Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 133
Текст из файла (страница 133)
В целом все гтп-опероны организованы одинаково н содержат гены, кодируюшие синтез трех молекул рРНК н расположенные в последовательности 16$-235-55, как показано на рис. 23.9. Гены, кодирующие высокомолекулярные рРНК, располагаются в том же порядке, что и в эукарнотической транскрипционной единице; наличие в той же самой 297 23. Сходство и различия кластеров тацдемных генов еГ то тРНК тРНК тРНК тРНК Ген Первичныи тренскринт Зрение РНК Рис.
23.!О. Оперои тут!1 кодирует четыре трнк и белок Ег-то. транскриппионной единице генов для 5Б-РНК присуше только прокариотам. Все опероны гги имеют двойной промотор. Первый промотор, Р1, расположен иа 300 п.н. левее точки начала синтеза 16Б-рРНК. По-видимому, это основной промотор; для инициирования транскрипции он использует нуклеотиды АТР и ОТР и имеет обычные универсальные последовательности.
На протяжении первых 150 п, н. транскрипциониые единицы мокнут различаться в разных гит-оперонах. Внутри этого участха, на расстоянии около !10 п.н. от Р), располагается второй промотор, Р2, который для инициирования транскрипции использует менее распрос~раненный начальный нуклеотид СТР и универсальные последовательности которо~о могут быть не столь явно выражены. 5'-Конец индивидуального прелшественника !6Б-рРНК !размер которого слегка превышает размер зрелой рРНК) располагается после начала последовательности, общей для всех гги-опероиов. Между последовательностями, кодируюшими 165-рРНК и 23$-рРНК, находится транскрибируюшийся спейсер размером 400 — Я)0 п.и. Однако внутри его располагается последовательность или последовательности, кодируюшие тРНК.
Как показано на рис. 23.9, в четырех ггп-оперонах в траискрибируюшийся спейсер входит одна и та же последовательиость, кодируюшая тРНК !тРНК5 й) В трех других гти-оперения в транскрибируюшем спейсере содержатся последовательности, кодируюшие два вида тРНК (тРНК~тй и тРНК4в!5). Таким образом, взяв за основу последовательности «спейсерной тРНКхч можно выделить два типа оперонов, содержащих гены рРНК. тРНК образуются при расщеплении РНК- предшественника; остальные участки спейсера, по-видимому, деградируют.. Встречается и другая разновидность гги-оперонов. В некоторых опероиах последняя кодируемая последовательность, входящая в состав предшественника РНК, — это последовательность, соответствуюшая 5$-РНК. В других могут присутствовать некоторые дополнительные последовательности, кодируюшие т'РНК, Например, у 3'-конца ггиС-оперона имеются два гена, копирующие тРНКт'Р и тРНК45Р.
(Наличие гена для тРНК тР делает этот оперон необходимым для Е. со)Е тр поскольку данный ген присутствует в виде только одной копии и поэтому обеспечивает единственную возможность использования триптофана в синтезе белка.) Гены 5 55н555е555555555555Г55 555вет55555555и55 тРНК, расположенные в спейсере и у 3'-конца опероиа, не связаны между собой. ТРНК-гены могут быть организованы в виде кластеров Мы имеем только лишь неполное представление об организации генов для тРНК и у бактерий, и у эукариот, но, по-видимому, тРНК-гены имеют тенденцию располагаться в виде кластеров.
Скудная информация об организации эукариотических тРНК-генов получена прн исследовании клонированных фрагментов генома, комплементарных определенным тРНК. Часто оказывается, что в состав этих фрагментов входят сходные последовательности, кодируюшие другие тРНК.
В отличие от РНК, копируемых тандемиыми генными кластерами, все тРНК, копируемые генами, находяшимися в одном и том же участке генома, могут быть различными. Нам не известно, транскрибирутотся ли организованные в виде кластера тРНК-гены независимо друг от друга или образуют общую траискрипционную единицу. Аналогичная ситуация наблюдается в клетках Е, со)6 где тРНК-геиы образуют кластеры, каждый из которых кодирует несколько акцепторов аминокислот. По крайней мере некоторые кластеры образуют опероны, имеющие один промотор и транскрибируюшиеся с образованием одного большого РНК-предшественника. Фаг Т4 содержит кластер, включающий восемь генов для тРНК, экспрессируюшихся аналогичным образом.
В отличие от такого способа организации тРНК-генов в митохондриях млекопитающих они располагаются между структурными генами (гл. 22). Во всех известных случаях образование тРНК происходит по общему принципу, тРНК входит в состав более длинного предшественника. В результате расщепления этого предшественника и других реакций процессинга образуется зрелая тРНК.
