Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 114
Текст из файла (страница 114)
Рассмотренные группы мутаций проявляют в точности такие же свойства, какие можно ожидать от прерывистых генов. Фахтически зто един- 259 20. Структурные гены: внутренняя организация 4ь;..' 11 ! 1 ! ! ! 14! 1! !)! 4 1 !Р ,! ! )о 1 1 ! ! ! ! 11 — — — — — 1 ! — — — 11! ! 1 1 ф ~5г! ) 1 Хай) йи~~ряь Я Инуро ) 400 н.н Ги, «одирующий сувьеднницу 1 цигахроменеидюм (ех)3) Ген, кодирующий цигокром Ь (Ьок,сом "дниннь и" ген. 6400 и.н.
ге)Я)РГ»Ч г му ецни Ьок 11 1! Цхг доминантные (знзоннме) 4 ! 1 Цхс домин»юнна ( нчюннме) ! 1 11 Грехе.рецеееивнме )ингроннме) 1 11 ) 1 ) ) ! 1 Рис. 20.22. Два гена митохондрий дрожжей имеют мозаичную структуру. Геи ох)5 имеет восемь зкзоиов, кодируюших субьедииипу ) цитохромох- силазы, состоящую, по-вилимому, из 510 аминокислот. «Короткий» и г длинный» варианты гела кодируют один и тот же белок-питохром Ь, состояший из 305 аминокислот. Кластеры мутаций обозначены как Ьок ственный известный на сегодня случай, когда можно изучать генетику мозаичного гена.
Мутации в кластерах Ьох9 и Ьох2 также не комплементируют мутации в других кластерах. Следовательно, по такому генетическому критерию онн неотличимы от мутаций, затрагивающих экзоны. Однако их биохимические свойства различны, на что указывает нарушение синтеза соответствующей нормальной мРНК. При анализе нуклеотидной последовательности ДНК обнаруживается, что оба этих кластера находятся в области 14.
Мутации кластера Ьох 9 затрагивают последовательность ДНК длиной 8 п.нн находящуюся на 350 п.н, правее границы с В4. Мутации кластера Ьах2 смещены к другому концу ннтрона и находятся на расстоянии 25 п.н. левее границы с В5. Обе группы мутаций препятствуют объединению участков В4 и В5 в результате удаления области 14 при сплайсинге. Существование этих мутаций указывает на два важных обстоятельства общего характера. Во-первых, мутации, затрагивающие специфические сайты, могут препятствовать узнаванию определенньЬх г!увннц сплайсинга, причем такие сайты могут быть достаточно удалены от самих границ.
Во-вторых, с помощью генетических методов анализа этн мутации нельзя отличить от мутаций, затрагивающих кодирующие белок участки. (Точно так же неразличимы классические цис-мутации, затрагивающие промоторы нли операторы и нх структурные гены; см. гл, 14.) Каждая из трех других групп мутаций, ЬохЗ, Ьох10 и !юху, представляет собой небольшой кластер мутаций, затрагивающих интрон. Их проявление при постановке комплементационных тестов свидетельствует о том, что это мутации нового типа. Мутации, входящие в каждый из перечисленных трех клас~еров, образуют одну группу комплементации. Эти мутации не могут комплементировать другие мутации свое~о кластера, но могут комплементировать мутации любого другого кластера, как аналогичные, так и мутации в экзонах.
Формально это означает, что каждый из трех таких кластеров при мутациях по транс-типу затрагивает образование растворимого продукта, отличающегося от белковой части цитохрома Ь, но необходимого для его син- с номером, который соответствует порядку, в котором оии были обнаружены, а ие их расподожеиию иа генетической карте.
Положение кластеров иа карте соответствует положению мутировавших зкзоиов или иитроиов. Оба гена изображены так, что оии соответствуют кодирующим белок участкам мРНК и ие содержат 5с и Зсаетраислируемых участков. теза. По существу, это означает, что в составе трех интронов имеются последовательности, функция которых заключается в кодировании некоторого независимого продукта, осуществляющего определенную регуляторную функцию при образовании цитохрома Ь. На природу этой регуляторной функции указывает другое свойство таких мутаций. Все они блокируют образование мРНК цитохрома Ь, вызывая накопление РНК- предшественников.
Размеры таких предшественников составляют: 7500 оснований для мутантов по ЬохЗ, 7100 оснований для му~антон по Ьох 10, 3500 оснований для мутантов по Ьох 7. Это указывает на то, что каждый кластер мутаций может блокировать определенную стадию созревания РНК путем инактивации растворимого продукта, вероятно необходимого для удаления определенного интрона. (При этом блокирование не может быть вызвано просто мутациями на границе зкзон-интрон, поскольку такие мутации относились бы к цис-типу, подобно Ьох 2 и Ьах 9, а не к транс-типу.) Предположения о природе этой функции основываются на данных по секвенированию (определению последовательности) гена.
