Lenindzher Основы биохимии т.3 (1128697), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Если повернуть этот участок на 180' в плоскости рисунка вокруг центрзльной точки, то он будет читаться точно так же, как до поворота. Такой тип симметрии характеризуется осью симметрии аиюрага норлдка. Большинство проверенных последовательностеи модификации-рестрикции обладают симметрией второго порядка Рестрихтируюшая эндонуклеаза Нтй П расщепляет абе цепи в середине этого участка в любой ДНК, в которой эта последовательность не метилирована. Будучи расщепленной таким образом, чужеродная ДНК не мажет быть исправлена и поэтому не может реплицироваться.
ГЛ 27, ДНК: СТРУКТУРА ХРОМОСОМ И ГЕНОВ 881 В дальнейшем под действием других клеточных нуклеаз такая ДНК разрупзается до мононуклеотидон В табл. 27-7 приведены специфические последовательности, атакуемые типичными рестриктируюшими эндонуклеазами 1обозиаченными символами) из разных индов бактерий. Каждая из узнаваемых таким ферментом последовательностей обладает симметрией второ- Таблица 27-7. Спецпфичипсп исвптпрык рсстрвктирующпх эвдпвуплспз и Образует тупые концы Нул бп 5" -С-Т-Ру-Рп — А-С- 3' 3' -С-4 — Рп — Ру-Т-С- 5' т Орп 1 5' -С-Т вЂ” Т-А-А вЂ С Э' 3' — С-А-А — Т-Т-С- 5' Образует выступающие концы Есп И1 5' -С-А — А-Т-Т вЂ С Э' 3' — С вЂ” Т вЂ” Т вЂ” 71 — А — С вЂ” 5' Есп ПП 5' -51-С-С-51-С-С-Ы- 3' 3' -Н-С-С-Н-С,-С-Н- 5' т азэв ЙП -А-А-С вЂ” С-Т-Т- э' 3' -Т-Т-С-С-А-71- 5' " Жирной красной тсчвой сбозввчсля ось слммсэрвл второго порвдвв, врзслммл стрелвлмв псввэлпы мсств расщепления. Кряслымя звсэдочзлмл увязаны места мсэллврпвзвяя 1сслв слв известны) в ортаввзмс, яз которого данный фермент выделен: наелерьпщ 1зу1излэа для Нм 411 я Нм ЕПУ, Е, сол для Есо И! я Есо ИП в Наятордлиз расщл15эслэа для Нра П.
Ри-пурин, Ру- ллрлмядяя, Н-А яля Т. го порядка В зависимости от типа ресгрихтирующей эндонуклеазы в месте расщепления двухцепочечной ДНК образуются либо «тупыев, т.е. заполненные концы 1как в случае списанной выше Нупс1 1В, либо выступающие концы (примером может служить зндонуклеаза Есо 1Ц нэ Е соф В последнем случае два перекрывающихся конца называют липкими, поскольку они способны образовать друг с другом коыатлементарные пары оснований.
Было подсчитано, что последовательности из шести нуклеотидов с осевой симметрией второго порядка могут встречаться в любой ДНК независимо от внла с вероятностью 1: 4000. Поскольку молекулы ДНК бактерий состоят из миллионов нуклеотидных пар, вероятность того, что любая бактериальная ДНК расщепится хотя бы один раз любой данной рестриктирующей зцдонуклеазой, очень велика Однако клетка-хозяин защищает свою собственную ДНК путем метилирования одного или нескольких оснований в последовательности, подверженной рестрикции; метилированная последовательность не связывается с ресгриктируюшей эндонуклеазой и потому ие расщепляется.
У разных видов бактерий обнаружено уже свыше 130 различных рестрнктирующих зндонуклеаз. Некоторые бактерии содержат больше одного набора модифицирующих метилаз и рестриктирующих энлонуклеаз. Однако ДНК вирусов бактерий научились с помощью ряда способов преодолевать рестрикционную защиту клеток их хозяев. Некоторые вирусные ДНК содержат разного рода модифицированные основания, которые позволяют им избегать расщепления рестриктирующими эндонуклеаэами клетки-хозяина, в которую они попали.
Модифицирующими группами в таких вирусных ДНК служат метильные, гидроксиметильные и глюкозильные группы. Другие вирусы в ходе эволюции приобрели такие последовательности в ДНК, которые не содержат участков, узнаваемых некоторымн рестрнктирующими эндонуклеазамл.
Рестриктируюпше нуклеазы оказались 882 чАстыу, мехАнизмы пеРедАчи ГенетическОЙ инФОРмАции исключительно полезными в качестве инструмента в генетических исследованиях, поскольку оии позволяют воспроизводимо осуществлять расшепление обеих цепей ДНК в строго определенных точках. Обнаружение ферментов с такими свойствами открыло новую эру в биохимии геков.
