Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 183
Текст из файла (страница 183)
Гены, которые включаются и выключаются вместе при различных условиях, скорее всего, работают в клетке совместно: они могут кодировать белки, входящие в состав одного мультисубъединичного комплекса, или белки, выполняющие сложную скоординированную функцию, например, репликацию ДНК или сплайсинг РНК. Описание гена с неизвестной функцией путем его группировки с известными генами, обладающими таким же транскрипционным поведением, иногда называют «виной в соучастии», Кластерный анализ используют для анализа профилей экспрессии генов, лежащих в основе многих интересных биологических процессов, включая заживление ран у людей (рис. 8.74).
Помимо наблюдения за уровнем мРНК, соответствующим каждому гену генома, ДНК-чипы имеют множество других применений. Например, их можно Ф Зй х а О 3- ХО 30 Ф х с х хО Ф о 1~1 Ф х О. а М Д л хх хх хх тттт а аоуууууссоос й о 3'3 счо ао счсч В д л х й 3 >. Я Я о о й х й сс с о о х о а 3О й О3 О3 о й х о л о ~ в й В о О3 Ф о й а о с ,3 ~ н х сс ~ с х х х 3\ у х й о 30 о Х Ф н о х о й а Ф о й О3 .О с й 0 Ф с о х ~ й а х Я Х 3 30 хо в О О. В ао с СΠ— 30 Ф 0 й с сйу аао л х л а х. о х СО Х В а с я х х а й са х ой 30 а О х *52 о й с Ф ас ы о с в х О' й йв$ ххй Вво хдд Ф 3- В Ф т о о Лб В х х х о „„о 3О 3- О ООО 33 О х ох у й х л у. ~ о х ох% О 3- в х 3О а о й Ф х В В я а В Х й о 5 о "5В а ~' Б сйх - х т хсх х й в % й О х Ф а Ф х й х а о о с Ф й х аут 5ОО ~.и х х Ф л х й сс й В ю ссй й у х аь с 3О й О О3 О3 й оса а со 3О оей х В О.
л х хсо т в о Р~х В лс с о в а х х х о о х х о о в н х В х х с х Ь В о й й 3 й о— с д л Ф Ь О н й л л н х В Ф а х П3 а х В вол о. о 0 Ф 0 2 х н в ХЗ а ОО в Ф й в с о х ОД О О а 3 33 о х с с й о х й В о О3 Х 3- В о х й а Х В о с н о Ф а и с х и х й о а х х й В о в й $ Ф Л д .О О\ х о в х н х о 3 й О3 Х О3 Ф х х а х В Х 35 с й х йо ю о в В ;, СО О3 С' СО ! х й сс а о" О3 а 333 а н дИ й ~ т .
° ~й, .5 Ф о х О д н О\ О О о й В х с Ф 3 Ф О' Ос 3О Х П\ д с й Ф т Я Уд х в у В й 05 О3 ,О В й в х х Х 3 х о о т Х Ц х й -'0 а й й й Ф л*о ййух 3 В й ° 3 й й а о ах О х 0 х тй в л у а а с а со о йх. а о В й О с * ов у д оХ„ Ф сас й О Н П3 О т 0 й > с 85. Изучение экспрессии и функционирования генов; 8(5 использовать для слежения за ходом репликации ДНК в клетке (см. рис. 5.32) и, в сочетании с иммунопреципитацией, для определения участков генома, занятых регуляторными белками данного гена (см.
рис. 7.32). Микрочипы также можно использовать для быстрой идентификаг1ии вьшывающих Гюлезгти микробов путем гибридизации ДНК инфицированных тканей с чипами, содержащими последова тельности геномной ДНК больших наборов патогенов. 8.5.2О. Анализ экспрессии генов в одной клетке выявляет бИОЛОГИЧЕСКИй »»Шумя Описанные выше методы мониторинга мРНК дают средние уровни экспрессии каждой мРНК для большой популяции клеток. Используя флуоресцентный репортерный белок, чья экспрессия находится под контролем интересукяцего про мотора, можно точно измерять уровни экспрессии отдельных клеток. Такие новые подходы выявили удивительный уровень вариабельности в пределах отдельных клеток однородной популяции, часто называемый биологичесхич шумом.
