Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Длинные диспергированные повторы состоят из 5000 — 7000 пар оснований и представлены в количестве 1000 — 100 000 копий на гаплоидный геном. Они фланкированы с обоих концов прямыми повторами длиной в 300— 600 пар оснований (рис. 38.8). Во многих случаях длинные повторы транскрибируются РНК- полимеразой 11 в виде молекул мРНК, содержащих такие же кэпированные 5'-концы, как и мРНК. Короткие диснергироваяные повторы представляют семейства родственных, но отличных друг от Лпмммый Вмстмртпроввммый повтор (й-т свопм пвр осмоввммй) ай'в авс Прпыыв повторы (3ОО-ййй пвр всмовывтй) Рис. 38.8. Схема длинного диспергированного повтора. Отмечено расположение на концах повтора коротких прямых повторов (аЬс) и соответствующих комплементарных участков (а'Ь'с').
друга фрагментов длиной от единиц (нескольких пар) до нескольких сотен пар нукнеотидов. Короткие повторы активно транскрибируются либо как компоненты интронов, либо под контролем ДНК- зависимой РНК-полимеразы Ш как самостоятельные элементы (см. гл. 39). Наиболее многочисленным семейством коротких диспергированных повторов в геноме человека является семейство А1в, насчитывающее около 500000 копий на гаплоидный геном, что составляет 3 — 6% от общего размера генома человека.
Повторы этого семейства (а также их аналоги у животных) транскрибируются и в составе гяРНК, и в виде дискретных молекул РНК, включая хорошо изученные 4,5Б-РНК и 78-РНК. Такого типа последовательности высококонсервативны как внутри данного вида, так и у разных видов млекопитающих. По своей структуре короткие диспергированные повторы, в том числе члены семейства А1и, напоминают длинные концевые повторы ретровирусов (?.ТК).
По-видимому, это мобильные элементы, способные как встраиваться, так и вырезаться из различных участков генома (см. ниже). ИЗМЕНЕНИЯ И ПЕРЕСТРОЙКИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА Изменения последовательности пуриновых и пирнмиднновых оснований, вызванные заменой, удалением или вставкой одного или более нуклеотидов, могут привести к изменению продукта данного гена — в большинстве случаен белка. Последствия подобных изменений (мутаций) генетического материала описаны в гл. 40.
Рекомбинации хромосом Гомологнчные хромосомы прокариот и эукариот могут обмениваться генетическим материалом. Обмен илн рекомбинации происходит в клетках млекопитающих главным образом при мейозе. Этому событию предшествует попарное выстраивание гомо- Организация и репаикаиия ДНК 71 логичных хромосом, причем, как правило, этот процесс происходит с очень высокой точностью. Процесс кроссинговера схематически изображен на рис, 38.9.
Он заключается в эквивалентном взаимном обмене генетической информацией между гомологичными хромосомами. Если гомологичные хромосомы несут различные аллели одного и того же гена, то в результате кроссинговера может произойти заметное и наследуемое изменение признаков. В редких случаях, когда при конъюгации гомологичные хромосомы располагаются друг относительно друга не совсем точно, может произойти неравный кроссинговер, в результате которого будет иметь место неэквивалентный обмен информацией. При этом одна из хромосом теряет часты енетической информации и, следовательно, несет делецию.
Вторая хромосома получает большее количество генетического материала и, следовательно, несет вставку или дупликацию (рис. 38.9). Неравный кроссииговер у человека показан на примере гемоглобинов, названных Лепоре (1.ероге) и анти-Лепоре. Он может происходить в тандемных участках повторяющейся ДНК, например в последовательностях глобиновых генов нли же в последовательностях более представительного семейства повторов ДНК (рис. 38.
10). Этот феномен ответствен за увеличение или уменьшение числа копий повторов данного семейства. Хромосомная интеграция Некоторые бактериальные вирусы (бактериофаги) способны рекомбинировать с ДНК хозяина таким образом, что ДНК бактериофага встраивается в линейной форме в бактериальный геном.
Интеграция бактериофага происходит по механизму, пред- Рвс. 38.9. Процесс кроссинговера гомологичных хромосом и образование рекомбинантных хромосом. Ау Ь ЮЬ 1У анти-Лапора Ф Оу Ау а Оу Ау Оу Ау $8 Лап ори Рвс. ЗВЛО. Неравный кроссинговер в области структурных генов гемоглобинов человека. Продукты неравного кроссинговера: глобиновые гены типа дельта-бета Лепоре и бета-дельта анти-Лепоре.
