Том 1 (1129743), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Mol.Biol. 319: 931–942.Strachan T. & Read A. P. (2004) Human Molecular Genetics. New York: GarlandScience.Wolffe A. (1999) Chromatin: Structure and Function, 3rd ed. New York: Academic Press.Структура и функции ДНКAvery O. T., MacLeod C. M. & McCarty M. (1944) Studies on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types. J. Exp. Med.79: 137–158.Meselson M. & Stahl F. W. (1958) The replication of DNA in E. coli. Proc.Natl.
Acad. Sci. USA 44: 671–682.Watson J. D. & Crick F. H. C. (1953) Molecular structure of nucleic acids. Astructure for deoxyribose nucleic acids. Nature 171: 737–738.Хромосомная ДНК и ее упаковка в хроматиновое волокноJin J., Cai Y., Li B. et al. (2005) In and out: histone variant exchange in chromatin. Trends Biochem.
Sci. 30: 680–687.Kornberg R. D. & Lorch Y. (1999) Twenty-five years of the nucleosome, fundamental particle of the eukaryote chromosome. Cell 98: 285–294.Li G., Levitus M., Bustamante C. & Widom J. (2005) Rapid spontaneous accessibility of nucleosomal DNA. Nature Struct. Mol. Biol. 12: 46–53.Lorch Y., Maier-Davis B. & Kornberg R. D. (2006) Chromatin remodeling bynucleosome disassembly in vitro.
Proc Natl Acad Sci USA 103: 3090–3093.Luger K., Mader A. W., Richmond R. K. et al. (1997) Crystal structure of thenucleosome core particle at 2.8 Å resolution. Nature 389: 251–260.Luger K. & Richmond T. J. (1998) The histone tails of the nucleosome. Curr.Opin. Genet. Dev. 8: 140–146.Malik H. S. & Henikoff S. (2003) Phylogenomics of the nucleosome NatureStruct. Biol. 10: 882–891.Ried T., Schrock E., Ning Y. & Wienberg J. (1998) Chromosome painting: auseful art. Hum.
Mol. Genet. 7: 1619–1626.Robinson P. J. & Rhodes R. (2006) Structure of the 30 nm chromatin fibre: AГлава 4. ДНК, хромосомы и геномы 437key role for the linker histone. Curr. Opin. Struct. Biol. 16: 1–8.Saha A., Wittmeyer J. & Cairns B. R. (2006) Chromatin remodeling: the industrialrevolution of DNA around histones.
Nature Rev. Mol. Cell Biol. 7: 437–446.Woodcock C. L. (2006) Chromatin architecture. Curr. Opin. Struct. Biol. 16:213–220.Регуляция на уровне структурной организации хроматинаEgger G., Liang G, Aparicio A. & Jones P. A. (2004) Epigenetics in human diseaseand prospects for epigenetic therapy.
Nature 429: 457–463.Henikoff S. (1990) Position-effect variegation after 60 years. Trends Genet 6:422–426.Henikoff S & Ahmad K (2005) Assembly of variant histones into chromatiin.Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 21: 133–153.Gaszner M. & Felsenfeld G. (2006) Insulators: exploiting transcriptional andepigenetic mechanisms.
Nature Rev. Genet. 7: 703–713.Hake S. B. & Allis C. D. (2006) Histone H3 variants and their potential role inindexing mammalian genomes: the “H3 barcode hypothesis.” Proc. Natl. Acad. Sci.USA 103: 6428–6435.Jenuwein T. (2006) The epigenetic magic of histone lysine methylation. FEBS J.273: 3121–3135.Martin C. & Zhang Y. (2005) The diverse functions of histone lysine methylation.Nature Rev. Mol.
Cell Biol. 6: 838–849.Mellone B., Erhardt S. & Karpen G. H. (2006) The ABCs of centromeres. NatureCell Biol. 8: 427–429.Peterson C. L. & Laniel M. A. (2004) Histones and histone modifications. Curr.Biol. 14: R546–R551.Ruthenburg A. J., Allis C. D. & Wysocka J. (2007) Methylation of lysine 4 onhistone H3: intricacy of writing and reading a single epigenetic mark.
Mol. Cell 25:15–30.Shahbazian M. D. & Grunstein M. (2007) Functions of site-specific histone acetylation and deacetylation. Annu. Rev. Biochem. 76: 75–100.Организация хромосомAkhtar A. & Gasser S. M. (2007) The nuclear envelope and transcriptional control.Nature Rev. Genet.
8: 507–517.Callan H. G. (1982) Lampbrush chromosomes. Proc. Roy. Soc. Lond. Ser. B21: 417–448.Chakalova L., Debrand E., Mitchel J. A. et al. (2005) Replication and transcription: shaping the landscape of the genome. Nature Rev. Genet. 6: 669–678.Cremer T., Cremer M., Dietzel S. et al. (2006) Chromosome territories—a functional nuclear landscape. Curr.
