Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 37
Текст из файла (страница 37)
В этом случае увеличение числа копий данного гена„вероятно, достигается путем многократной инициации синтеза ДНК в од- Рсеу.гвцц.ч актрессци гг нла 121 Неамппифицированы вза хза Амплифиц Рис. 41ЛЗ. Схема пропесса амплификаиии генов хорионических белков к36 и кЗВ. (1сергог1исед вйЬ репп1кяоп Ггогп СЬ1аЬо!гп К. С1епе агпрййсайоп г1пг1пд деие1оргпспь Тгепдк В1ос- Ьепь Бег 1982, 7, !61.) ном и том же репликационном пузыре, благодаря чему возникают множественные сайты инициации транскрипции соответствующих генов (рис. 38.16 и 41.13). В последние годы появилась возможность вызывать амплификацию специфических областей генома культивируемых клеток млекопитающих.
В некоторых случаях последовательное применение увеличивающихся доз селективного агента приводит к амплификации специфического гена в несколько тысяч раз. Так, у онкологических больных, получавших метотрексат (противораковый препарат) „развивалась устойчивость опухолевых клеток к этому лекарству. В основе этой лекарственной резистентности лежит амплификация гена дигидрофолатредуктазы, которая сама по себе является точкой приложения в терапевтическом действии метотрексата. Спонтанно произошедшая амплификация генов ш что, т.е. в отсутствие экзогенных селективных агентов, может закрепиться в геноме при соответствующем давлении отбора.
Перестройка генов иммупоглобулипов Один из наиболее интересных и сложных вопросов, вставших перед биологами в последние десятилетия, был связан с генетическими и молекулярными основами множественности антител (см. тл. 55). Кроме того, благодаря достижениям в области иммунологии было показано, что клетки иммунной системы человека, дифференцируясь, производят антитела с одной и той же специфичностью, но с различными эффекторными функциями. В последние несколько лет исследования ряда лабораторий внесли весомый вклад в понимание генетической основы множественности антител и регуляции экспрессии генов иммуноглобулинов в ходе развития и клеточной дифференцировки.
Как описано в гл. 39„нуклеотидиые последовательности, кодирующие ту или иную белковую молекулу, в геноме млекопитающих часто оказываются разделенными на отдельные сегменты, непосред- ственно не связанные между собой. Впервые раздельная локализация фрагментов одного и того же гена была продемонстрирована на примере сегментов ДНК, кодирующих вариабельный и константный домены легкой цепи молекулы иммуноглобулинов (антител). Иммуноглобулины, как описано в гл. 55, состоят из двух различных полипептидных цепей— легкой (1.) и тяжелой (Н) (рис. 55.3).
Как 1.-, так и Н- цепи имеют на Х-конце вариабельные (Ч) и на С- конце константные (С) участки. Вариабельные области ответственны за распознавание антигенов (чужеродных молекул), а константные — за эффекторные функции, определяющие дальнейшую судьбу комплекса антиген — антитело. За формирование молекулярной структуры иммуноглобулинов отвечают три несцепленных семейства генов. Два из них кодируют легкие Х- и к- цепи и одно — тяжелъге цепи иммуноглобулинов. Каждая легкая цепь детерминирована тремя отдельными сегментами — вариабельным (Ч ), соединительным (Я„) и константным (С,). Гаплоидный геном млекопитающих содержит около 500 различных Ч,-сегментов, 5 — б 1,-сегментов и, вероятно, 1О или 20 С,-сегментов.
При дифференцировке лимфоидных В-клеток Ч,-сегмент переносится с дистального участка данной хромосомы ближе к 1 - и С„- сегментам. Такая перестройка хромосомной ДНК позволяет осуществить транскрипшпо всех трех сегментов в виде единого первичного транскрипта РНК-предшественника, образующего после процес- синга зрелую молекулу мРНК легкой цепи иммуноглобулинов данного вила.
Перестановка различных Ч,-, 1с- и С„-сегментов в геноме позволяет иммунной системе организма создать чрезвычайно разнообразную библиотеку антигенспецифических молекул иммуноглобулинов. Такие перестановки при образовании генов легких цепей называют Ч— Я-соединением. Тяжелая цепь кодируется четырьмя сегментами: Ч„, В (от англ. Й~егя1у — разнообразие), 1н и С„. Вариабельная область тяжелой цепи образуется при соединении Чн-„ Лн- и Р-сегмеитов. Образовавшая ׄ— 0 — Уи-область ДНК в свою очередь соединяется с одним из восьми С„-генов.
Эти С„-гены (С„, С„ С„З, Сг1, С,2Ь, С„2а, С„и С,) определяют классы и подклассы — 1яМ, 1аО, 1яА и т. д.— иммуноглобулиновых молекул (см. гл. 55). Пример перестроек и процессинга, приводящих к образованию тяжелой цепи С,2Ь, представлен на рис.
41.14. В результате дифференцировки В-клетки, секретирующие антитела против определенного антигена, получают возможность секретировать антитела различных классов, характеризующихся одинаковой антигенной специфичностью, но различной биологической функцией. Различные классы иммуноглобулинов построены из одинаковых легких цепей и Ч„- областей тяжелых цепей, но содержат различные С„- 122 Сн» Шарнирсн2 Снз 4Д -ш4- 4ЙЙБи= '. — ",. '-" ьч ьч сч 0 3 С„С,З С,3 Счяв '..=. -' ВИЙ1ЧОЭ С СЗ С! С2Ь С2» С Сплайсинг рчиРН К ~ . первичного гранок рипта ь чоз с„ с С2»С / '' ,2Ь-мРНК ЕЧОЗ С 2Ь Рис. 41.14. Рекомбинационные события, ведущие к образованию гюлноценного гена т2Ь-нммуноглобулиновой ~яжелой цепи.
