П. Зитте, Э.В. Вайлер, Й.В. Кадерайт, А. Брезински, К. Кернер - Ботаника. Учебник для вузов. Том 2. Физиология растений (1134216), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Nature 408, 796 — 815.хромосом величиной в несколько мегабаз,составляют почти 60 % ядерного генома. Этообъясняет гораздо большее число геновArabidopsis thaliana (25 498 генов, см. табл.7.2) в сравнении с животными одноуровневой сложности, у которых такого родаобширные дупликации в геноме отсутствуют (плодовая мушка Drosophila melanogasterимеет 13 601 ген, круглый червь Caenorhabditis elegans — 19099 генов).• Главная причина различий в величине ядерных геномов заключается, однако,в доле высокоповторяющейся и большейчастью некодирующей ДНК, которая уочень больших геномов может составлятьбольше 90 %. Таким образом, в маленькихядерных геномах гены расположены наменьшем расстоянии друг от друга, чем вбольших. Они не равномерно распределены на молекуле ДНК хромосомы, а сконцентрированы в определенных областях,между которыми расположены более илименее обширные области некодирующейДНК.Повторяющиеся последовательностинаходятся, во-первых, в виде блоков мно1Предполагают, что современная мягкаягократных тандемных повторов короткихпшеница возникла путем гибридизации Triticumпоследовательностей или в отдельных,топососсит (2« = 14) с эгилопсами: Aegilopsлибонемногочисленных копиях, но тогдаspeltoides и Aegilops squarrosa.
Таким образом, из 42распределенные по многочисленным учахромосом Triticum aestivum только 1/3 ДНК присткам на хромосоме (рассеянные повторянадлежит собственно пшеницам, а 2/3 ДНК —ющиеся последовательности). Тандемныеэгилопсам. — Примеч. ред.7.2. Генетические основы развития | 2 4 3:1^^^^1^ш^^^^^^^^^^^^Ш^^^^^^^Часто гены называют по фенотипу мутантов, которые привели к их открытию. Обозна-чение фенотипа мутанта пишется наклонными строчными буквами.
Пример: у мутанта попphototropic hypocotil соответствующий (мутировавший) аллель называется nphV, немутировавший ген NPHX. Он кодирует апопротеин NPH1фоторецептора nph 1, для которого позже былопредложено название фототропин (см. 8.3.1.1).У прокариот для обозначения генов дикого типа также используется трехбуквенный кодс наклонными строчными буквами, при этомгены одного оперона снабжаются часто одними тем же кодом и добавленными прописнымибуквами для различения отдельных генов (например, /ас-гены, это гены лактозного оперона Escherichia coli; lacZ кодирует энзимр-галактозидазу, lad кодирует репрессорныйбелок для lacZ; /ас-оперон, ср. также бокс 7.3,рис. С и учебники по микробиологии или молекулярной генетике).
Гены дикого типа снабжаются верхним индексом в виде знака «плюс»(например, lac*); для обозначения мутировавшего аллеля, однако, не употребляется знак«минус». Обозначение белков у прокариот следует, как правило, также другой традиции:трехбуквенный код, но только первая буквапрописная (пример: VirA — это белок, кодируемый v/УА). Фенотипы также снабжаютсятрехбуквенным кодом, но с прописной начальной буквой и без наклона (например, His*для штамма, который способен к биосинтезугистидина).
Мутантные фенотипы могут снабжаться верхним индексом в виде знака «минус» (например, His" для мутанта, которыйуже не может образовывать гистидин).Обозначение мутировавших или соответственно немутировавших аллелей иластидного генома и хондриома следует традиции для прокариот.1Из этого правила есть исключения. Так,если гены АР\ и API принадлежат к разнымсемействам транскрипционных факторов, тогены AG и AGL1, AGL2 и др.
— к одному семейству. — Примеч. ред.1Если получено несколько разных мутаций в одном и том же гене, для их обозначения используют арабские цифры через дефис:ар 2-1, ар 2-6 или ag-\ ag-4 и т.п. — Примеч.ред.Обозначение генов и белков экономичнымспособом записи себя вполне оправдало. Приэтом со временем для различных организмовутвердились различные традиции.
Поскольку речьидет не об исторически закрепившихся обозначениях, в этой книге для всех эукариотическихорганизмов употребляется единообразная терминология, аналогичная той, которая была принята для Arabidopsis thaliana (см. бокс 7.1).Немутировавшие аллели генов (называемые также генами дикого типа) обозначаются тремя наклонными прописными буквами,мутировавшие — тремя наклонными строчными. Кодируемые генами белки обозначаютсятремя прямыми прописными буквами (только для белков мутировавших аллелей не используют никаких традиций).
Если речь идет оголопротеине, то только для апопротеина используют прописные буквы, голопротеин обозначается тремя прямыми строчными буквами. Если имеется семейство генов, то его члены обозначаются либо арабскими цифрами(1,2, 3, ...)' либо прописными буквами(А, В, С, ...). Шрифт при этом не наклонный.Пример — фитохром (см. 7.7.2.4):PHYA — обозначает ген фитохрома А дикоготипа;phyA — обозначает мутировавший аллельгена фитохрома А;PHYA — обозначает апопротеин фитохрома А;phyA — обозначает голопротеин фитохрома А(апопротеин + связанная группа, вданном случае светопоглощаюшаягруппа фитохрома, фитохромобилин).некодирующие повторы последовательностей находятся в области центромеры и вобласти теломер (см.
