Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 89
Текст из файла (страница 89)
Репликационные вилки, кажется, дви жутся с сопоставимыми скоростями на всем протяжении Б фазы, так что степень уплотнения хромосомы, видимо, влияет на время инициации репликационных вилок, а не на скорость их продвижения после формированная. 5.3.7. У простейигего вукариотического организвла — почкукгздиксн дрозкжей — то~кеми начала репликации служат вполне определенные последовательности ДНИ 11ронаблюдав картину репликации хромосом зукариот, которая происходит с использованием многочисленных точек начала репликации, каждая из которых активизируется в определенный момент о фазы клеточного цикла, мы обращаем наш 440 Часчь 2. Основные генетические механизмы взор на самую природу этих точек начала репликации.
Ранее в этой главе мы узнали, что точки начала репликации точно определены у бактерий как специфические последовательности ДНК, которые привлекают инициаторные белки, которые затем собирают реплицирующие ДНК машины. По аналогии можно было бы ожидать, что в хромосомах эукариот точки начала репликации тоже будут представлены специфическими последовательностями ДНК. У эукариот поиск последовательностей ДНК, которые несут всю информацию, необходимую для задания точки начала репликации, увенчался успехом при исследовании почкующихся дрожжей 5, сегеиз(ае. Для их идентификации были изобретены действенные методы отбора, в которых используют мутантные клетки дрожжей с повреждением того или иного жизненно важного гена.
Такие клетки способны выжить в селективной среде, только если будут обеспечены ДНК, которая несет функционально активную копию поврежденного гена. Если кольцевая бактериальная плазмида, содержащая этот ген, будет введена в мутантные клетки дрожжей непосредственно, то она не будет способна реплицироваться, потому что ей недостает функционально активной точки начала репликации. Однако если в такую плазмиду встраивать случайные фрагменты ДНК дрожжей, то те редко встречающиеся плазмиды, которым довелось заполучить точку начала репликации дрожжей, будут способны реплицироваться. Клетки дрожжей, которые несут в себе такие плазмиды, способны пролиферировать, потому что они снабжены значимым для жизни геном в такой форме, что его можно реплицировать и передавать клеткам потомства (рис.
3.33). Последовательность ДНК, идентифицированная по ее присутствию в плазмиде, выделенной из таких выживших клеток дрожжей, была названа автономно реплицирующейся последовательностью (Агз). Было показано, что в большинстве своем эти последовательности являются истинными хромосомными точками начала репликации, и тем самым обоснованность стратегии, принятой для их поиска, была доказана. Для почкующихся дрожжей было установлено местоположение каждой точки начала репликации на каждой хромосоме.
Конкретная хромосома, представленная на рис. 3.34, — хромосома П1 дрожжей 5. сегеоЬ1ае — есть одна из самых маленьких известных хромосом, с длиной менее 1/100 от длины типичной хромосомы человека. Ее главные точки начала репликации разнесены в среднем на 30 000 пар нуклеотидов; такая плотность точек должна позволить этой хромосоме реплицироваться приблизительно за 10 минут, если все они активируются одновременно. Как было упомянуто ранее, у млекопитающих точки начала реплика ции отстоят друг от друга значительно дальше, обычно на 100 000 — 230 000 пар нуклеотидов.
В ходе генетических экспериментов над 5. сегепгз1ае были проверены последствия удаления различных точек начала репликации на хромосоме П1. Удаление нескольких из них оказывает небольшое воздействие, потому что репликационные вилки, которые начинают свой путь в соседних точках начала репликации, могут продолжить его в те области, которым недостает своих собственных начальных точек. Однако удаление большего числа точек начала репликации ведет к потере хромосомы при делении клеток, потому что в таком случае она реплицируется слишком медленно.
Многие эукариоты несут избыточное число точек начала репликации, возможно, чтобы гарантировать своевременную репликацию полного генома, даже если некоторые точки начала репликации не справятся со своей задачей. фрагмент дршкжевой ДНК, несущий Ягз-последовательность случайный фрагмент дрохокевой ДНК плазмидный вектор, несущий ген Нгз, неосэгодимый для синтеза Н!з Нгз . Гав МфФЖ130!ф~йф$КМЩ~ ~)ФФЭ1МИЭфУ! 4ааКЭГЭ1фулхйй!Й сегквтивная среда .,е,'фазтз1ф:;,М)в'":- ' ' 'аагн ' 'зач мгка ь К к высокая частота трансформации: клетки содержащие кольцевую плазмидную ДНК, способную рвплицироеаться независимо ст хромосомы хозяина низкая частота трансформжгии: клетки, содвржшцие ппазмидную ДНК, естроившуюся в хромосому дрожжей Рис. 5.33.
