Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Напротив, в случае делеции ОК(. уровень транскрипции гена Ядэ 4 составляет 1-3т,' от нормального, а при обычном картировании гиперчувствительных участков удается выявить все, кроме участка ДНК, затронутого делецией. Очевидно, различные гиперчувствительные участки по-разному влияют на процесс транскрипции гена ддэ 4. Судя по всему, наиболее отдаленный (дистальный) участок необходим для изменения структуры хроматина в области протяженностью около 500 п.н. Наличие этого участка-необходимое условие инициации транскрипции. Второй участок в последовательности ДНК, вероятно, также требуется для нормального осуществления транскрипции, однако он едва лн непосредственно вовлечен в изменение структуры хроматина. Таким образом, представленные результаты свидетельствуют о том, что так же, как и в случае прокариотических генов, участки ДНК, предшествующие последовательностям зукариотических генов, необходимы для регуляции экспрессии этих генов.
Однако в отличие от прокариотических генов некоторые из этих участков могут использоваться для регуляции структуры хроматина, в то время как другие могут участвовать в регуляции структуры самой ДНК, выступая в качестве необходимых компонентов в процессе точного взаимодействия РНК-полимеразы с ТАТА-последовательностью перед началом транскрипции гена. Был выдвинут целый ряд правдоподобных и даже взаимно не исключающих друг друга гипотез относительно функционального значения 5чфланкирующих последовательностей.
Характерно, что все они основаны на представлении об участии специфических регуляторных Рнс, 16.13. Крестообразная шпнлечная структура, которую может принимать 5'-фланкирующая область ДНК гена й. Считается, что образование водородных связей между комплементарными участками первой н второй днстальной Последовательности (см. рнс. 16.4) может делать сгруктуру такой двойной шпильки достаточно стабильной. т я с с с т с с я с с-с с-с с-с с-с с-с -10$ с-с -47 — — лсс сс г —— сс сс с-с с-с с-с сс с-с с-с т с с с с я с с Л т 224 Экспрессия генетического материала белков, которые пока еше не были идентифицированы. Вышеупомянутые регуляторные гипотезы включают следующие предположения: 1.
Гиперчувствительные участки ДНК могут возникать за счет действия регуляторных белков, специфически связывающихся с определенными последовательностями, вытесняющих эти последовательности из контакта с нуклеосомами. В результате структура данного участка ДНК меняется таким образом, что он становится аномально чувствительным к расшецлению ДНК-азой 1. 2. Гиперчувствительные участки могут содержать особые последовательности, которые сами по себе способствуют локальному изменению конфигурации ДНК.
Так, первый и второй дистальные участки, расположенные с 5'-конца по отношению к ТАТА-последовательности гена г)г (рис. 16.4), содержат инвертированные повторы, которые могут формировать альтернативную крестообразную структуру (см. рис. 16.13). 3. Гиперчувствительные участки могут содержать последовательности или находиться рядом с последовательностями, которые способствуют переходу ДНК из В- в У форму. Такой переход будет изменять число правосторонних витков спирали и таким образом способствовать образованию открытой структуры. Этот эффект может сказываться на достаточно отдаленных участках спирали и тем самым обеспечивать необходимое изменение структуры ДНК в области инициации транскрипции.
Согласованная регуляция экспрессии генов Несцепленные гены в клетке могут подвергаться согласованной регуляции для обеспечения эффективного ответа на такие внешние факторы, как присутствие в среде гормонов, рост ткани за счет клеточной пролиферации, стрессовые факторы, типа голодания или теплового шока. Ключ к пониманию механизмов, обеспечивающих согласованную регуляцию, может быть найден при сравнении 5'-фланкирующих последовательностей согласованно регулируемых транскрипционных единиц. Примеры, приведенные в табл. 16.3, указывают на то, что для генов, подверженных согласованной регуляции, характерно наличие сходных коротких последовательностей, расположенных на различном расстоянии от точки инициации транскрипции.
В ряде случаев с помощью анализа мутантов показано, что такие общие последовательности действительно необходимы для индукции. Так, в дрожжевом гене ЬВ 4 в 5'-концевой области содержатся три очень сходных по структуре повтора, которые присутствуют также в других генах биосинтеза аминокислот, Для предотвращения индукции гена в ответ на аминокислотное голодание необходима делеция всех трех повторов, которая в то же время не сказывается на обычном конститутивном уровне экспрессии гена ЬЬ 4.