2.2.3.2). Теломеры образуют концы хромосом. У двухцепочечноймолекулы Д Н К З'-конец немного длиннее,чем 5'-конец (З'-выступ), и гибридизуетсяв условиях локального плавления двойнойспирали теломерного конца с комплемен-тарной последовательностью противоположной цепи. Благодаря этому на концехромосомы образуется петля (шпилька), скоторой связываются, вероятно, специфические белки, стабилизирующие эту структуру.
Это дает возможность клетке отличать«настоящие» концы хромосом от ненастоящих, которые возникли вследствие двух-244| ГЛАВА 7. ФИЗИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯБокс 7.3. Создание трансгенных растенийВ середине 70-х гг. XX в. с открытием рестрикционных эндонуклеаз (ферменты прокариот, которые гидролизуют двухцепочечныемолекулы ДНК в строго определенных местахпоследовательности ДНК (рис.
А, В)) в биологических науках наступила фаза генетической инженерии. Под этим термином понимают спектр методов направленного изменениянаследственной информации. Если рекомбинантная ДНК внедряется в живую клетку итам стабильно интегрируется в геном (как правило, в ядерный геном, у эукариотических растений, однако, смотря по обстоятельствам,также и в пластидный геном), то возникаетгенно-инженерно измененная клетка, у прокариот или соответственно одноклеточных —непосредственно генно-инженерно модифицированный организм. У многоклеточных изпервоначальной генно-инженерно модифицированной клетки сначала нужно регенерировать организм, все клетки которого несут генно-инженерное изменение. Независимо оттого, идет ли при этом речь о гене из того жевида, из другого вида, гибридном гене (ген,составленный из участков различных организмов) или о синтетическом гене, говорят отрансгенном организме.Трансгенные растения со времени их внедрения в середине 80-х гг.
XX в. стали в биологии очень важными объектами исследований,на которых можно изучать прежде всего вопросы физиологии обмена веществ и развитияи выявлять функции генов. В многочисленныхместах в этом учебнике приводятся данные,полученные на трансгенных растениях. Одновременно трансгенные растения имеют боль-Рестрикционная эндонуклеаза EcoRI5I.®^,Ж_Ж_.онT S ^ ^ - I S ^ - ^ Ч - ^IAIGIАIАIТIIТIIIСIIТIIТIIАтIIАIсIIIGI4-^ --чгтIIАно^®^®^®^®^®^®^®''^®3'ТРестрикционноерасщепление5'Рестрикционнаяэндонуклеаза EcoRIV® ^ ® ^ О НIAIGTIСIIIIII®4,jeoB^j&5'-ВыступГгЛIА1IIА5'-ВыступIно^®^®^®^®''^®^3'ITITIСIIIGI)Z".онIТIIАIНО^®^®i3'к-Рис. А. Ферментативный гидролиз ДНК.Рестрикционные эндонуклеазы II типа распознают короткие участки последовательностей в двухцепочечных молекулах ДНК и гидролизуют («режут») обе молекулы ДНК, чаще внутри последовательности узнавания, в строго определенном месте. Рестрикционная эндонуклеаза EcoRI (Есоот Escherichia coli) «узнает» палиндромную (т.е.
идентичную, находящуюся соответственно в направлении 5'—>3' на обеих цепях ДНК) последовательность GAATTC и гидролизует специфично вобеих цепях между гуанозином и аденозином (стрелки) соединение между З'-ОН-группой рибозы и фосфатной группой. В результате этого симметричного расщепления ДНК-рестриктаза EcoRIпроизводит два одноцепочечных комплементарных конца, которые характеризуются выступом,включающим 4 нуклеотида на обоих образовавшихся 5'-концах. Такие выступающие концы можно использовать, например, для гибридизации с другими молекулами ДНК, также «разрезанными» с помощью EcoRI (см.
рис. В)7.2. Генетические основы развития |Плазмидная ДНКРестрикционноерасщепление5'->3'245ДНК организма,который нужноисследоватьРестрикционноерасщепление•ОННОГ™2н2о Щелочнаяфосфатаза5'-НОНО-5'->-3'-ОН•онЛинеаризированнаядефосфорилированнаяплазмида-ОННОКлонируемыйрестрикционныйфрагмент1.
Образованиекомплементарныхпар оснований2. ДНК-лигазаФосфодиэфирнаяРис. В. Принцип клонирования целевойсвязьДНК с использованием плазмидноговектора.Кольцевая двойная цепь ДНК плазмидыгидролизуется с помощью той же рестрикционной эндонуклеазы, которая использовалась для получения клонируемого фрагмента ДНК («рестрикционныйРекомбинантнаяплазмидафрагмент»).
На образовавшихся 5'-концах возникают короткие фосфорилированные нуклеотидные выступы (см. рис.А). В то время как открытый (линеаризиОдноцепочечныйрованный) плазмидный вектор дефосразрывфорилируют, на клонируемом рестрикционном фрагменте оставляют 5'-фосТрансформацияклетки-хозяинафатные группы. После смешивания лии репликациянеаризированного вектора и рестрикционного фрагмента образуются комплементарные пары оснований (англ. annealing) между плазмидным вектором и клонируемым рестрикционным фрагментом (наряду с образованием собственных пар внутри плазмидной ДНК иДНК рестрикционного фрагмента).
Благодаря ферменту ДНК-лигазе при отщеплении воды фосфатные группы соединяются с соседними З'-ОН-группами с образованием фосфодиэфирныхсвязей (рис. 1.4) («лигирование»). Там, где напротив друг друга стоят две ОН-группы, лигирование не происходит. Тем не менее образовавшаяся рекомбинантная плазмида довольно стабильна, чтобы выдержать внедрение в бактериальную хозяйскую клетку (трансфекция, чаще путемэлектропорации).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