Стратегия, принятая для идентификации последовательностей ДНК, достаточнык для запуска репликации. Каждую иэ последовательностей ДНК дрожжей, идентифицированную этим способом, назвали автономно реплицирующейся последовательностью (дгэ), так как онз позволяет плаэмиде, которая ее содер- жит, реплицироваться е клетке-хозяине беэ необходимости включения ее в хромосому клеткн-хозяина. ХРОМОСОМА Рй точки начала репликации :-Икьжьк.ькььы"э~ни" ш жяе~чьктч м~т вв".ьг;.ьитьь;жми.-гььк-кг и "ь'ю кх .'ье тепомера центромврв тепамера 0 100 200 ЗОО Рис. 5.34. Точки начала реплинации ДНК на хромосоме! й дрожжей 5.
сегекаюе. Эта хромосома, одна иэ наименьших среди известных хромосом эукзриот, несет в общей сложности 180 генов Как показано нэ рисунке, она содержит 19 точек начала репликации, хотя они используются с разной эффективностью. Те, что окрашены кросным, обычна используются менее 10% времени, тогда как те, что отмечены зеленым, работают в течение 90 % времени 5-фээы 5.3.8. У зукариот с точками начала репликации связывается большой многосубтоединичный комплекс Минимальная последовательность Д!!К, необходимая для того, чтобы на правлять запуск репликации Д! ! К у дрожжей 5.
сегеггтэтае, была определена путем анализа все более и более мелких фрагментов Д!-!К в эксперименте, приведенном ОНС (комплекс белков, распознающих тачку начала реппикации) К точка начала реппикации 4ф фаск пререпликациоиный комплекс (пред-РК) Рис. Б Зб. Механизм запуска (инициации) репли наци и ДНК у зукар нот. Этот механизм гаранти рует что наждая точка начала репликации будет антивирована только один раз в одном клеточном цикле. Точка начала репликации может быль использована толька в том случае, если на зтом участке ДНК во время б,-фазы сформируется пререпликацнонный комплекс.
В начале 5-фазы циклинзависимые киназы фосфорилируют различные репликационные белки, вызывая и разборку пререплнкационного комплекса, и запуск репликации ДНК. Новый пререпликационный комплекс не сможет сформироваться в точке начала репликации до тех пор, пана клетка в очередной раз не вступит в б -фазу, мирования пререпликационных комплексов (О,-фаза, когда активность Сг))с низка) и второй момент для их активации н последую>пего демонтирования (Я. фаза, когда активность Ссцс высока).
Поскольку эти две фазы клеточного цикла взаимно исключают друг друга и наступают в предписанном порядке, каждая точка начала репликации может запускаться один и только один раз в течение цикла деления клетки. БЗ.9. Идентификация последовательностей ДНК, определяющих зелуск )зелликпции у млеколитек>щих, окезвлпсь нелегким делом По сравнению с ситуацией у почкующихся дрожжей определение последова тельностей ДНК, которые задают начальные точки репликации у прочих эукариот, далось гораздо труднее. Недавно, однако, удалось идентифицировать специфические последовательности ДНК у человека — каждая несколько тысяч пар нуклеотидов в длину, что достаточно для формирования точек начала репликации. Эти точки продолжая>т функционировать, будучи перенесены (методами рекомбинации ДНК) в иные области хромосомы, если при этом они попадают в область, гле хроматин относительно разуплотнен.
Одна из таких точек начала репликации принадлежит к группе генов ~3-глобина. При нормальном положении этого участка в геноме его функция зависит главным образом от отдаленных последовательностей ДНК (рис. 5.37). Как сказано в главе 7, такая отдаленная ДНК необходима для экспрес сии всех генов в группе (З-глобина, а ее влияние и на транскрипцию, и на функцию точки начала репликации может объяснять длительный период деконденсации структуры ее хроматина. — бо 000 нуклвотипных пар ч точка начала рвппикации е от А"> 6 ур депеции ДНК а любом иэ этих участков инактивируют отмеченную точку начала рвппикации Рис. $.37. Делеции, которые инактивируют точку начала репликации у человека.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
