Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 135
Текст из файла (страница 135)
Зависимость плавучей плотности двухцепочечной ДНК от содержания в ней пар Π— С выражается эмпирической формулой р = 1,660+ 0,00098(ус Π— С)г см Плавучую плотность обычно определяют при центрифугировании ДНК в градиенте плотности СзС1. ДНК образует полосу в участке гралиента, соответствующем ее собственной плотности. В градиенте плотности СзС1 можно разлелять фракции ДНК, плавучая плотность которых различается более чем примерно на 0,005 г см Эта разница соответствует различию в содержании (Π— С)-пар, равному 5м При центрифугировании эукариотической ДНК в грас диенте плотности основная часть генома представлена множеством фрагментов, образующих довольно широкий пик, вершина которого совпадает с плавучей плотностью, соответствующей среднему содержанию в геноме (Π— С)- пар.
Это основной пик ДНК. Иногда при другом значении плавучей плотности выявляется доподнительный пик (или пики) меньшего размера. Материал, соответствующий этому пику, называют сателлитной ДНК. Хорошим примером такого рода служит ДНК мыши; это показано на рис. 24.2. Приведенный график — результат сканирования пиков, образовавшихся при центрифугировании ДНК мыши в градиенте плотности СзС1. Основной пик содержит 92;; материала генома, а его вершина соответствует плавучей плотности 1,701 г.см (при этом среднее содержание (Π— С)-пар равно 42;м что типично для ДНК млекопитающих).
Пик меньшего размера включает 8% материала генома и имеет плавучую плотность, равную 1,690 г см з. Это сателлитная ДНК 24. Организация простых последовательностей ДНК 30! мыши, где содержание (Π— С)-пар гораздо ниже, чем в любой другой части генома (примерно 30%). Сателлитные ДНК присутствуют в геноме многих эукариот. В градиенте плотности СзС! они могут быть тяжелее или легче основной фракции ДНК; обычно они составляю г не более 5";„всей ДНК.
Разрешающую способность при обнаружении сателлитной ДНК часто можно значительно повысить при центрифугированин в градиентах плотности Сз,О4, содержащих ионы серебра или другие химические соединения, включая различные красители. В некоторых случаях от основного пика четко отделяется один пик сателлитной ДНК; иногда выявляется несколько последовательностей сателлитной ДНК. Сателлитная ДНК при центрифугировании в градиентах плотности чаще всего ведет себя аномально.
Поэтому, когда определяют ее подлинный нуклеотццный состав, он часто отличается от состава, который можно было бы предсказать на основе ее плавучей плотности. Объясняется это тем, что величина р зависит не только от состава оснований, но и от того, какие пары являются ближайшими соседями. В случае простых последовательностей значение р, по-видимому, отличается от значения, характерного для случайного расположения пар и подчиняющегося уравнению 12. Сателлнтная ДНК может быть метилирована, что также меняет ее плотность.
Основная часть высокоповторяющейся ДНК генома часто может быть выделена как сателлитная ДНК. Когда имеется некоторая фракция высокоповторяющейся ДНК, которая в градиенте плотности не ведет себя как сателлнтная, после выделения ее свойства часто оказываются такими же, как свойства сателлитной ДНК. Это означает, что она состоит из множества тандемных повторов, аномально ведущих себя прн центрифугировании. Выделяемый таким способом материал иногда называют скрытой (криптической) сателлитнои ДНК.
Скрытая и явная сателлитные ДНК вместе обычно включают в себя все тандемно повторяющиеся блоки высокоповторяюгцейся ДНК. Когда в геноме имеется более одного типа высокоповторяющейся ДНК, каждому из них соответствует свой блок сателлита (хотя иногда различные блоки расположены рядом). Сателлитная ДНК часто располагается в области гетерохроматина Где располагаются блоки сателлитной ДНК? Развитие техники гибридизации нуклеиновых кислот позволило опрелелить расположение последовательностей сателлитной ДНК непосредственно в хромосоме. Прн гибридизации (и зйц или цнтологцческой гибридизации хромосомную ДНК денатурируют, обрабатывая клетки, распластанные на покровном стекле. Затем к препарату добавляют радиоактивный ДНК- нли РНК-зонд.
Зонд гибридизуется с комплементарными ему участками денатурированного генома. Расположение участков гибридизации можно определить с помощью радиоавтографии. Меченая сателлитная ДНК часто распола| ается в области гетерохроматина, обнаруживаемого вокруг пентромер митотических хромосом. Гетерохроматин — термин, используемый для обозначения участков хромосом, постоянно находящихся в компактной спирзлизованной форме и инертных, в отличие от эухроматина, составляюгцего основную часть генома (гл. 28).
