêà ÇçÖÑêÖçààåéÅàãúçõï ùãÖåÖçíéÇПредполагается, что читатель имеет представление о регуляции транскрипции (промоторах и усилителях транскрипции) гена, мозаичном строениигена из экзонов и интронов, а также о созреванииклеточных РНК при сплайсинге [1, 2].

На рис. 1представлена структура эукариотического гена собозначенным началом транскрипции, а такжеÉÇéáÑÖÇ Ç. Ä. èéÑÇàÜçÄü Ñçä ùìäÄêàéí ó‡ÒÚ¸ 215ДКПРетротранспозонТранспозонДКПИнвертированныйповторЭкзоныУсилитель123ПромоторИнтроны11ДНК23Активация транскрипцииПрекращение транскрипции23РНК121112233Измененаструктура РНК3РНК укороченаРис.

1. Нарушения работы гена в результате внедрения подвижного элемента. ДКП – длинные концевые повторыретротранспозона; квадраты – короткие отрезки нуклеотидной последовательности (10–30 нуклеотидных пар),являющиеся усилителями (красный цвет) или “глушителями” (фиолетовый цвет); сигналы сплайсинга и сайты остановки транскрипции показаны соответственно зеленым крестиком и кружком; красные стрелки указываюттранскрипцию элемента или генаструктуры подвижных элементов.

Интенсивностьтранскрипции может возрастать благодаря взаимодействиям вспомогательных белков с короткими(от нескольких нуклеотидных пар до десятков нуклеотидных пар) участками ДНК – усилителями или“глушителями” транскрипции и ферментом РНКполимеразой, осуществляющей транскрипцию (см.с. 8–14). Внедряясь в ген, подвижный элемент может повредить экзон, разорвав его. В таком случаеген будет лишен возможности кодировать белок.Попадая в район промоторов и/или усилителей,подвижный элемент может нарушать регуляторнуюобласть гена. Наконец, попадая в район интрона,подвижный элемент может оставаться практическибезвредным, поскольку вся последовательность интрона вместе с подвижным элементом будет вырезаться, а соседние экзоны беспрепятственно соединятся друг с другом.При рассмотрении воздействий подвижных элементов на гены не следует забывать, что они транскрибируются и, следовательно, несут собственныепромоторы, а также нуклеотидные последовательности, необходимые для остановки (терминации)транскрипции.

Транспозоны, ограниченные инвертированными повторами, несут собственный гентранспозазы с экзонами и интронами и, следовательно, сигнальные нуклеотидные последовательности, обеспечивающие сплайсинг. В связи с возможной ролью подвижных элементов в эволюциигенома заслуживают рассмотрения конкретные16примеры воздействия. мобильных элементов на работу генов.Сначала рассмотрим влияние внедрений ретротранспозонов, содержащих длинные концевые повторы (ДКП), ограничивающие тело транспозона.ДКП необходимы как для репликации перемещающихся копий ретротранспозона, так и для инициации его транскрипции (см. с.

8–14). ДКП являютсяпромоторами ретротранспозона, причем как ДКП,так и тело ретротранспозона содержат нуклеотидные последовательности, являющиеся усилителямитранскрипции (см. рис. 1). Различия в окружениилевого и правого ДКП, обусловленные примыкающими к ним разными последовательностями (геномная последовательность рядом с левым ДКП или3'-конец тела ретротранспозона рядом с 5'-концомправого ДКП), определяют старт транскрипции влевом ДКП и конец транскрипции в правом ДКП. Врезультате сигнал остановки транскрипции (белыйкружок) не работает в левом ДКП, но функционирует в правом (зеленый кружок). Поскольку нуклеотидные последовательности ретротранспозонов, ав особенности ДКП, насыщены регуляторнымисигналами, обеспечивающими транскрипцию самого элемента, то неудивительно, что перемещениеэтих сигналов в геноме может изменять регуляциюактивности генов.Успешная транскрипция ретротранспозона осуществляется с помощью белков хозяйской клетки,ëéêéëéÇëäàâ éÅêÄáéÇÄíÖãúçõâ ÜìêçÄã, ‹8, 1998взаимодействующих с регуляторными последовательностями транспозона.

Показано, что транскрипция некоторых ретротранспозонов (у мышей,дрозофилы, растений) наблюдается только в определенных тканях и на определенных стадиях развития.Подобные наблюдения позволяют предполагать, чтоспецифичная (в пространстве и во времени) транскрипция ретротранспозона небезразлична для функционирования генома хозяина.Внесение вместе с подвижным элементом новых регуляторных сигналов может привести к сильной активации транскрипции гена хозяина. Еслиподвижный элемент оказался около протоонкогена(см. [1]), то результатом может быть сверхпродукция белка и злокачественное перерождение клетки.Привнесенный элементом регуляторный сигнал,по-видимому, может быть использован в процессеэволюции системы управления рядом генов.

Накоплены факты, показывающие, что в промоторахэукариотических генов обнаруживаются нуклеотидные последовательности, высоко гомологичныетаковым в подвижных элементах. Однако около нихуже нет концевых повторов и обнаруживается несколько нуклеотидных замен по длине последовательности. Подобные наблюдения позволяютполагать, что эволюция генома сопровождаетсяпревращением регуляторных сигналов элемента вобласть промотора-усилителя гена. Так, например,короткие отрезки ДНК в прошлом подвижного ретротранспозона связывают белок-рецептор полового гормона эстрогена в геноме млекопитающих (см.[1] о механизмах действия гормонов).

Нормальноеразвитие позвоночных регулируется, наряду с гормонами, ретиноевой кислотой – производным витамина А, концентрация ее строго регулируется впроцессе развития [3]. Ретиноевая кислота играетогромную роль в формировании пространственнойорганизации организма, участвуя в регуляции активности генов, отвечающих за развитие костей,глаза, мозга. Показано, что белок-рецептор ретиноевой кислоты узнает регуляторные последовательности гена, которые в прошлом также были приобретены при внедрении подвижных элементов.

Этипримеры иллюстрируют использование казалосьбы эгоистичных подвижных элементов для регуляции важнейших процессов формообразования у позвоночных.Отметим также некоторые вредные последствиявнедрения подвижных элементов, помимо потенциальной способности элемента разрушать регуляторную зону гена или разрывать экзон. Своеобразныепоследствия может вызвать внедрение подвижныхэлементов в интрон. Казалось бы (иногда это действительно наблюдается) в результате процессинга исозревания новосинтезированной РНК [1] последовательность интрона вместе с последовательностью мобильного элемента должна вырезаться. Однако элемент может содержать сигнал остановки(терминации) транскрипции, в таком случае моле-ÉÇéáÑÖÇ Ç. Ä. èéÑÇàÜçÄü Ñçä ùìäÄêàéí ó‡ÒÚ¸ 2кула РНК также будет оборвана и лишена экзона 2.Укороченная РНК может оказаться исключительнонестойкой, такая РНК может быстро распадаться,поскольку она лишена присущего ей конца, который, как известно, обеспечивает стабильное существование в клетке информационной РНК.

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.

Список файлов учебной работы