Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 49
Текст из файла (страница 49)
горов у прокариот (рис. 16.7). Мутагенез (п уйго клонированного гена гистона морского ежа и анализ транскриптов, образующихся после инъекции мутантных генов в ооциты Хепориэ, показали, что последовательности ДНК, участвующие в образовании шпилечиой структуры, а также концевая последовательность АССА необходимы для правильной термннации транскрипции. В то же время удаление участков ДНК, следующих за АССА-последовательностью, также приводит к аномальной терминации. Это означает, что наличие общей последовательности, изображенной на рис. 16.7, является необходимым, но не достаточным условием нормальной терминации. В эукариотических клетках присутствуют и две другие РНК-полимеразы.
Полимераза 1 отвечает за транскрипцию рибосомных РНК. Из-за Экспрессия генетического материала высокой скорости процессинга первичных рибосомальных РНК-транскриптов практически невозможно определить сайты истинной инициации транскрипции. Поэтому структура промоторных последовательностей, узнаваемых РНК-полимеразой 1, еще не установлена РНК-полимераза П! участвует в транскрипции сравнительно небольшого числа генов.
Среди них гены тРНК и рибосомальных 58РНК. Полимераза П1 транскрибирует также некоторые небольшие вирусные гены, входящие в семейство повторов, называемых АЬ-повторами, широко распостраненных в ДНК многих приматов. Функциональное значение семейства А(и-транскриптов пока неизвестно. Для выявления регуляторных последовательностей, контролирующих действие РНК-полимеразы Н1, были использованы эксперименты по мутагеиезу )п ч)!го, аналогичные рассмотренным для РНК-полимеразы Н, В этом случае также было найдено, что для эффективной транскрипции необходимо наличие определенных 5'-фланкирующих последовательностей, расположенных вблизи точки инициации транскрипции. В то же время определенные участки последовательности, необходимые для инициации транскрипции при участии РНК-полимеразы П1, были обнаружены также внутри транскрибируемой последовательности.
Эти внутренние участки ДНК узнаются специализированными белками, которые специфически изменяют структуру ДНК и (или) участвуют в фиксации РНК-полимеразы в положении, подходящем для правильной инициации транскрипции. В состав сигналов терминации транскрипции для РНК-полимеразы 1П входит несколько нуклеотидов из кодирующей области гена. Собственно терминация происходит на АТ-богатом участке, который заканчивается двумя или тремя уридиновыми остатками на 3'-конце соответ.- ствующего траискрипта.
Сплайсинг гяРНК -транскриптов Типичная организация транскрипционной единицы РНК-полимеразы П показана на рис. 16.8. О существовании интронов, разделяющих смысловые участки многих генов, кодируюших белки эукариот, уже говорилось в гл. 11. Созревание первичных РНК-транскриптов, включающее удаление интронов (сплайсинг) с образованием цитоплазматических мРНК, может служить в качестве еще одного уровня контроля экспрессии генов. Было обнаружено также, что возможность альтернативного сплайсиига позволяет расширить кодирующий потенциал данной транскрипционной единицы. Сравнение последовательностей на границах 5'-экзон-3'-интрон и 5'-интрон — 3'-зкзон для ряда гяРНК различных типов эукарнотических кле.юк позволило выявить общие для всех случаев пары нуклеотидов (рис.
!6.8). На 5'-коице интрона всегда находится пара О1), а на 3'-конце — почти всегда пара АО. Эти характерные особенности дают основания предположить существование некоторого обще~о механизма точного вырезания интронов и соединения экзонов в ходе созревания гяРНК. Сплайсинг обычно начинается после полиаденилирования транс- крипта и, вероятно, достаточно жестко контролируется. В транскриптах, содержащих ряд интронов, ошибочный сплайсинг, например между 5'-концом одного интрона и 3'-концом второго с удалением соответ- г(7 тб. Регуляция экспрессии генов у эукариога Ниипиашш трамскрипшти, кзпироваиие Листельиые ретуляториыс ТАТА- иемтры последоваюльиссть 5сКонец габт ююиаасиилировамия | Терм»меция транск~ипци» 3»немец ! ! ! Экзем 2 ! 3.
Ко»цевья ! 31Флаикируюв!а» ! ! мек сдпр умша» ! посл вдов а тель месть ! ' псспецоватсль.! посте !5!Ко»; ! девая ! ! меко-! Уюрующаа послсдо- вательиощь 5 .Фяаикяруюша» поы!сдовательищть Экзем ! Обобщеямая последователь»сеть у — у т у — с А с АССТКАС 17412153370,9465!2!1 17 12 22 19 22 11 5 О О 4 15 б 7 !О б !б 13 12 17 12 4 26 1 0 5 4 12 15 12 10 3 б 0 1 2 В 2 0 262015121! 4 11 А В 9 1О 13 24 4 О О 20 27 3 В 15 9 Т10П11355036353205б С Ю 15 10 16 4 1 0 0 2 2 0 б В П С ю 3 7 4 5 24 зв о !3 а 32 а ю п Приведена обобщенная последова- тельность участков сплайсинга.
