Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 131
Текст из файла (страница 131)
В разных копиях повторяющейся единицы 13. гле1ацодажег длина нетранскрибирующегося спейсера может отличаться почти в два раза. Аналогичная картина наблюдается и у Х. 1аео(а Во всех случаях каждая повторяющаяся единица имеет вид единого тандемного кластера, располагающегося в одной определенной хромосоме. (В случае 13. гле1алодиз(ег это половая хромосома.
Кластер Х-хромосомы имеет большие размеры, чем кластер У- хромосомы. Поэтому у самок имеется большее число копий генов для рРНК, чем у самцов. Однако, как мы увидим далее, не все эти гены активны.) У млекопитаюших повторяюшаяся единица имеет существенно больший размер и включает транскрипционную единицу размером около ! 3 000 и. н. и нетранскрибирующийся спейсер размером около 30000 п.н. Обычно гены располагаются в нескольких разбросанных кластерах, находяшихся у человека и мыши в пяти и шести хромосомах соответственно.
Возникает интересный вопрос: каким образом механизмы коррекции, по-видимому функционируюшие в пределах одного кластера и поддерживаюшие постоянство последовательностей рРНК, могут работать при наличии нескольких кластеров. Область ядра, где происходит синтез рРНК, имеет характерное строение с фибриллярной сердцевиной, окруженной гранулярной оболочкой. Фибриллярная сердцевина †э область, где на ДНК-матрице транскрибируется рРНК, а гранулярная оболочка образована рибонуклеопротеиновыми частицами, в которые встроена рРНК. Вся область называется ядрышном. Можно видеть, что с ядрышком связаны определенные участки хромосом.
Они называются ядрышиовыми организаторами. Каждый ядрышковый организатор соответствует кластеру тандемно повторяюшихся генов рРНК, поэтому в диплоидном ядре имеется в два раза больше ядрышковых организаторов, чем тандемных кластеров в гаплоидном геноме. Концентрация тацдемно повторяюшихся рРНК-генов вместе с их очень интенсивной транскрипцией и определяют характерное морфологическое строение ядрышка.
рРИК вЂ” В 58 58 рРИК Рлс 23Д При транскрипции кластеров рДНК образуется множество матриц (М(, каждая из которых соответствует одной транекрицционной единице и отделяется от другой нетранскрнбнруюшнмся спейсером (С). (Ягогаграфа» любезно предоставлена Озсаг Мйегб Некоторые гены рРНК располагаются не В хромосомах В двух случаях транскрипционные единицы для рРНК располагаются не в хромосоме, а присутствуют в клетке в виде отдельных внехромосомных молекул. У ряда низших эукариот наблюдается стабильная картина, когда гены, ответственные за синтез рРНК, располагаются во внехромосомных молекулах ДНК, причем на одно ядро приходится много копий такой ДНК.
Пример такого рода, обнаруженный у Р. г(йсоИеми; показан на рис. 23.5. В этом случае внехромосомная молекула представляет собой большой палиндромный димср, включающий две транскрипционные единицы с противоположной ориентацией, разделенные отрезком ДНК размером около 20000 п. н. Каждый внехромосомный димер также включает два 55-гена, хотя они и транскрибируются независимо от основной транскрипционной единицы. О механизмах наследования описанной молекулы ДНК известно очень немногое.
При развитии некоторых животных возникает следуюшая ситуация, носящая временный характер. У многих видов животных во время оогенеза внезапно образуется большое число дополнительных рРНК-генов. Наиболее полно этот процесс был охарактеризован у Х. (аеой. Путем амплификации его хромосомных повторяющихся единиц образуются кольцевые внехромосомные молекулы ДНК, каждая из которых содержит много повторяющихся единиц. В отличие от хромосомных генов, где соседние повторяющиеся единицы могут иметь спейсеры разной длины, соседние единицы внехромосомных кольцевых молекул всегда имеют спейсеры одинаковой Рнс.
233й Гены рРНК О. Йзсо(г(еилг располагаются во анехро- мосомном цалинлроме. Часть Ч1. Кластеры сходных последовательностей ДНК 294 Транскрипционныв единицы аЛд тдЛта' имеют одинаковую длину "2ЛЧЪаЕЧРХтдЛХЕЕЛЧЕЫ'тЗЛЧЛЛХДаЫВЛЧЛЧЛЧЛЧЛЧПЧДРЧЛХЛХЕП,Ва ЗпчехзжЛдЧРЗЛ Л~Я Одна повторяющаяся единица Вмппифицируется с образованием внехромосомной кольцевой молекулы Рлс. 23.6.
