Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 119
Текст из файла (страница 119)
В геноме мыши было обнаружено несколько дополнительных псевдогенов, не входящих в состав кластеров. и-Кластер состоит нз одного эмбрионального и двух взрослых генов. Два таких псевдогена располагаются в разных хромосомах. Могут обнаруживаться также и другие псевдо- гены. Их возникновение, по-видимому, было обусловлено транслокациями, в результате которых произошло удаление гена от кластера. Рассматривая вопрос о том, какое количество ДНК требуется для кодирования определенного белка, можно отметить, что у различных млекопитающих и птиц область ДНК, кодирующая )3-подобные глобины, имеет размеры от 14 до 50 п.н. Не стоит и говорить о том, что Рис.
2!.2. Кластеры (3-глобииовых генов и псевлогоиов обнаруживаются и у других позвоночных. размер этой области много больше, чем можно было бы ожидать, исходя из размеров известных полипептидных цепей !3-глобннов. По-видимому, никакие другие белки не кодируются последовательностями, входящими в состав !3-кластера, но до сих пор не известно, какая часть некодирующей ДНК (включая и фланкирующие последовательности, и ннтроны) выполняет функции, необходимые для экспрессии генов В-глобина. И до тех пор пока не будут изучены многие другие гены или кластеры генов, кодируюшне специфические белки, мы не сможем сказать, является лн сложное строение кластеров глобиновых генов исключительным или типичным.
Неравный кроссинговер приводит к перестройке кластеров генов Существует много возможностей для осуществления перестроек внутри кластера родственных или идентичных генов. Результат таких перестроек можно увидеть, сравнивая кластеры генов р-глобвгнов млекопитающих, показанные на рис. 21.! и 21.2. Несмотря на то что эти кластеры выполняют одну и ту же роль и имеют сходную в общих чертах организацию, различаясь по размеру, имеются вариации общего числа и типов (3-глобиновых ~снов; различаются также и число, и структура псевдоге нов.
Все эти изменения произошли, по-видимому, после разделения млекопитающих на виды около 85 млн, лет назад (это был конец периода общего эволюционного развития всех млекопптающих). На основе сравнения различных кластеров можно сделать общее заключение о том, что дупликацииг перестройки и изменения генов могут быть столь же важными факторами эволюции, как и медленное накопление точковых мутаций в индивидуальных генах с последующим отбором белков с улучшенными свойствами. Каковы же механизмы генных перестроек? Размер кластера генов может возрасти или уменьшиться в результате неравно~о кроссингоиера, когда происходит рекомбинация между неаллельными генами, как показано на рис.
21.3. Обычно рекомбинация происходит (как описано в гл. 1) между соответствующими друг другу последовательностями ДНК, расположенными ~очно одна напротив другой в двух гомологичных хромосомах. Однако, когда в каждой хромосоме имеются две копии гена, напротив друг друга могут случайно оказаться последовательности разных копий, что сделает возможным неправгпьное спаривание между ними. (Для этого необ- 21. Структурные гены: организация родственных генов 771 Нормввькыа креееикгевер Гк 1 Гек 7 Ояьзэд«д««рмпд .яррят«тяяь«зс«оьяд«хязвяяехчьзяя «яягвяо я Сваренные РОИНЕ1ЪЕКке «ромосомь~ яб«тяд. ДР и«У««ЯЯХЯЯГХ«ЯМОЯЯЯРО7ОЯЪЪЪЛЗЯЯЛЯЯЯЯ ебрееовевмиееи ХЯЯЯЯЯЯЯОЗдьхябОЯЯЯ«ОП ю Хя Ъ «яж.
а ябьрь к«евер 1 )( ( Гу 4;.,Я П«ОЯ'О ь () ()г ) Некрввквько ьь«о«МОЛЮ«М еоаренкые рокк«чем«не «ромоеомм я«чх«о «ндкдт юж4 ро мочам « «,тояяоор '«гх ярхъззярзр Ояо«ыюздьрзОжюбр«тяя рмоеаакмаая прк ерекиироккай к Рис, 2! лй Число генов может изменяться в результате неравно- го кроссиигонера.
Если ген ( олной хромосомы спаривается с геном 2 другой хромооомь1. то другие копии гена не участвуют в спаривании; они показаны в виде 'ходимо, чтобы некоторые из соседних участков оставались неспаренными.) Когда происходит рекомбннация между неправильно спаренными копиями генов, образуются нереципрокные рекомбинантные хромосомы, в одной из которых имеется дупликация данного гена, а в другой-.его делеция. Дуплнцируется весь материал, находящийся между точками неравной рекомбинации; делеция затрагивает участок между этими же точками. Таким образом, в результате рекомбинации в первом случае число копий возрастает с двух до трех, а во втором уменьшается с двух до одной. В приведенном примере мы рассматривали копии различающихся генов 1 и 2, как если бы они были полностью гомологичны.