Opin. Cell Biol. 18: 307–316.Ebert A., Lein S., Schotta G. & Reuter G. (2006) Histone modification andthe control of heterochromatic gene silencing in Drosophila. Chromosome Res. 14:377–392.Fraser P. & Bickmore W. (2007) Nuclear organization of the genome and thepotential for gene regulation. Nature 447: 413–417.Handwerger K. E. & Gall J. G. (2006) Subnuclear organelles: new insights intoform and function. Trends Cell Biol. 16: 19–26.Hirano T. (2006) At the heart of the chromosome: SMC proteins in action. NatureRev. Mol.
Cell Biol. 7: 311–322.5Репликация, репарацияи рекомбинация ДНКСпособность клеток поддерживать высокую упорядоченность в море вселенского хаоса зависит от точного дублирования огромного количества генетическойинформации, записанной в химической форме в виде ДНК. Этот процесс, названный репликацией ДНК, должен произойти прежде, чем клетка сможет произвестидве генетически тождественные дочерние клетки. Поддержание порядка требуеттакже неустанного надзора за этой генетической информацией и своевременногоее восстановления, потому что ДНК в клетках часто повреждается поступающимииз окружающей среды химикатами и радиацией, а также перегревами и реакционноспособными молекулами, производимыми в самой клетке.
В этой главе мы описываем белковые машины, которые реплицируют и восстанавливают ДНК клетки.Эти машины катализируют некоторые из самых быстрых и точных процессов,протекающих в клетках, и их механизмы во всем своем великолепии показываютизящество и эффективность химии клеток.Тогда как непродолжительная жизнь клетки может зависеть от предотвращенияизменений в ее ДНК, длительное выживание вида требует, чтобы последовательности ДНК могли изменяться в масштабе смены множества поколений. Несмотряна огромные усилия, которые клетки прилагают ради предохранения своей ДНК,эпизодические изменения в последовательностях ДНК все же происходят. С течениемвремени такие изменения становятся основой генетической изменчивости, на которуюестественный отбор оказывает свое воздействие в ходе эволюции организмов.Мы начинаем эту главу с краткого обсуждения изменений, которые происходятв ДНК при передаче из поколения в поколение.
Затем мы обсудим механизмыклетки — репликации ДНК и репарации ДНК, — которые отвечают за сведениетакого рода изменений к минимуму. Наконец, мы рассмотрим некоторые из наиболеезанимательных механизмов изменения последовательности ДНК, — это механизмырекомбинации ДНК, в том числе и перемещение по хромосомам специфическихпоследовательностей ДНК, названных подвижными генетическими элементами.5.1. Сохранение последовательностей ДНК в ходе эволюцииХотя, как только что было сказано, случайные генетические изменения способствуют длительному выживанию вида, для выживания отдельно взятой особитребуется высокая степень генетической стабильности.
Лишь изредка процессыГлава 5. Репликация, репарация и рекомбинация ДНК 439поддержания неизменности ДНК клетки дают сбой, приводящий к необратимомуизменению в ДНК. Такое изменение называют мутацией, и оно может привестик гибели организма, если произойдет в жизненно важной позиции последовательности ДНК.5.1.1. Частоты мутаций чрезвычайно низкиЧастота мутаций — частота, с которой в последовательностях ДНК происходятзаметные изменения, — может быть определена непосредственно из экспериментов,проводимых над бактерией вроде Escherichia coli — объект, получивший постоянную прописку в нашем кишечном тракте и часто привлекаемый к лабораторнымопытам (о чем было сказано в главе 1).
В стенах лабораторий E. coli делится примерно один раз каждые 40 минут, и одна единственная клетка способна породитьогромную популяцию — несколько миллиардов — менее чем за день. В такойпопуляции возможно обнаружить маленькую долю бактерий, которые перенеслиповреждающую мутацию в определенном гене — если этот ген не требуется длявыживания бактерии. Например, частота мутаций гена, необходимого клеткам длятого, чтобы использовать сахар лактозу в качестве источника энергии, может бытьопределена, когда клетки выращиваются в присутствии иного сахара, напримерглюкозы. Доля поврежденных генов служит заниженной оценкой действительнойчастоты мутаций, потому что многие мутации, по природе своей, молчащие (например, те, что изменяют кодон, но при этом не сопровождаются заменой кодируемой им аминокислоты, или же те, что заменяют аминокислоту, но не затрагивают функцию белка, кодируемого поврежденным геном).
С поправкой на такиемолчащие мутации получается, что индивидуальный ген, который кодирует белоксреднего размера (≈ 103 кодирующих пар нуклеотидов), накапливает мутацию (необязательно такую, которая инактивировала бы белок) примерно один раз в приблизительно 106 поколениях клеток бактерий. Иначе говоря, частота мутаций вбактериях составляет приблизительно изменение 1 нуклеотида на 109 нуклеотидовв одном поколении клеток.Недавно появилась возможность измерять частоту мутаций непосредственнов зародышевой линии клеток более сложных, воспроизводящихся половым путеморганизмах, например нематоды C. elegans. Этих червей, у которых время генерации составляет 4 суток, выращивали на протяжении многих поколений, используясвойственный им способ воспроизводства путем самооплодотворения (обсудим вглаве 22).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