На рнс. 24.3 приведен пример локализации сателлит- Основная Саталлитная лик ДНК е е а с с % Ы % о ~ — Плавучая плотность Рнс. 24.2. Прн центрнфугнронаннн в градиенте п.тотностн СаС! ДНК мыши разделяется на основную фракцию н фракцию сателднтной ДНК. ной ДНК в хромосомах клеток мыши. В этом случае мечеными оказываются концы хромосом, поскольку именно там расположены центромеры хромосом М.
титси(их Отождествление сателлитной ДНК с гетерохроматином означает, что высокоповторяюшаяся ДНК не экспрессируется с образованием РНК нли белка (последнее следуе~ также из простоты составляющих ее нуклеотидных последовательностей). Попытки обнаружить РНК-продукты, соответствующие сателлитной ДНК, подтвердили предположение о том, что высокоповторяюшиеся последовательности обычно не транскрибируются. Локализация сателлитной ДНК в области центро- меры говорит о том, что она может выполнять некоторую структурную функцию в хромосоме.
Поскольку центромеры — это области, где при мнтозе и мейозе образуются кинетохоры, обеспечивающие движение хромо- ~'ф й' 1 Ф. ойй(ниии, '(!Ей! я» 4.1 Рис. 24.3. Прн цнтологнческой гибридизации обнаружено, что сатедднтная ДНК мыши расположена в области центромер. (Фотографии любезно предоставлена Мату !.ов Ратбиа и !се Оац! 302 Часть У1. Кластеры сходных последовательностей ДНК сом, функция сателлитной ДНК может быть связана с процессом расхождения хромосом. Но это все, что мы знаем о роли сателлитной ДНК, которая, если не считать этих предположений обшего характера, остается совершенно загадочной. Сателлитная ДНК членистоногих состоит из очень коротких идентичных повторов Таблица 24Л Сателлятиые ДНК' О.
игшн ! Фракция сател- Оснавная послелавалятноя дНК теяьнасть Число «опий Относительное содержание ДНК,;„ тотттАА | Скрытая ААТАТА О ТТАТАТС ' Более 95",~ каждой фракции сателяитной ДНК состоит из таилеино яовтораяяаейся основной аослеловательиости. Обратите внимание на то, что фракции Н и ц1 имеют в точности аовяаяаячяия сасчав нугяеатияяых оснований (! С вЂ” С-пара из 7, т.е. !4", С вЂ” С) ' .одиако значения их плавучих пяатностея равняются саотвсгственно , :Хб88 и ь671 г.см '. Нуклеотидные последовательности сателлитной ДНК членистоногих, типичными представителями которых являются насекомые и ракообразные, по-видимому, довольно гомогепны по своему составу.
Обычно одна очень короткая повторяюшаяся единица составляет более 90, всех последовательностей сателлитной ДНК. Это облегчает определение ее нуклеотидной последовательности, что и было проделано в ряде случаев. У ОгокорЫи г)гй)х имеются три основных типа сателлитной ДНК, а также скрытый сателлит, которые вместе составляют значительную часть генома, около 40,. Нуклеотидные последовательности сате~иитной ДНК приведены в табл. 24.1. Три основных пика сателлитной ДНК состоят из обладаюших большим сходством последовательностей. Замена одного нуклеотнлного основания достаточна для образования из фракции 1 сателлнтной ДНК фракций П или П1. Скрытая сателлитная ДНК может быть образована из фракции П путем замены двух оснований.
Последовательность фракции 1 сателлитной ДНК имеется и у других видов Ргохорлг)а, родственных в)гйй; следовательно, ее появление могло предшествовать разделению дрозофил на виды. Последовательности фракций П и П1, по-виднмому, специфичны для О. е)гйп, и поэтому их образование из фракции 1 в процессе эволюции могло произойти после разделения видов. Основное свойство этих сателлитных ДНК вЂ” очень маленькая длина повторяющейся единицы: только 7 п.н. Аналогичные сателлитные ДНК обнаружены у других видов организмов.
Например, в гецоме О. гле1алодазгег имеется множество фракций сателлит.ной ДНК, причем повторяющиеся единицы некоторых имеют небольшую длину (5, 7, 10 или 12 п.н.). Сходные сателлнтные ДНК обнаружены у ракообразных. Большое сходство последовательностей сателлитных ДНК, обнаруживаемое у О. г)глав, не является непременным свойством геиомов других организмов, сателлитные ДНК которых могут различаться. Очевидно, каждая сателлитная ДНК возникла в результате амплифнкации очень короткой последовательности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
