Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 112

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 112)

Поэтому, по крайней мере для некоторых генов, экзоны представляют собой слабо повторяннциеся последовательности, окруженные уникальными последовательностями интронов. Для глобиновых генов было проведено детальное сопоставление соответствующих экзонов и интронов; более подробно это будет обсуждаться в гл. 21. Окончательный результат дивергенции экзонов выражаешься в различиях кодируемых ими белков. Эти различия в основном обусловлены заменами оснований. Однако многие замены не влияют на смысловое значение кодона, поскольку затрагивают третье основание кодона нли находятся в не- транслируемых областях.

Область гомологии простирается и за границы экзон — интрон и захватывает небольшой участок внутри интрона. Последовательности вторых интронов )3-глобнновых генов сильно дивергировали, что подтверждается почти двукратным различием их размеров. Процесс дивергенция вторых интронов включает как изменение размеров (вследствие делеций и вставок), так и замены оснований. Для некоторых пар )3-глобиновых генов вторые интроны имеют такие большие различия, что соответствующие яае' леал га тгг .яяе.',ета аас дагста ааа д аоста ис ла а ага вас два сга Рнс. 2Ц!К Повторяемость тринуклеотнда АОО на двух концах второго интрона б-глобннового гена мыши допускает существо- вание нескольких возможных рамок сплайсннга. последовательности нельзя узнать. Иными словами, интроны эволюционируют гораздо быстрее, чем экзоны.

Наличие таких изменений позволяет предположить, что последовательность интрона не несет специфической функции (или цо крайней мере не обеспечивает осуществления одной и той же функции у разных видов организмов). Необходимо ли вообще его присутствие для функционирования гена, не известно, за исключением того факта, что функционирующие (3-глобиновые гены, у которых отсутствовал бы второй интрон, обнаружены не были. На границах экзон — интрон имеется каноническая последовательность При сравнении нуклеотидных последовательностей мРНК и структурного гена можно выделить области границ между экзонами и ннтронами.

Для них характерно наличие двух важных свойств (или нх отсутствие). Вопервых, отсутствие сколько-нибудь значительной гомологии между двумя концами ннтрона. Это исключает возможность образования значительного по размеру участка со вторичной структурой, связывающего концы интрона вместе, что послужило бы предварительным этапом для сплайсинга.

Во-вторых, оказалось, что на границе экзон — -интрон имеется каноническая, присутствующая в разных генах, хотя и довольно короткая, последовательность „повсеместное присутствие этой последовательности вызывает предположение о ее участии в сплайсинге в ядре (гл. 2б).

Во многих случаях невозможно однозначно определить расположение границы экзон-интрон, основываясь исключительно на сравнении мРНК и гена. Сложность состоит в том, что на каждом конце интрона повторяется короткая последовательность, обычно составляющая от 1 до 4 п.н. На рис. 20Л8 приведен участок р-глобиновой последовательности мыши Гили кролика), в которой любая из четырех пар сайгон может соответствовать кондам интрона.

Несмотря на указанную трудность, концы каждого интрона можно обнаружить, основываясь на гомологии последовательностей, расположенных на границах экзонинтрон. Они могут быть изображены в виде участков, сходных с универсальной последовательностью: Ааь Ого О;сот со дог дев Осе тес ' 6Руи-вс Н См А оо Оло Стрелки обозначают предполагаемые концы интрона.

(В этом случае так же, как и в других, мы приводим ну- Часть Ч. Строение генома эукариот Э к зон 3 з зо с Зкза 2 Зкзон 3 ОБВМЧКВОКЗЯКЗЯВМЗЗВжМОЯЯ7ММ020К»20КЗККЯЯКМОЯ2М2КЗК»2М2 ХЯЯКЗЯКЛЯЯЯЯВОЯКМММБОжЛЯЯаг кж'. БЗ( и. к, 2800 и. н. 151 Ч н 4500 п, н 205 и н. 327 п.н. 1 к — — — — -м 1 Ф Ф 1 1 1 монк» 1 1 мПНК з Интрон одного гена может быть экзоном другого гена Рис.

20.19, Различия в сплайсииге обусловливают образование двух мРНК амилазы, траискрибируемых иа одном и том же гене мыши. клеотидную последовательность цепи ДНК, идентичную РНК-продукту.) Индексы обозначают процент случаев, когда данное основание (или тип основания) обнаруживается на границе экзон-интрон. Действительно, высокий процент таких оснований обнаруживается только внутри интрона около предполагаемых границ экзон-интрон. Это и определяет истинные концы интрона: ОТ......АО Поскольку интрон, определенный таким способом, начинается с динуклеотида ОТ и заканчивается динуклеотидом АО, такую закономерность часто называют иравилом 6Т-А6. Обратите внимание на то, что две границы различаются по последовательности оснований, поэтому они однозначно определяют расположение концов интрона.