Каждая молекула впехромасампой рДНК ооцнтв Х. !лена . кольцеввп структура, образовавшаяся ну~ем амплификвцип одной н тай жс повторяющейся слипнцы хромосомной рДНК. последовательности Ваги-островка обладает большим сходством с последовательностью, непосредственно предшествующей началу транскрипционной единицчп и, по-видимому, содержащей промотор. Наличие таксу о сходства вызывает вопрос: почему транскрипция не начинаечся на Ваш-островках так же, как она начинается с настоящею промотора 7 Другой случай-наличие идентичных на виц промоторов, часть которых инициирует транскрипцию, а лругие нет,— обнаружен у хд, те1апорпзгеп Здесь около двух третей генов, кодируюших высокомолекулярную рРНК, содержат вставки. Имеются два чипа вставок, длина которых может быть различной, но местоположение постоянно (гл. 37).
Нн одну нч вставок нельзя отнести к интронам, поскольку сами гены, в состав которых они входят; не экспрессируются. Однако их 5'-фланкирующие участки не отличаются от соответствующих участков активных непрерывных генов. Некоторым образом (каким, до сих пор не ясно) наличие вставки связано с нарушением инициации транскрипции в начальном участке гена, находящемся от нее на расстоянии 6800 п.н.
О нетранскрибирующихся спейсерах и промоторах У большинства эукариот 5Я-гены по своей организации отличаются от генов, кодируюших высокомолекулярные виды рРНК. Общее число 58-генов может быть выше; они отличаются по расположению (расгюложениям) в хромосоме и транскрибируются РНК-полимеразой П1 вместо РНК-полимеразы 1 (фермент ядрышка). Мы имеем весьма слабое представление о юм, как координируется транскрипция 58-генов и генон высокомолекулярных рРНК, и координируется ли она вообще. 5Я-гены обычно организованы в виде кластера или кластеров тандемных повторов. Онн были дечально исследованы у Х.
!перЬ, где в большинстве или во всех хромосомах имеется кластер 58-генов, расположенный очень близко к теломере или непосредственно в области тело- меры (конец хромосомы). У Х. !пепи обнаружено несколько типов последовательностей 5Я-РНК, которые можно разделить на два основных типа. Последовательности одного из них встречаются исключительно в ооцитах, последовательности Хромосомная рдик Сл, сар. длтзрютзлд имеют ратную длину -'Ъ~ Ъ тз ф () ЭЧ асв повторяющиеся единицы ~( ф~ имеют одинаковую длину 3 '4, Ъ~ж ху~ длины.
Из этого, очевидно, следуе~, что каждая из кольцевых молекул образуется путем синтеза множества расположенных конец в конец копий одной хромосомной повторяющейся единицы, как это показано на рис. 23.6. Дополнительные гены нужны для образования необходимой для ооцита рРНК; их наличие не характерно для соматических клеток, потребность которых в рРНК обеспечивается хромосомнымн генами. аппо своему механизму такая амплификация-разновидносчь репликации, происходящей по так называемому типу катящегося кольца (разматывающегося рулона), которая будет обсуждаться в гл. 31 и проиллюстрирована на рис. 31.14.3 В отличие от постоянства длины нуклеотидной последовательности транскрипционной единицы в пределах одного кластера генов длины негранскрибируюшихся спейсеров различаются. Несмотря на это различие, последовательности длинных нетранскрибируюшихся спейсеров сохраняю~ ч.омологию с более короткими нетранскрибируюшимися спейсерами.
Следовательно, можно предположить, что каждый нетранскрибирующийся спейсер имеет внутренние повторы, так что различия в длине являются следствием различий в числе повторов некоторой субъединицы. В общих чертах строение нетранскрибирующегося спейсера приведено на рис. 23.7, где в качестве примера показана его организация у Х. !аепй.
Участки с постоянной длиной чередуются с участками, длина которых может варьировать. В состав каждого из трех повторяющихся учао~кон входи~ разное число повторов довольно короткой последовательности (длиной менее 100 п.н.). Этим объясняются общие различия в длине таких участков. Один из имеющих постоянную длину участков (А) уникален по нуклеотндной последовательности и длине. Другие представляют собой короткие последовательности одинаковой длины, называемые Ваш-осшроекадти.(такое название возникло, поскольку эти участки были выделены с помощью рестриктазы Ваш.) Они имеют удивительное строение, так как вторая половина нуклеотидной 5Б-гены и псевдогены перемежаются 295 23.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