Характерные особенности организации гена представлены на рис. 20.23. В первом экзоне (В!) присутствует ! 39 1ч-концевых кодонов (417 п, н.) цитохрома Ь. Интрон 11 (765 п.н.), заблокированный во всех рамках очи) ывания, отделяе) первый экзон от и) орого, очень короткого экзона В2 (5 кодонов). За этим экзоном расположен длинный второй интрон (12).
Важная особенность этого интрона состоит в том, что его первые 840 п.н. попадают и открытую рамку считывания, в точности совпадающую с рамкой счшпыванил предыдущего экзана. Мутации ЬохЗ находятся в этой области, и при определении нуклеотидной последовательности некоторых мутировавших участков выяснилось, что этн мутации приводят к возникновению бессмысленных кодонов в открытой рамке считывания. Таким образом, этот участок интрона может осуществлять функцию кодирования н соответствующий белок может осуществлять свою функцию при сплайсинге.
Этот белок был назван РНК-мятураюй. (Остальная часть интрона заблокирована во всех рамках считывания.) 260 Часть Ч. Строение генома эукариот вазон — 1 — — — мм — — — ' — — а а— 411 100 14 1240 100 " ° Л:: "о:::1'~':1:Г:::Лй . '."4:: 1 Во 4 11 1 )1 1 1)в з в — т —— 1 Ва» 1 1 Ъ 'Ф'хтоз~яфцуйжа'~'у.,'г мРНК «иуоаромаа 1 мРНК РНК.мазуразы 11 1 1 1 1 1 Рис. 2023 При осуществлении последовательных этапов сплайсинга транскрипта гена Ьох могут образовыватъся мРНК, кодируюшие белки с перекрываюшимися амннокислотными после- Какова же структура РНК-матуразы? Имеется косвенное указание на то, что ее трансляция инициируется не внутри интрона, а при считывании информации со второго экзона.
Это может происходить при трансляции показанного на рис. 20.23 первого промежуточного продукта сплайсинга. РНК образуется просто путем удаления пер. вого интрона. Это приводит к объединению первого и второ~о экзонов и образованию рамки считывания, захватывающей также часть второго интрона.Полная длина рамки считывания †4 кодона, и при ее трансляции буде~ образовываться белок, состоящий из 144 )ч-концевых аминокислот цитохрома Ь и 279 аминокислот, кодируемых ннтроном.
Если РНК-матураза, кодируемая такой последовательностью, предназначена специально для удаления второго интрона при сплайсинге, ее ферментативная активность обеспечивает наличие исключительно чувствительной отрицательной обратной связи, изображенной на рис. 20.24. Удаление второго интрона и присоединение первых двух экзонов к третьему приводит к разрушению последовательности, кодируюшей матуразу. Таким образом, функционирование РНК-матуразы при сплайсинге приводит к прекращению ее синтеза.
Поэтому устанавливается равновесие между содержанием двух форм РНК и РНК-матуразы (которая присутствует в клетке в чрезвычайно небольших количествах и которую поэтому очень трудно охарактеризовать). Является ли эта схема обшей моделью организации интронов в геноме митохондрий? Четкие аргументы в пользу этого отсутствуют, но для двух генов, Ьох и ох13, установлено, что основной способ организации интронов состоит в создании открытой рамки считывания, в точности совпадающей с рамкой считывания предыдущего экзона.
Это не может быть совпадением. По-видимому, такие рамки считывания транслируются, В отличие от ядерных структурных генов дрожжей границы экзон — интрон в митохондриях не подчиняются правилу ОТ- АО; на границах отсутствует также и какая- либо другая универсальная последовательность. Поэтому РНК-матураза, по-видимому, проявляет специфичность по отношению к определенному интрону или интронам.
Возможная функция РНК-матуразы ЬохЗ состоит в узнавании концов только второго интрона, поэтому окру- довательностями, При удалении только первого ннтрона обра- зуется мРНК РНК-матуразы; при удалении второго интрона образуется последовательность, кодирующая цнтохром Ь.
жаюпше его экзоны могут объединяться при сплайсинге. В другом случае имеется указание на то, что кодируемый интроном продукт может участвовать в двух событиях сплайсинга, поскольку у мутантов Ьох7 (по четвертому интрону гена Ьох) нарушен сплайсинг не ~олько Ьох-ззРНК, но и охН-мРНК. Мутации Ьох7 приводят к появлению нонсенс-кодонов в открьпой рамке считывания интрона.
Какую функцию может выполнять матураза? Мысль о том, что каждая рамка считывания интронов кодирует матуразу, обладающую специфичностью по отношению к данному интрону (или, по крайней мере по отношению к очень небольшому числу интронов), позволяет предположить, что роль матуразы, вероятнее всего, состоит в отдельных событиях узнавания, а не в ее каталитической активности рег яе.,Например, матураза, возможно, обеспечивает создание сйецифической конформации комплекса, в котором какой-то дру~ой компонент осуществляет сам процесс разрыва связей или создания новых связей,,' Было обнаружено сушествование интересного сходства между митохондриальными интронами дрожжей и некоторыми генами рРНК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