Их обозначают, следуя слева направо вдоль интрона, как улевую и правую точки сплайсинга. Иногда эти участки называют соответственно донорным и аицепторным сайтаьги, но мы будем избегать такого определения, поскольку оно предполагает наличие механизма, существование которого не доказано. Универсальная последовательность обнаружена в ядерных генах многих эукариот. Насколько нам известно, она имеется у всех высших эукариот, поэтому можно предполагать существование общего механизма удаления интронов из РНК. Однако правило ОТ-АО не распространяется на интроны митохондрий и хлоропластов, а также на гены дрожжевой тРНК; по крайней мере в этих случаях механизмы сплайсинга мокнут имать существенные различия (гл.

26). До сих пор мы подходили к строению прерывистых генов как к определенному чередованию интронов и экзонов. Несмотря на то что наличие такой организации едва ли можно было ожидать на основании исходного определения понятия «цистронгь она не находится с ним в противоречии. На практике мозаичность структуры гена приводит к тому, что мутации, изменяюшие белки, будут скапливаться в группах участков, соответствующих экзонам, а не распределяться непрерывно по ДНК. Никакие мутации в каждой такой группе не будут комплементарны друг другу или мутациям в других группах. Иными сло- вами, мозаичный ген экспрессируется только посредством сплайсинга, объединяющего экзоны в одну молекулу РНК, что делает справедливой исходную концепцию 7) ис-»прап»с-теста (гл.

2). Будут ли мутации, затрагивающие интроны, проявляться в нарушении функционирования гена? Известно, что, поскольку интроны быстро эволюционируют, нх последовательности менее консервативны, из чего следует, что многие, а возможно, и большинство изменений в интроне останутся незамеченными. Более того, зти последовательности будут удалены при экспрессии гена. Имеется несколько примеров мутаций в интронах ядерных ~снов, которые влияют на узнавание РНК аппаратом сплайсинга. Обычно такие изменения затрагивают универсальные пограничные последовательности, препятствуя правильному удалению интронов (гл.

26). Такие мутации относятся к числу 7)ис-мутаций и поэтому могут рассматриваться как дополнительные члены одной группы комплементации. В отличие от обычной ситуации, когда ген мозаичен, но во всем остальном соответствует традиционным представлениям, имеется ряд примеров, когда однозначное соответствие между геном и белком отсутствует. При этом одному и тому же участку ДНК может соответствовать более чем одна последовательность мРНК.

Поэтому информация, закодированная в специфическом участке ДНК, не является однозначной, а зависит от способа его экспрессии. В таком случае нельзя ожидать, что комплементация мутаций будет осуществляться обычным способом. На рис. 20.19 суммированы тканеспецифические особенности образования мРНК амилазы мыши. Один и тот же белок, амилаза, синтезируется в печени и в слюнной железе мыши и кодируется одним и тем же геном. Кодируюшие области мРНК, присутствующих в каждой ткани, идентичны, но начальные участки 5'-нетранслируемых лидерных последовательностей различаются. Лидерная последовательность мРНК печени длиннее и по последовательности оснований отличается от соответствующей последовательности мРНК слюнной железы.

Последовательность, кодирующая амилазу, начинается примерно с 50-й п.н. экзона 2 и формируется путем присоединения экзона 2 к экзону 3 и последующим зкзонам. Этой последовательности может предшествовать один из двух зкзонов. В печени первые 161 основание мРНК кодируются экзоном 1„расположенным примерно за 4500 п.н.

от экзона 2, В слюнной железе первые 50 оснований мРНК кодируются экзоном Я, находяшим- 257 20. Структурные гены; внутренняя организация д дн «нй Лндэрнз д Кодирующий Кодирующий Кодирующий эндом 3 энзон А знзан В -.с юкюяяойрмФяойярнОЪОйорйО нйрйОююнзрйрйсзюзйяяяОархозйяяяргзрирьрйрйруйяОООхкАзяйозйу юйоййяяйцяяОюмю, 1 1 ! 1 1 1 1 Ф! и-по Ркс. 20.20. Прв экспрессии поздних генов аленовируса одна я тй же лицервая последовательность может быть присоединена к различным колируюшям участкам мРНК.

На рисунке показаны только три колируюших зкзона, однако в действительно- ся примерно за 7300 п.н. от экзона 2. Таким образом, экзоны 3 и 1. обусловливают различия в исходных нуклеотидных последовательностях амилазы. Последовательносп экзона 1. фактически является частью длинного иитрона, удаляемого при сплайсинге в клетках слюнной железы. Преобразования другого рода происходят в ходе созревания мРНК при процессинге в случае иммуноглобулиновых ~снов. Они включают замену одного экзона другим на Зцконце единицы транскрипции.

Характеристики

Список файлов книги