Эта последовательность выведена на ос- новании сравнительного анализа 38 различных последовательностей на границах между зкзонамн и интрона- ми (данные приведены внизу рисун- ка) Рис. !6.8. Структурная организация типичной транскрипционной единицы, считываемой РНК-полимеразой П (без соблюдения масштаба). Число зкзонов и интронов для различных транскрнпционных единиц варьирует в весьма широких пределах. Показа- на только некодируюшая цепь ДНК.
ствуюшего экзона„-явление чрезвычайно редкое. В каждом случае происходит удаление всех интронов по отдельности. В то же время порядок удаления интронов может быть различным. Этот процесс в данном транскрипте не обязательно начинается с Зс или 5'-концевого интрона. Следовательно, может существовать несколько различных интермедиатов на пути к одной и той же мРНК. В то же время альтернативный сплайсинг действительно имеет место и так же жестко контролируется в соответствии, например, с типом клеток, со стадией развития, а также со стадией инфекции вирусами типа 0!740 или аденовирусами.
По мере детального изучения различных транскрипционных единиц становится известно все большее и большее число примеров альтернативного контролируемого сплайсинга, приводящего к образованию различных зрелых мРНК из одного первичного транскрипта. Альтернативный сплайсинг, вероятно, очень характерен для основных регуляториых генов, например для комплекса Ьт!)тогах У 2»ГОВОРЫа (СМ. ГЛ. !7), В СИСТЕМЕ ИММУНИОГО ОтВЕта У МЛЕКОПИтаЮЩИХ и в организации экспрессии генов нейроэндокринной системы.
Кальцитонин — это полипептидный гормон, продуцируемый клетками щитовидной железы и играющий регуляторную роль в метаболизме кальция. Исследования продукции кальцитоииновой мРНК в культуре клеток опухоли щитовидной железы крысы выявили спонтанные изменения типов мРНК, образующиеся в ходе созревания первичного транскрипта кальцитонинового гена. С использованием рекомби- 218 Экспрессия генетического материала нантных ДНК-зоидов для кальцитониновой мРНК исследователям удалось обнаружить, что различные клеточные линии, производные исходной опухолевой линии, продуцируют различные мРНК, родственные кальцитониновой или СОВ-мРНК (от англ.
са)с)гон(п депе-ге1асед). Один из видов СОР-мРНК в больших количествах присутствует в клетках гипоталамуса, которые в норме продуцируют очень мало собственно кальцитониновой мРНК. С другой стороны, в обычных клетках щитовидной железы производится значительное количество именно кальцитониновой мРНК. Специфический для каждой из желез уровень продукции этих двух родственных мРНК определяется альтернативным сплайсингом, проиллюстрированным на рис. 16.9.
Очевидно, клетки различного типа, входящие в состав сложного многоклеточного организма, способны осуществлять специфический контроль сплайсинга и тем самым обеспечивать синтез сходных, но не идентичных полипептидов, проявляющих различные (но, вероятно, родственные) функции. Механизм сплайсннга и факторы, определяющие его специфичность, пока почти неизвестны. Известно, что молекулы гяРНК исходно связаны с набором так называемых малых ядерных рибонуклеопротеидов (мяРНП).
Судя по всему, каждая молекула мяРНП состоит из специализированных белков, связанных с одним из видов малой ядерной РНК (мяРНК), обозначенных Ш, ()2, ()4, ()5 и (56, содержащихся в ядре в значительных количествах. Изучению мяРНП в немалой степени способствовало обнаружение у больных красной волчанкой (аутоиммунное ревматическое заболевание) антител, специфически взаимодействующих с некоторыми видами мяРНП из различных организмов. Это свидетельствует о высокой консервативности определенных видов мяРНП. Удобной модельной системой для изучения сплайсинга оказались ядра клеток„инфицированных аденовирусом, в которых происходит процесс созревания аденовирусных мРНК. Можно пола~а~ь, что ранний этап экспрессии вирусных генов основан на использовании обычного клеточного аппарата сплайсинга.
Участие в этом процессе мяРНП было выявлено благодаря тому, что антитела к мяРНП, полученные от больных волчанкой, специфически ингибируют ранние этапы сплайсиига при созревании аденовирусной мРНК. Вероятно, наиболее существенную роль в раннем вирус-специфическом сплайсинге играют мяРНП, содержащие мяРНК типа Ш. На ранних этапах сплайсинга аденовирусной гяРНК происходит процессинг по участкам соединения интрои — экзон и экзон-интрон, которые соответствуют структуре обобщенной последовательности, показанной на рис. !6.8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