А. ДНК клеток зародышевой линии до перестроек. В гсноме клеток зародышевой линии часть вариабельной области (Ч) молекулы кодируется кластером из по крайней мере 50 ~снов, каждый нз которых обладает собственной короткой лидерной последовательностью (Е). Кластер 0-генов кодирует большую часгь третьей гипервариабельной области. Н» некотором расстоянии расположены четыре Я-сегмента, завершающие колнрующую Ч-область. На расстоянии около 8000 п.о. от Я-сегментов расположен ген С„- - первый из кластера генов С-области. Гены в С-обл»стн прерываются неколирующими последовательностями.
Экзоны этой области структурно совпадают с доменами и шарнирным участком соответствующей аминокислотной последовательности. Б. При первой перестановке по одному сегменту каждого кластера (Ч, 1), 1) объединяются в единую структуру, формируя полноценную транскрипционную единицу р-епни. Транскрипт представляет собой копию показанного на рисунке гена. При удалении интронов образуется р-мРНК. содержащая непрерывную колирующую последовательность. В.
При второй перестановке, отвечающей этапу переключения тип» тяжелой цепи, делегируются сегменты С„, С, 3 и С„1, а Ч - О - 3-сегмент вместе с частью 3 С„-интрона переносится к С, 2Ь-гену. После завершения транскрипцйи интроны удаляются и формируется у 2Ь-мРНК. содержащая непрерывную копирующую последовательность. (Кергооцсе»1, и1!Ь рспп!аз(оп, (гош Мо1аааг»1 (ч. Ч.
АззешЫу о»" 1шшппоа!оЬп!»п Ьеачу сЬ»1п аепез. 1ч)ашге 1980, 286, б59.) Переключение классов В онтогенезе иммуноглобулин-секретирующих В-клеток н их клональных производных, включая окончательно дифференцированные клетки плазмы, последовательность синтеза и секреции иммуногло- области тяжелых цепей. Следовательно, единичная В-клетка и ее клоповые производные способны претерпевать «переключение классов» продуцируемых иммуноглобулинов. Переключение классов вызывается перестройкой ДНК другого типа, происходящей при дифференциации иммунной системы. Следует подчеркнуть, что соединение У- и 3-сегментов для экспрессии легкой цепи и соединение сегментов У вЂ” 1:) — У тяжелой цепи по стадии развития и по времени предшествуют перестройкам ДНК, вызывающим переключение классов синтезируемых иммуноглобулинов. булинов начинается с 1яМ, затем переключается на синтез 1яА нли 1ВО и т.д.
В геноме клеток зародышевой линии Зн-сегменты непосредственно соседствуют с Си-генами и, таким образом, при произошедшей перестройке Ъ|„—  — Зн-сегментов возможна прямая транскрипция предшественника мРНК для р-цепи, не требующая каких-либо дополнительных перестроек. Однако при последующей днфференцировке для переключения синтеза 1яМ на 1яА У— 1:) — 3-область должна быть подвергнута перестановке для соединения с С„-геном. Только после этого становится возможным синтез предшественника мРНК а-цепи, содержащей тот же самый антигенспецифичный вариабельный участок. Порядок расположения восьми тесно сцепленных С„-генов следующий: С„, С„, С,З, С„1, С,2Ь, С,2а, С. и С,. Порядок переключения синтеза классов во времени повторяет физический порядок расположения С„- генов — слева направо.
В большинстве изученных на Рс гэ'лу«л экспресса« ю««« сегодняшний день случаев перестройки, связанные с переключением классов иммуноглобулинов, судя по всему. представляют собой делеции С„-генов, расположенных между У вЂ” О.— 3-областью и 5'-концом присоединяемого С„-гена.
Пример рекомбинационных событий или перестановок, приводящих к образованию полного С.,2Ь- гена. приведен на рис. 41.!4. Вначале происходят пересз ановки, связанные с образованием Ъ'— 0--)-области„а затем перестройка или делеция соответствующих С„-генов. Последовательности С- участков гена соответствуют доменам, расположенным в области «шарнира» (гл.
55). Промежуточные последовательности или интроны удаляются из первичного транскрипга при сплайсинге„механизм которого рассмотрен в гл. 39. Описанная комбинаторика сочетаний отдельных сегментов со всей очевидностью значительно увеличивает закодированный в геноме объем информации. Эзот механизм не только обеспечивает множественность вариантов структур вариабельных областей, но позволяет закрепить полезные перестройки при изменении функции клеточной линии в ходе клеточной дифференцировки. Кажущийся сложным процесс перестройки ДНК при развитии и дифференцировкс клеток может быть объектом достаточно простой регуляции, основанной на своевременной индукции и репрессии специфических сшивающих белков.
узнающих высококонсервативные последовательности, фланкирующие соответствующие кодирующие последовательности. Транскрипционный контроль В гл. 39 дано определение промотора как тако~ о участка последовательности гена, с которым должна связываться РНК-полимераза„чтобы начать транскрипцию с соответствующего сайта. Промоторные последовательности точно определяют, где РНК- полимераза начнет транскрипцию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
