Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 134

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 134)

По крайней мере в геномах некоторых млекопитаюших значительная часть рассеянных умеренно пов~оряюшихся последовательностей входи~ в состав одного семейства. Небольшая длина и высокая с~епень повторяемости членов семейства делают его похожим на простые последовательносз.и ДНК, за исключением того, что отдельные члены семейства рассеяны по геному, а не организованы в виде тандемных кластеров. В геноме человека значительная часть умеренно повторяющейся ДНК представлена последовательностями длиной около 300 п.н., перемежающимися с неповторяюшейся ДНК. Двухцепочечная ДНК, соответствующая фракции умеренно повторяющихся последовательностей, может быть выделена путем ренатурации при средних 24.

Организация простых последовательностей ДНК 299 значениях Се! с последуюшим разрушением неренатурировавших соседних участков неповторяюшейся ДНК. По меньшей мере половина ренатурировавшего двухцепочечного материала расщепляется рестриктазой А(п1 в единственном сайте. Этот сайт расположен на расстоянии 170 п.н, от начала последовательности. Все последовательносзи, расщепляемые рестрнктазой А1п, по-видимому, являются членами одного семейства, названного (в соответствии со способом его обнаружения) А!и-семейством.

На гаплоидный геном приходи~ся примерно 300000 членов, входящих в его состав (это эквивалентно тому, что на каждые 6 т.п.н. ДНК приходится один его член). Отдельные А!п-последовательности широко распространены в геноме; по меньшей мере одна копия А1п-последовательности обнаруживается практически в каждом клоне библиотеки фрагментов геномной ДНК со средней длиной 18 т.п.н. Семейство аналогичных последовательностей обнаружено у мыши (оно называется семейством В1; и в его обстав входиз 50000 членов), у китайского хомячка (где оно называется А1пподобным семейством) и у других млекопитаюших. Отдельные члены А!н-семейств не идентичны, но сходны друг с другом.

По-видимому, в семействе каждото вида организмов сушествует обшая для всех членов семейства каноническая (усрелненная, универсальная, обобшенная) последовательность. У десяти членов А!и-семейства человека имеется каноническая последовательность, состоящая из тандемно дуплнцировавшего участка размером 130 и, н. и последовательности размером 31 п.н., встроенной в правую часть димера. На каждом конце о~дельных членов семейства находятся короткие, отличающиеся друг от друга повторы, напоминаюШие концевые участки транспозонов (гл. 38). Средняя степень гомологии отдельных последовательностей семейства с канонической последовательностью составляет 87 ..

Повторяюшаяся последовательность В1 у мыши имеет размер 130 п.н., что соответствует размеру мономера А!п-семейства человека. Степень гомологии В! с А1п-последовательностями человека составляет 70 — 80),'. Были выявлены многие свойства А!п-семейства, а его вездесушность породила множество предположений о е~ о функпии, но истинную роль этого семейства до сих пор установить не удалось. В состав А!п-последовательности входит участок размером 14 п,н., практически идентичный последовательностгь присутствуюшей в точке начала репликации паповавирусов (таких, как БУ-40), и вируса гепатита В.

Это, возможно, указывает на связь А1п-семейства с точками начала репликации генома эукариот, хотя этому противоречит количество членов семейства, поскольку их число примерно в десять раз превышает число возможных точек начала репликации (гл. 31). Было установлено также, что по крайней мере некоторые члены семейства могут транскрибироваться ш ъйго с образованием небольших РНК с помощью РНК- полимеразы 1П (ответственной за синтез малых ядерных РНК, т.РНК и 58-РНК). Некоторые (хотя и не все) члены А!н-подобного семейства китайского хомячка, по-видимому, транскрнбируются ш ч!чо. Такого рода транскрипционные единицы обнаруживаются поблизости от других транскрипционных единиц.

Например, две такие транскрипционные единицы расположены в области кластера !)-глобиновых генов человека. В эукариотических клетках обнаруживается несколько видов малых РНК (гл. 27). 7$-РНК, по-видимому, имеет- ся в клетках высших эукариот и, кроме того, входит в состав вирионов некоторых ретровирусов. Была установлена нуклеотидная последовательность 78-РНК клеток человека и крысы, где она имеет сходное строение н соответствует мономеру А!п-семейства со вставкой размером 140 нуклеотидов в точке, находящейся на расстоянии 100 нуклеотидов от 5'-конца. Таким образом, эта РНК гомологична первым 100 и последним 40 нуклеотндам А1п-последовательности.

Центральная во~анка одинакова у человека и крысы. Из этого следует, что формирование кодируюШей последовательности из А!п-последовательности предшествовало разделению млекопитаюших на виды. Члены А1п-семейства могут входить в состав транскрнпционных единиц структурных генов, что следует из их присутствия в гигантской ядерной РНК. Наличие множества копий А!и-последовательности в одной молекуле ядерной РНК может способствовать образованию вторичной структуры.