В приведенных примерах показано расположение кроссоверных областей. (Кергоднсед, и4й репшзз1оп, Ггогп Сакена Я В., %еаФегаИ Р.Я. р О-1йа1ажпиа: Тыне Гог геаррга1за!? 1.апсег 1974, 2: 133.) Г,швд 38 Транспозиции Генная конверсия С В А ставленному в упрощенном виде на рис. 38.11. При этом имеют место разрыв и соединение обеих молекул ДНК с соблюдением полярности. Следовательно, интеграция сопровождается линеаризацией— переходом кольцевой молекулы ДНК бактериофага в линейную форму. Известны два механизма интеграции генома бактериофага с бактериальным геномом. Если ДНК бактериофага содержит участки, гомологачные бактериальной ДНК, используется механизм, аналогичный рекомбинации гомологичных хромосом.
Другой вариант интеграции осуществляется бактериофагами, которые синтезируют белки, направляющие процесс специфического связывания определенных участков последовательности (сайтов) бактериальной хромосомы с негомологичными сайтами в фаговой ДНК. Интеграция с помощью такого механизма носит название «сайт-специфической». Многие вирусы животных, особенно онкогенные вирусы, могут встраиваться в геном млекопитающих либо непосредственно, либо, в случае РНК- вирусов через ДНК-транскрипты.
Интеграция вирусной ДНК в хромосомы животных, как правило„не является сайт-специфической. Ряс. ЖИ. Встраивание кольцевого генома (содержащего гены А, В, С) в хозяйскую молекулу ДНК (содержащую гены 1 я 2) и порядок чередования генов в рскомбинантной цепи ДНК.
В эукариотическом геноме имеются небольшие элементы ДНК, не являюшиеся провирусами, но способные самостоятельно вырезаться из хозяйского генома, а затем встраиваться в различные его участки, влияя при этом на функции прилегающих последовательностей ДНК.
Эти подвижные (мобильные) элементы, которые иногда называют «прыгающая ДНК», могут перемещать фрагменты хромосомной ДНК н таким путем глубоко воздействовать на процессы эволюции генома. Как указывалось выше, семейство коротких А)п-повторов характеризуется наличием структурного сходства с концевыми последовательностями ретровирусов, благодаря которым последние могут встраиваться в геном млекопитающих и покидать его. Прямым доказательством транспозиций других небольших элементов ДНК в геноме человека явилось открытие так называемых «працессироваиных генов» иммуноглобулинов, а-глобинов и некоторых других. Процессированные гены идентичны или почти идентичны последовательностям зрелых мРНК данных генов.
Онн состоят из нетранскрибируемого 5'-участка гена, коднрующей области без интронов и ро1у А-последовательности на 3'-конце. Появление процессированных генов можно объяснить только интеграцией обратных транскриптов соответствующих зрелых мРНК. Судя по всему, единственным возможным способом внедрения таких обратных транскриптов является транспозиция. Действительно, оба конца процессированных генов фланкируются короткими повторами, сходными с теми, которые имеют мобильные элементы низших организмов. Некоторые вз процессированных генов содержат случайным образом распределенные изменения последовательности, накопившиеся в ходе эволюции. Подобные изменения часго приводят к образованию юлвепве- (бессмысленных)-кодонов, препятствуюших экспрессии (см. гл. 40). Такие процессированные гены называют нсевдогеиами. Кроме неравного кроссинговера и транспозиций существует и третий механизм быстрых изменений генетического материала.
Одинаковые последовательности гомологичных или негомологичных хромосом могут формировать случайные пары, а несовпадающие участки — удаляться. В результате происходит закрепление определенного варианта повторов данного семейства. Этот процесс получил название генной конверсии. Диплоидные клетки эукариотическнх организмов (в том числе человека) после прохождения 8-фазы клеточного цикла содержат тетраплоидный набор хромосом. Каждая из сестринских хроматид (хромо- Организация и реляикиция ДНК Рис. 38.12.
Обмен мюкду сестринскими хромвтилвми у человека. Окраска хромосом по Гимзв после двух циклов репликации в присутствии бромдезоксиуридиив. (Соштеху о(' Б. %о1й впд 1. Водусо1е.) сомных пар) содержит одну и ту же генетическую информацию, поскольку обе они — результат полуконсервативной репликации родительских ДНК- молекул. Между этими генетически идентичными хроматидами может происходить кроссинговер.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