Эти исследования также показали, что в популяциях присутствуют отдельные субпопуляции, чье существование было бы не замечено, если бы рассматривали среднее по всей популяции. Например, бимодальное распределение уровней экспрессии указало бы на то, что клетки могут существовать в двух различных состояниях (рнс. 8.75). Тогда средний уровень экспрессии популяции был бы промежуточным между ними. Поведение отдельных клеток имеет важное значение для понимания биологии, например, указывая на то, что некоторьк клетки постоянно и очень быстро переходят из одного состояния в другое. В настоящее время существует два подхода для мониторинга экспрессии генов в отдельных клетках. Во первых, живые клетки можно поместить на предметное стекло и наблюдать в флуоресцентный микроскоп.
Преимущество этого метода состоит в том, что определенную клетку можно наблюдать во времени, измеряя изменения экспрессии. Во вторых, в проточной цнтометрии разбавленный раствор клеток пропускают мимо источника света н измеряют ныл енсивность флуоресценции отдельных клеток, когда они проходят мимо детектора (гм. рис. 8.2). Достоинством этого метода является то, что лгожно точно измерять уровни экспрессии множества клеток, но проточная цитометрия не позволяет наблюдать определенную клетку во времени, слеловатшгьнгь она лишь дополняет микроскопические методы. Рнс.
8.75. Различные уровни экспрессия генов отдельных клеток в популяцнн бвктернн Е. соя. В данном эксперименте в клеткн бактерий ввелн двэ различных репортерных белка (однн, флуоресцнрующнй, — зеленым, другой — красным), контролируемых коп ней су»ного промоторэ. Прн освещении некоторые клетки экспресснруют только одну копию гена, н, следовательно, выглядят кросными нлн зелеными, тогда как другие клетки экспресснруют обе копии н выглядятжелтымш Этот эксперимент также пакэзывзет разные уровни флуоресценцнн, что говорит о различных уровнях экспрессии генов в пределах на первый взгляд однородной популяции клеток. (М.
В. Е1ош(ц, А. 3. 1.е»1 не, Е. О. 5188(э аль Р. 5. 5»чэ( и, 5сгелсе 297: 1183-1186, 2002. С любезного разрешения нздэтел ьствэ ААА5.1 886 Часть Ш. Методы Заключение Генетика и генетическая инженерия предоставляют эффективные методы изучения функционирования генов как в клетках, так и в целых организмах. В классическом генетическом подходе случайный мутагенез сочетается со скринингом для идентификации мутантов, обладающих дефектами в определенных биологических процессах. Затем эти мутанты используют для локализации и изучения генов, ответственных за этот процесс.
Функции генов также можно установить при помощи обратной генетики. Методы инженерии ДНК могут быть использованы для изменения генов и введения их в хромосомы, где они становятся постоянной частью генома. Если для переноса генов используют оплодотворенные яйцеклетки (в случае животных) или тотипотентные растительные клетки в культуре, можно получить трансгенные организмы, экспрессирующие мутантный ген и передающие его по наследству. Для клеточнои биологии особенно важны методы крайне специфического изменения клеток и организмов, позволяющие уловить влияние на клетку или организм изменения отдельного белка или молекулы РНК. Многие из этих методов стали применять для изучения функций генов в масштабе генома.
Создание библиотек мутаций, в которых каждый отдельный ген организма систематически удален или нарушен, предоставляет незаменимые инструменты для исследования роли каждого гена в продуманном молекулярном механпзме, дающем начало жизни. Такие методы, как ДНК-чипы, позволяют одновременно наблюдать за экспрессией тысяч генов, что дает нам подробные и всесторонние «снимки» динамического поведения генной экспрессии, лежащего в основе сложных клеточных процессов.
Задачи Какие из этих утверждений соответствуют действительности? Обьясните почему 8.1. Поскольку моноклональнос антитело узнает только специфический анти- генный сайт (зпитоп), оно связывается только с тем белком, против которого оно было создано. 8.2. Благодаря неотвратимости технологического прогресса кажется неизбежным, что в конце концов чувствительность методов детекции молекул превысит йоктомольный уровень (1О г«моль).
8.3. Поверхностный плазмонный резонанс (ЯРК) измеряет константы ассоциации?г,„и диссоциации?г, молекул в реальном времени, используя небольшие количества немечсных молекул, но он не дает информации, необходимой для определения константы связывания. 8.4. Если в каждом цикле ПЦР удваивается количество ДНК, синтезированной в предыдущем цикле, то 10 циклов увеличат содержание ДНК в 10з раз, 20 циклов — в 10ь раз, а 30 циклов — в 1О" раз. Решите следующие задачи 8.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