Более того, присутствие членов А!п-семейства в виде обращенных повторов, описанное в следуюшем разделе, в основном и обусловливает вторичную структуру ядерной РНК, обнаруженную у млекопитаюших (гл. 27). Обращенные повторы мгновенно ренатурируют Ренатурация основной части ДНК любого генома представляет собой бнмолекулярную реакцию, протекаюшую в соответствии с кинетикой реакции второго порядка, описанной в гл. 17. Это относится к ренатурацин не- повторяющейся, умеренно повторяющейся и высокоповторяюшейся фракций ДНК. Но обычно имеется также и другая фракция, реассоциируюшая значительно быстрее, чем высокоповторяюшаяся ДНК.

Эту фракцию получают в виде двухцепочечных структур даже при самых коротких временах реассоциации. Будет, конечно, преувеличением сказать, что она реассоциирует «мгновенногь но реакция действительно про~екает чрезвычайно быстро при значениях Се! менее !О'х или 1О '.

Эту фракцию иногда называют ДНК, ренятурнруюн!ей в нулевой момент времени, поскольку в реакции реассоциации она обнаруживается в виде двухцепочечных молекул, по существу, в момент времени, равного нулю. Обычно ее удаляют до определения кинетики реассоциации других фракций ДНК, (Это означает, что ДНК денатурируют, а затем двухцепочечные молекулы удаляю~ хроматографией на гидроксиапатите, после которой инкубируют одноцепочечную ДНК для осушествления реакции реассоциации второго порядка.) Реассоциацию фракции, ренатурируюшей в нулевой момент времени, называют мономоленулярной реакцией, так как в реакции участвует только одна молекула ДНК. Это означает, что два реассоциируюших компонента должны располагаться в одной цепи ДНК.

Поэтому такая реакция является внутримолекулярной реассоциацией последовательностей, противоположно ориентированных и расположенных близко друг к другу. Эти последовательности — обращенные повторы илн палиндромы, уже рассмотренные нами в гл. 13. Такую фракцию иногда наэ зывают асхлоннувшейся» ДНК. Можно выделить два типа палиндромов, как показано на рис. 24.1. Когда обрашенные повторы непрерывны, при их реассоциации образуется структура типа шпильки. Когда они разделены какой-либо другой последователь- Зоо Часть т)1. Кластеры сходных последовательностей ДНК Рчнвтурировввший материал Исходная двухцчпочвчная структура Дчнатурированныч одиночные цели АТССССАТ Обращенные повторы рзспопожвн- ныв рядом Атса ссдт ТАСС БОТА ТАСС ОСТА Обращен- ныч повторы, разделен- ныч другими поспвдовз- тчпчнос я и А ТСС СС АТ l са Ат + ОСТА А Т С С ТАСС ТАСС СС ТА Рнс.

24.1. hрн дснатурацнн н рснатурацнн нз расположенных рядом обращенных повторов образуются шпильки, а нз обра- пастью, при их реассоцнации образуется двухцепочечный стебель с одноцепочечной петлей. По-видимому, обратценные повторы рассеяны по всему геному.

К их числу относятся последовательности всех классов, как неповторяюшиеся, так и повторяющиеся. Об их функции известно немногое. Онн присутствуют в больших транскрипционных единицах, копирующих синтез ядерной РНК, и в этом случае в основном и обусловливают наличие у нее характерной вторичной структуры. Многие обращенные повторы, обнаруживаемые в ядерной РНК человека, являются членами А1п-семейства, описанного в предыдущем разделе.

Действительно, если рассматривать А!и-семейство в целом, то около трети его членов-это расположенные непосредственно по соседству друг с другом обращенные повторы. Остальные представляют собой либо отдельные копии либо труппу обращенных повторов, расположенных более отдаленно друг от друга.

Всего к А1псемейству относится половина или более обращенных повторов генома человека. Высоконовторяющаяся ДНК образует сателлитную ДНК Высокоповторяюшаяся ДНК организована в виде коротких последовательностей, многократно повторяющихся в геноме в виде тандема. Таким образом, эта фракция образует блоки, каждый из которых включает множество копий высокоповторяющихся последовательностей. В некоторых случаях эти копии идентичны, в других онн близки по строению.

Тандемно повторяющиеся короткие послеловазельности часто образуют фракцию с определенными физическими свойствами. Эти свойства могут быль использованы для ее выделения. В некоторых случаях состав шенных повторов, разделенных лругнмн последовательностя- ми,-стебля н петли. азотистых оснований повторяющихся последовательностей отличается от их состава в геноме в целом; в результате они могут образовать отдельную фракцию, характеризующуюся определенной плавучей плотностью.

Характеристики

Список файлов книги