Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 115
Текст из файла (страница 115)
В их состав входит несколько довольно коротких сходных последовательностей. Они расположены на некотором расстоянии от границ экзон — интрон (на самих границах таких консервативных последовательностей нет). Некоторые последовательности причастны к сплайсингу, по крайней мере, в случае гена Ьох, поскольку они обеспечивают создание сайтов, соответствуюших ззис-мутациям Ьох 9 и Ьох2, блокируюшим сплайсинг. По меньшей мере для нескольких генов, содержащих консервативные последовательности, можно представить себе вторичную структуру, необходимую для участия в образовании спаренных участков. Происходящее при этом спаривание оснований приводит к созданию вторичной структуры, при которой концы интрона располагаются один вблизи от другого.
В соответствии с одной из сушествуюших моделей такое сближение затем дает возможность основаниям другой последовательности («внутренней направляющей последовательности») спариться с основаниями концов экзонов, удерживая их рядом, пока происходит ферментативное разрезание и сшивание. 2б! 20. Структурные гены: внутренняя организация Энаон ! Ин сон 1 Энтон г И рнг МММЪЮМ~%Я~9М~%Х~м~~у гЮЪ~у 1 ! 1 ! 1 + 4! 1 Энао 3 ! хк Сонааси с ! 1 1 1 1 1 ! Рмн.ма!тома 1 ! ! ц--! ь Рнс. 20.24.
Если при сплайсннгс РНК-матураза избирательно удаляет ннтрои, ноднрухощий-се синтез, то содержание белка н двух мРНК будет регулироваться по прннпицу отрицательной обратной связи. По-видимому, все митохондриальные интроны дрожжей имеют такие канонические последовательности.
Так, их обнаруживают в интронах, имеющих открытые кодирующие участки, и в других интронах, в которых все возможные рамки считывания заблокированы. К ядерным генам, содержащим канонические последовательности, относится ген Тегга!аул!ела, кодирующий предшественник рРНК, подвергающийся автономному сплайсингу. Эти данные служат замечательной демонстрацией существования неожиданного Эволюционного сходства ядерного и внеядерных геномов и позволяют сделать предположение о том, что, возможно, сплайсинг разных РНК протекает в соответствии с общим механизмов.
Это заключение наводит на мысль об интересном парадоксе, касающемся механизмов сплайсинга. С одной стороны, каноническая последовательность обнаруживается в составе интронов, коднруюших белок, необходимый для протекания сплайсинга; с другой сто- ! 1 1 1 1 1 Ф 1 1 Затененные участки ДНК и РНК соответствуют открытым рамкам считывания; нехаштрихованные области заблокированы во всех рамках считывания. роны, они имеются и в гене, РНК-транскрипт которого способен к автономному сплайсингу.
Одна из моделей, доказывая универсальность характера сплайсин!а, у!нер. ждает, что РНК-копиям генов обоих типов присуще внутреннее свойство образовывать определенную вторичную (третичную) структуру и катализировать разрыв и восстановление связей. Однако для стабилизации структуры необходимы белки. Несомненно справедливо, что нукленновые кислоты, имеюшне такую же длину, как и рассматриваемые интроны, могут образовывать различные вторичные структуры; вероятно, требуется наличие некоторой внешней силы для того, чтобы всегда образовывалась структура, необходимая для осуществления сплайсинга.
В случае митохондриальных интронов дрожжей белки не только специфичны по отношению к индивидуальным интронам, но и кодируются интронами, на которые затем и воздействуют. (Эта модель не применима ко всем ми- 262 Часть У. Строение генома эукариот тохондриальным интронам дрожжей, поскольку некоторые из них не кодируют белков; кроме того, все необходимые вспомогательные белки должны кодироваться другими последовательностями.) Проверкой этой модели послужило бы вьшеление матуразы, соответствуюшей открытой рамке считывания интрона, и проверка ее активности ш чйго, при которой обнаружилось бы, с каким участком интрона связывается матураза, обладает ли она каталитической активностью, и если обладает, то какой.
Существует ли какая-либо очевидная эволюционная взаимосвязь между разными функциями, кодируемыми интронами? Открьпые рамки считывания интронов содержат ряд сходных последовательностей, но до сих пор не ясно, имеют ли они какое-либо значение. Во всех кодируюших областях интронов частота использования определенных кодонов несколько отличается от частоты использования кодонов в экзонах. Поскольку не ясно, какие преимущества митохондрии извлекают из сохранения такой сложной системы экспрессии своих прерывистых генов, можно предположить, что когда-то существовал отдельный белок, участвуюший в сплайсинге второго интрона гена Ьох. Позже соответствуюший ему ген мог быть транслоцирован в цитрон, что привело к возникновению существующей в настоящее время структуры. Тем не менее остается справедливым утверждение, что, по-видимому, единственная цель кодируемой интроном функции состоит в удалении кодируюшей последовательности из мРНК.