Эти процессы рассма~риваются в гл. 25. Были детально исследованы два кластера тРНК-генов Е. со16 Оказалось, что они содержат разные нуклеотидиые последовательности, кодируюшие разные тРНК. Эти кластеры включают гены, кодирующие тРНК для Часть кЕ Кластеры сходных последовательностей ДНК 298 Рекомендуемая литература Глава 24 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОСТЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДНК Семейство А1и тирозина, соответственно чему они и получили свои названия. Кластер 1угУ включает в себя гены кодируюшоие четыре тРНК: тРНК», тРНКзт', тРНКз ', тРНКз ". В состав кластера гугТвходят два идентичных гена, кодируюшие тРНК,т'.
В каждом кластере его единственный промотор расположен перед первым тРНК-геном, как показано в приведенном на рве. 23.10 примере. За последним тРНК-геном находится нуклеотидная последовательность, кодирующая белок. В кластере ~уг(7 это последовательность гена шэВ (одного из двух генов, кодирующих фактор синтеза белка ЕЕ-т()). В кластере ~угттакая последовательность кодирует белок Р, подобный протамину полипептид (протамины — сильноосновные белки, связанные с ДНК сперматозоидов). мРНК, кодирующие каждый такой белок, по-видимому, образуются при расщеплении первичного транскрипта иа участке между последним тРНК-геном и началом структурного гена.
Местом расшепления, очевидно, является общая для двух оперонов короткая нуклеозид- В геноме эукариот имеется большое число иуклеотидных последовательностей, не колируюших белки (или РНК). Составляя, по-видимому, основную часть последовательностей ДНК, они находятся под влиянием других факторов эволюционного отбора, чем те, ко~орые обусловливают необходимость кодирования определенных аминокислот. Некоторые из них входят в состав транскрипционных единиц, например нетранслируемые фланкирующие последовательное~и мРНК или интроны, удаляемые при созревании мРНК. Другие могут играть роль сигнальных последовательностей, узнаваемых белками; к ним относятся промоторы транскрипции, точки начала репликации ДНК, сайты скручивания хромосом, точки прикрепления кинетохоры и другие элементы, необходимые для осуьцествления клеточных функций. Очень немно)ие из этих последовательностей охарактеризованы до такой степени, чтобы определенной последовательности могла быть приписана определенная функция.
В самом деле, единственная такая последовательность в зукариотическом геноме, некоторые свойства которой известны,.-это промотор транскрипции. Если говорить и о вирусных геномах, то имеются также данные о зочках начала репликации ДНК, На основе небольшого количества имеющихся данных можно предположить, что сигнальные последовательности такого типа, по-видимому, имеют небольшую длину. Рассматривая эту проблему с другой стороны, можно задать вопрос о том, что мы знаем о коротких последовательностях, повторяющихся в геноме в виде идентичных или сходных копий. Конечно, это приведет иас к определению повторяющейся ДНК по характеру кинетики ее реассоциации, как описано в гл.
17. Резюмируя все сказанное, можно утверждать, что фракция умеренных поз~оров состоит из множества семейств после- ная последовательность. В отличие от других бактериальных оперонов, где рибосомы, по всей вероятности, связываются с мРНК практически сразу же после освобождения РНК-полимеразы из комплекса с промотором, в этом случае, по-видимому. вначале должно произойти образование мРНК путем ее «отрезания» от расположенной левее последовательности тРНК. Спейсеры в рДНК исследовал Ридер (йее4ег, Се!1, 38, 349-351, 1984). Анализ структуры гистоновых генов и меняюзциеся представления о степени ее консервативности приведены в ряде обзоров, начиная с обзора Кидса (Ке4ед Апп.
йеч. Вюс)зеш., 48, 837 — 870, !979) и кончая обзором Хентшела и Беристила (Нелгхсле(, В~гиз1)е(, Се11, 25, 301 — 313, 1981). Структура кластеров эукариотической рДНК рассматривается в книге Б. Льюина (тхз«(л, Оепе Ехргезз(оп, 2, Епсагуойс Озготозошез %йеу, Хев Уаттс, 875-906, 1980). довательностей, характеризующихся разной степенью повторяемости и разной внутренней организацией. Расположению в геноме членов таких семейств последовательностей часто свойственно более или менее ре~улярное чередование с более длинными участками неповторяющейся ДНК. Фракция высокоповторяюшейся ДНК, напротив, состоит из очень коротких последовательностей, многократно и тандемно повторяющихся в составе больших кластеров.
Из-за короткой длины повторяющихся единиц их иногда называют «простыми последовательносзями ДНК». Ни для одного семейства последовательностей не имеется данных о его функции. В этой главе мы опишем известные свойства различных типов повторяющейся ДНК; при изучении некоторых из них получена интересная информация о механизмах их эволюционирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