Благодара рестриктирующим эндонуклеазам, многие из которых в настоящее время производятся фирмами и поступают в продажу, стало возможным целенаправленное разрезание и картирование хромосом; эти ферменты стали также необходимым инструментом при определении нуклеотидных последовательностей ДНК.
РестриктируюШие эндонуклеазы позволили начать работы по встраиванию генов одного организма в геном другого (гл. 30). Ученым, открывшим явление рестрикции ДНК, изучившим природу действия рестриктируюших эндонуклеаз и показавшим возможность их использования для вырезания генов; Вернеру Арберу из Швейцарии, Гамильтону Смиту и Даниэлю Натансу !оба последних из США) в 1978 г.
была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине. 27.25. Эукариотические ДяхК содержат многократно повторшошиеся последовательности оснований Прокариоты обычно содержат только одну копию ДНК на клетку, и почти во всех случаях в каждой молекуле ДНК присутствует лишь одна копия любого гена. Кроме регуляторных и сигнальных последовательностей в прокариотической ДНК встречается довольно мало молчаших, т.е. нетранслируемых, участков.
Более того, между каждым геном и аминокислотной последовательностью !или последовательностью РНК), которую этот ген кодирует, существует строгая коллинеарность !рис. 27-27). Организация генов в эукарнотической ДНК и в структурном, и в функциональном отношении гораздо сложнее. В ДНК мыши, например, были обнаружены фрагменты, присутствующие в ней во множестве копий. Когда попытались определить, насколько распространены такие фрагменты, получили удивительные результаты. Оказалось, что 1О;,' мышиной ДНК состоит нз повторяющихся миллионы раз коротких (менее 1О пар оснований) последовательностей. Это так называемые высоколовторлющиеся лоследовавельносви.
Еше 20 мышиной ДНК представляют собой участки, повторяющиеся не менее !000 раз и обозначаемые как умеренные новиоры. Оставшиеся 70 ДНК состоят из уникальных, т.е. неповторяющихся последовательностей, а также из последовательностей, повторяюшихся всего лишь несколько раз. Наиболее высокоповторянициеся последовательности называют сателлитной ДНК; считается, что они представляют собой нетраислируемые участки. Подобные эксперименты были прове- левы и на многих других эукарнотических организмах. В настоящее время создается впечатление.
что все эукарнотические хромосомы содержат повторяюшиеся последовательности ДНК (повторы), в то время как у прокариот они, как правило, отсутствуют. Число высоко- и умеренноповторяющихся последовательностей варьирует у разных видов эукариот. 27.26. Некоторые эукариотические гены присутствуют во множестве копий Некоторые гены присутствуют в клетке в большом количестве копий, по крайней мере на определенных этапах жизненного цикла.
Наиболее ярким примером может служить набор генов, кодирующих четыре рРНК, встречающийся в нормальной соматической клетке во множестве копий. Яйцеклетки амфибий способны еше дополнительно увеличивать число генов для трех нз четырех РРНК. Это вызвано настоятельной необходимостью, поскольку после оплодотворения эти клетки претерпевают очень быстрый рост н деление, в ходе которого им требуется много рибосом для синтеза всех клеточных белков.
В большом количестве присутствуют также гены, кодн- 353 ГЛ 27. ДНК: СТРУКТУРА ХРОМОСОМ И ГЕНОВ Т С СС С А Т С Опнтр С симметрии 5' 3' рующне гисгоны,— вплоть до 1ООО копий в ряде эукарнотических видов. Эмбрионы иа ранних стадиях развития должны очень быстро синтезировать гистоны в процессе своего ускоренного роста. Гены, кодируницие кератины-белки, составляюгцие основу перьев, также содержатся в геиоме цыплят в большом числе копий. Можно было бы ожидать, что гены, кодирующие другие белки, встречающиеся в очень больших количествах в ряде клеток и тканей эукариот (например, гемоглобин, сывороточный альбумнн, коллаген или яичный альбумин), также будут присутспювать во множестве копий.
Оказалось, однако, что это не всегда так. Большинство эукариотических генов на- А С С С Т А С С С Т А С С С Т З' 5' А ходится в виде одной илн очень небольшого числа копий. 27.27. Эукиркотическни ДНК содержит большое число пвлнндромои У эукариотической ДНК есть еще одна характерная особенность, которая состоит в том, что она содержит множество (возможно„тысячи) палиндромов. Палинцром (от греч.
«бежать назадв)-это слово или предложение, которое одинаково читается как слева направо, так и справа налево. Вот два примера'. АЫе юаз 1 еге 1 еаег Е1Ье Мас)ып, ьч Ыеп Гпт Аг)апь Слово палиндром используется в биохимической генетике для обозначения участков эукариотической ДНК, в которых обнаруживаются обращенные поюпоры нуклеотидных последовательностей с осевой симметрией второго порядка, напоминающие короткие последовательности, узнаваемые рестриктирующими эицонуклеазами. Пример такого участка приведен на рис. 27-28. Рис. 27-25.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