Однако неравный кроссинговер возможен и тогда, когда соседние гены неодинаковы, но имеют большое сходство (хотя в этом случае ве- выетулаююих петель. При рекомбинации между неправильно спаренны- ми генами образуетея одна хромосома с одной (рекомбинаитной) копией гена и одна хромосома о трем» копиямн гена (по одной от каждого ро- дителя и одаа рекомбииантнаяу роятность возникновения ошибок спаривания, по-видимому, меньше, чем когда гены идентичны). Более серьезное препятствие для осуществления неравного кроссинговера представляет наличие у генов прерывистой структуры. В случае генов, таких, как гены глобинов, соответствующие друг другу экзоны соседних копий генов, по-видимому, имеют достаточно большое сходство, чтобы спариваться друг с другом; однако последовательности интронов могут оказаться сильно дивергировавшими.
Ограничение способности экзонов к спариванию значительно уменьшает длину непрерывного участка ДНК, который может участвовать в кроссинговере и соответственно снижает вероятность неравного кроссинговера. Можно предположить, что наличие различий между интронамн повышает стабильность кластера генов, препятствуя осуществлению неравного кроссинговера.
272 аг а! гг ьг! аг!яж!аия!аа!ааа -скя г г геегаяев -сья г я =а-сьа! ! тьи . -а.гся ! бисЕ Часть Ч1. Кластеры сходных Многие формы О(-талассемии— результат неравного кроссинговера Осуществление неравного кроссинговера в кластере глобиновых ~снов человека подтверждается природой некоторых форм талассемии. Талассемия может возникнуть в результате любой мутации, нарушающей синтез либо аэ либо (3-глобина. В зависимости от степени наблюдаемого нарушения талассемию подразделяют на а~- и (3'- формы (когда отсутствует сколько-нибудь заметный синтез цепей одного из этих типов) или а'- и (3'-формы (когда снижен уровень сигггеза цепей).
Талассемня была обнаружена у больных, страдающих анемиями (наиболее распространенными в определенных популяциях людей, например среди жителей Средиземноморья). Мно~ие аьи ()ь-формы талассемии возникают в результате делеций части соответствующего кластера генов глобина. По крайней мере в некоторых случаях концы участков, подвергающихся делециям, находятся в гомологичных областях, что в точности соответствует предположению об их возможном возникновении в результате неравного кроссинговера.
В геноме больных а-талассемией выделяют два основных типа делеций. В случае делеции а-1)га1-1 отсутствуют оба глобиновых гена„ при делеции а-гйа1-2 †только один из а-глобиновых генов. Цифры обозначают хромосому, несущую делецию. В зависимости от диплондной комбинации хромосом с мутациями у индивидуума при талассемии может обнаруживаться любое число а- цепей, от О до 4.
Состав крови человека с двумя или тремя а-генамн мало отличается от состава крови дикого типа (с четырьмя а-генами). При наличии только одного а-гена в результате избытка В-цепей образуется необычный тетрамер Оа, обусловливающий такую болезнь, как гемоглобииопатия Н. Полное отсутствие а-генов приводит к возникновению водянки плода, который в результате погибает до или во время родов. На рис. 21.4 показаны делецин, вызывающие возникновение а-талассемнй. Все делеции а-гйа1-1 затрагивают длинные участки ДНК и различаются по докализацин своих левых концов; положение их правых концов пока еще не установлено.
Все делеции а-гйа1-2 затрагивают короткие участки ДНК. В случае (.-формы при делеции удаляется фрагмент ДНК длиной 4,2 т. п.н., включающий в себя ген а2. По-видимому, эта делеция возникает в результате неравного кроссннговера, поскольку ее концы находятся в гомологичных участках хромосомы, расположенных соответственно правее генов фа1 и а2. К- делеция возникает в результате удаления фрагмента ДНК размером 3,7 т,п.н., точно соответствуюгцего расстоянию между а1 и а2. По-видимому, эта делеция возникла в результате неравного кроссинговера между самими а!- и а2-генами.
Эта ситуация в точности соответствует изображенной на рис. 213, последовательностей ДНК Рис. 2! 4 Талассемии возникают в результате различных делений в кластере генов а-глобина В результате неравного кроссинговера, приводящего к образованию талассемнческой хромосомы, образуется также и хромосома с тремя а-генами. В ряде популяций были выявлены индивидуумы с такими хромосомами. В некоторых популяциях частота встречаемости покуса с тремя генами а-глобина приблизительно совпадает с частотой покуса с одним а-геном; в других покус с тремя а-генами распространен в значительно меньшей степени, чем покус с одним а-геном. Исходя из этого, можно предположить, что для поддержания определенного уровня генов в различных популяциях действуют неизвестные факторы отбора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