Сложные локусы имеют очень большие размеры и участвуют в регуляции Поведение нескольких покусов !). те(апоаавгег не согласуется с предположением о том, что каждый из них содержит один-единственный ген, кодируюший уникальный продукт. Такие локусы называются сложнымв покусами. Обычный ген, в том числе и прерывистый ген, на уровне построения генетической кар~ы обнаруживается как кластер прочно связанных некомплементируюших мутаций. Признак сложного покуса — наличие расположенных на значительном расстоянии друг от друга мутаций, занимающих довольно большой участок на генетической карте и часто характеризуюшихся сложным способом комплементации.
Например, мутации могут распадаться на несколько перекрываюгцихся групп комцлементации. Отдельные мутации способны вызывать различные сложные морфологические изменения фенотипа. По крайней мере некоторые сложные покусы, по-видимому, участвуют в регуляции формирования тела взрослого насекомого. Оно делится на ряд сегментов. Сегменты состоят из передней и задней частей, каждая из которых развивается из относительно небольшого числа эмбриональных клеток.
Мутанты, затрагивающие формообразовательные процессы, подразделяются на два основных класса. Сегментациониые мутанты характеризуются изменением числа или полярности се~ментов их тела. Гомеозисные мутации способны вызывать преврашение части сегмента или всего сегмента в сегмент другого типа. Такие мутации затрагивают покусы, представляющие особый интерес в связи с тем, что они могут участвовать в определении типа строения частей тела насекомого. Таблипа 20.1 Каждый тип мутапий в пределах лоиуеа Ы!йогах высот харак- терное февотппяческое проявпепие 1 Сегмент, на Фьнотнпнчьсхьь прьявлькоторый она ниь влияет Мутапил аЬх (апгегоЬ!тйогах) Ьх (Ыьбогах) ТЗ Сходное (яо не идентичное) с Ьх Превращает передний "12 в передний Т2 Превращает Т2 в ТЗ Сумма Вх, Вхд и рВх Превращает передний А! в ТЗ Преврашает задний Т3 в Т2 Детально не описан Детально не описан Т2 ТЗ А! ! сЬх (СопггаЫгйогах) иЬх (ц(ьгаЫ!богах) Ьхд (Ыьбогахо!д) рЬх (роьтЬ|гбогах) ТЗ Брюшной Брюшной НаЬ (НурегаЬдатгпа!) Мср (Мисадепга! ркутепьа!!вп) юЬ2 (тггааЬдотгаа1) А2 Преврагаает А2 в сегмент, наломвнающий ~ А! Классический сложный локус Ыгйогах характеризуется наличием нескольких групп гомеознсных мутаций, затрагивающих последовательные стадии развития грудных сегментов, что вызывает существенные морфологические изменения брюшка.
При делеции всего локуса ЫгЬогах насекомое погибает на поздних стадиях эмбрионального развития. Однако среди мутаций в пределах этого сложного покуса могут быть и не летальные, но ведущие к изменению фенотипа определенных сегментов. Генетическая карта покуса Ыгдогах включает несколько типов мутаций, свойства которых суммированы в табл. 20.1.
Локус делится на две части. Мишенями мутаций в домене ИггаЬ!гйогах служат грудные сегменты, тогда как мишенями мутаций домена т(гааЫот(па! — сегменты брюшка. Наиболыпее количество данных имеется о домене (!(ггаЫгйагах, в котором обнаружено несколько различных групп комплементации. Мутации в каждой группе образуют набор мутантных аллелей со сходным фенотипом разной степени выраженности, но характеризующимся одними и теми же типами трансформации тканей. Каждый набор соответствует гену, ответственному за определенный участок тела.
Внутри локуса Ыгдогах, таким образом, имеется несколько индивидуальных покусов, продукты которых выполняют сходные функции в процессе развития мухи. Отдельным типам мутаций даны названия, образованные от Ыгйогах. Первая обнаруженная мутация, называемая просто Ь(цйогах (так что одним и тем же словом обозначают как один из типов мутаций в сложном покусе, так и весь покус в целом), имеет критическое значение, поскольку ведет к превращению третьего грудного сегмента (несушего жужжальца, т.е. редуцированные крылья) в ткань, соответствующую второму сегменту (несущему крылья). При мутациях этого типа у мухи развивается четыре крыла вместо обычных двух.
Собственно мутации Ь(!йогах и мутации, сходные с ними, затрагивают грудные сегменты или приводят к превращению первого брюшного сегмента в грудной. Такие мутации связаны с доменом ~l(ггаЫгйогах, занимающим левую часть генетической карты. Рядом с ними на карте располагается домен (п(гааЬдот!па(, с которым связаны 20. Структурные гены: внутренняя организация 263 другие мутации, воздействующие непосредственно на брюшные се~менты. Методом впрогулки по хромосоме» была построена генетическая карта участка размером более 100 т.п.н., занимающего левую половину сложного покуса. Мутации типа Вх и Вхд захватывают большие, но явно дискретные участки хромосомы.
Каждый участок может участвовать в кодировании белка, необходимого для развития определенного сегмента (или части сегмента). Мутации рЬх и СЬх комплементируют друг друга по своему фенотипическому эффекту и, как оказалось, связаны между собой на молекулярном уровне. При делеции рЬх' теряется участок размером 17 т. п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