Синтез небольшого числа белков в ответ на тепловой шок (выдерживание при температуре выше физиологической) является характерной защитной реакцией практически любых эукариотических клеток. В случае 0гозор61!а гены, кодируюшие такие белки, подробно охарактеризо- 7.' гомологвв с обобщенной последова- тельностью Геп Регуляция Обобшеппая последовательность Организм Положения А ОТОАСТС Т Дрожжи 61з 1 -334, -319 — 170, -73 -99, -33 -195, -183 -139, -88 — 190, — 65 Индукция амино- кислотным голоданием 89 78 89 грг 5 щр 70(87А77 Ьзр 70(87С1) йзр 83 пзр 26 Ьр 27 Ьзр 68 Ар 23 Ьзр 22 Поздние хорионовые гены: 401 18 Средние хорионовые гены; 292 10 СТХОААТХТТСТАОА ПгоаорМ1п — 62 85 Иидукцнв тепловым шоком — 74 -62 — 68 -61 -75 — 147 92 85 69 62 85 Т СОТОАА ТТ ТАТ Т С С Шелкопряд 'гА.
ро1урйешпз) — 87 Экспрессия в период хориоге- неза 80 — 87 58 ТОАТАХХХААТТ Т А ТХААОАООААХААОАСОА1чСАТОА Репрессия глюкоко ртикоидами Человек -486 Проопиоме- ланокортнн ММТЧаа 67 Мышь -392 Инлукция глюко- кортнкоидами -392 Крыса Индукция глюко- кортикоидамн Стероид-инззу- цируемые белки яичного белка Гормон роста 95 — 140 -142 — 140 Курица Кональбумнн Лизоцим Овальбумин ААААТОООС 100 78 89 * Остаток, отмеченный звездочкой, отсутствует в одной пз последовательностей. *а Вирус рака молочной железы у мышей.
Отмеченная последовательность находится со стороны 5чхонца РНК внутри областп вирусного длинного концевого повтора. по разгрызая е.н., уасабз н. Г., Вплел Е.д, 1933 хазпге, 301, 463. от точки вввцпацнн вирусной Таблица. 16лй Наборы согласованно регулируемых генов, содержащих общие 5зконцевые повторы Экспрессия генеенческого маиернала 226 наны. 5'-Концевые области этих генов проявляют значительное структурное сходство, Обобщенная последовательность, характерная для генов этого типа, представлена в табл.
16.3. При введении одного из клонированных генов теплового шока йер 70, содержащего неповрежденную 5'-концевую последовательность, в культуру клеток млекопитающих наблюдалась транскрипция этого гена в ответ на тепловой шок. Делеция этой последовательности предотвращает транскрипцию клонированной ДНК в ответ на тепловой шок. Более того, если с помощью рекомбинации ш ч)зго эту последовательность вместе со всей остальной 5'-фланкирующей областью ДНК Ьзр 70 присоединисть к гену й вируса герпеса, то в ответ на тепловой шок наблюдается транскрипция гена й. Взаимосвязь 5'-фланкирующих последовательностей, необходимых для индукции, и гиперчувствительных участков еще окончательно ие установлена.
Последовательность, необходимая для транскрипции гена йзр 70 в ответ на тепловой шок, расположена внутри гиперчувствительного участка перед геном. В то же время гены теплового шока 17гогор611а содержат гиперчувствительные участки и в отсутствие теплового шока. Таким образом, в этом случае образование открытой структуры хроматина может быть необходимым условием, но в то же время оно, вероятно, ие является фактором, непосредственно активируюшнм транскрипцию. Эти примеры, так же как и те, что были рассмотрены ранее, указывают на то, что 5'-фланкирующие последовательности в ряде транскрипционных единиц, вероятно, взаимодействуют с позитивными регуляторными элементами 1по всей видимости, белковой природы).
Если бы на эти последовательное~и действовали также отрицательные регуляторные элементы (репрессоры), то можно было бы ожидать, что по крайней мере некоторые мутации, вызывающие делеции или иные изменения в этих последовательностях, приводили бы к конститутивной транскрипции, что противоречит имеющимся фактам. Это, однако, не означает, что в эукариотических клетках вовсе не существует репрессоров. Данные, указывающие на участие репрессоров в регуляции экспрессии у эукариот, будут представлены в этой главе и гл. 17. Метилирование ДНК Единственное модифицированное основание, обычно входящее в состав эукариотических ДНК,-это 5-метилцитозин 1ш'С). В ДНК из разных типов эукариотических клеток метилированы от 2 до 7";, остатков цитидина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
