Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 138
Текст из файла (страница 138)
Немногое известно о том, как инициируется спаривание оснований, предшествующее рекомбинации, но весьма вероятно, что оно начинается со спаривания коротких соответствующих друг другу участков, а затем захватывает и другие участки ДНК. Если этот процесс начинается с сателлитной ДНК, то в него скорее всего будут вовлечены повторяющиеся единицы, локализация которых в соответствующих кластерах точно пе совладав~. Теперь предположим, что рекомбинация происходит на участке, где основания спарены со смещением.
В одном случае кластер станет длиннее, а в другом короче; хабабабабабабабабабабабабабабабаб» х хабабабабабабабабабабабабабабабаб» хабабабабабабабабабабабабабабабабабпбабаб» хабабабабабабабабабабабаб» где «х» обозначает место кроссинговера. Если такой процесс носит общий характер, то размер кластеров тандемных повторов будет постоянно увеличиваться или уменьшаться. К сожалению, мы не располагаем достаточным количеством данных о степени разли- чий размеров кластеров сателлитной ДНК индивидуальных геномов одного вила организмов. Неравная рекомбинация приводит к другому результату при наличии в повторяющейся единице внутренних повторов.
В только что приведенном примере два кластера располагаются друг под другом со сдвигом по отношению к расположению повторяющихся единиц внутри каждого кластера, но совпадают во всех точках, что и видно по расположению отдельных повторов аб и аб. Но предположим, что и сами компоненты а и б повторяющейся единицы обладают достаточно большим сходством, чтобы опи могли спариваться. Тогда два кластера могут располагаться с таким сдвигом, что последовательность а одного кластера будет располагаться под последовательностью б другого.
Частота такого события будет определяться степенью сходства между двумя половинами повторяющейся единицы. (Мы уже упоминали о том, что |п»йго реассоциация между цепями денатурированной сателлитной ДНК часто происходит по второй схеме.) В результате рекомбинации происходит изменение длины повторяющихся единиц, участвующих в этом процессе. хабабабабабабабабфабабабабу Х хабабабабабабабафбабабабабч хабабабабабабабаб~фабабабабу хабабабабабабабабфбабабаб( В верхнем кластере, участвуюьпем в рекомбинации, произошла замена участка а на участок ааб В нижнем кластере участок аб заменен на участок б. Такая рекомбинация обьясняет картину, получаемую при обработке сателлитной ДНК мыши рестриктазами.
На рис. 24.9 показано, что помимо групп целых повторяющихся единиц в меньшем количестве представлены 1 фракции, длины компонентов которых составляют 2' ! ! 1 1 —, 2 — и 3 — от длины повторяющейся единицы. Пред- 2* 2 2 положим, что в предыдущем примере аб — повторяющаяся единица сателлитной ДНК мыши размером 234 п.н., образовавшаяся при расщеплении по сайту, находящемуся во фрагменте б. Фрагменты а и б соответствуют полу- повторам размером !17 п.н.
Тогда в верхнем рекомбинантном кластере участок 1 ааб соответствует фрагменту, длина которого в 1 — раза 2 больше размера обычной повторяющейся единицы. А в нижнем рекомбинантном кластере участок б соответ- 1 сгвует фрагменту, длина которого составляет — длины 2 повторяющейся единицы. (Более длинные фрагменты, составленные из полуповторов, образуются так же, как и более длинные фрагменты, составленные из целых повторов. Это происходит в результате утраты при мутации некоторыми повторяющимися единицами сайтов рестрикции.) И наоборот, можно утверждать, что анализ фракций, составленных из полуповторов, при гель-электрофорезе 308 — + гд бббббвгвгд 10 7 — й» ббббббб Часть Ч1.
Кластеры сходных б 'йй) ~ ° »' ~ показал, что повторяющаяся единица сателлнтной ДНК размером 234 п.н. состоит из двух полуповторов, обладаюших достаточным сходством, чтобы иногда спариваться и участвовать в рекомбинации. На рис. 24.9 видны также несколько слабо выраженных пиков, соответствую- 1 3 ших фрагментам, размер которых составляет — и — от 4 4 размера основной повторяющейся единицы.
Такие фрагменты образуются так же, как и фрагменты, составленные из полуповторов при рекомбинации кластеров со сдвигом между повторяющимися единицами на четверть их длины. Уменьшение частоты пиков, соответ- 1 3 ствуюШих фрагментам размером — и, по сравнению 4 4' с пиками полуповторов объясняется уменьшением степени сходства между четвертьповторами по сравнению с полуповторами. Фиксация при кроссинговере может обеспечивать существование идентичных повторов Основное предположение, касающееся сателлитной ДНК, состоит в том, что ее последовательность не находится под интенсивным давлением естественного отбора (еслн она, разумеется, вообще находится под каким-либо давлением).
В отличие от последовательностей, кодируюших белок, мутации в которых могут привести к инактивации продукта, сателлитной ДНК, для выполнения ее функций (какие бы они ни были), по-виднмому, достаточно одного лишь ее присутствия, а не каких-то конкретных особенностей нуклеотидной последовательности. Это предположение хорошо согласуется со структурой тех сателлитных ДНК, повторяющиеся единицы которых похожи, а не идентичны. С того последнего момента, когда сателлитная ДНК состояла из идентичных последовательностей, в ней произошло накопление мутаций. Но как объяснить наличие у членистоногих сателлитных ДНК, основная часть повторяющихся единиц которых остается идентичной? Даже если имев~ значение последовательность нуклеотидов сателлитной ДНК, все-таки трудно объяснить„ как может действовать отбор на такое большое число копий.
Для объяснения эволюции сателлитной ДНК кроме модели скачкообразной репликации была предложена модель неравной рекомбинации. В ее основе лежит предположение о том, что неравный кроссинговер часто происходит в случайных точках. В результате ряда таких случайных кроссинговеров одна повторяюшаяся единица последовательностей ДНК Рпс. 24.10. В результате неравной рекомбинации весь кластер может образоваться яз одной определенной повзорпюцзейск единицы. Цифрами показан размер павтораюьпайкн адппвцы па «аждой ста- ГО дпп. распространяется на всю сателлитную ДНК. Этот процесс называют фиксацией при кроссинговере. На рис. 24ЛО показано, как определенная повторяюшаяся единица распространяется ца всю сателзчитзчую ДНК.
Предположим, что первоначально сателлит состоял из последовательности абегд, где каждая буква соответствует одной повторяюШейся единице. Разные повторяюшиеся единицы обладают достаточно болыпнм сходством для того, чтобы при рекомбинации происходило смещенное спаривание оснований. Затем в результате ряда неравных рекомбинаций размер повторяющегося участка может увеличиться или уменыпиться и, кроме того, одна единица может распространичъся на всю сателличную ДНК и вытеснить все другие.
Фактически из этой модели следует, что любая последовательность ДНК, не подверженная давлению естественного отбора, будет вытеснена множеством идентичных тандемных повторов, образовавшихся подобным образом. Важное допушение этой модели состоит в том, что процесс фиксации при кроссинговере должен происходить быстрее. чем мутационный процесс, так, чтобы возникающие мутации либо отбрасывались (в этом случае соответствующие повторы утрачиваются), либо распространялись на весь кластер (как это показано на примере распространения фрагмента 6 на рис.
24.10). Интересно было бы знать, могли ли области ДНК, содержащие определенные повторяюшиеся единицы (как в случае сателлитной ДНК мьшчн), образоваться путем частичного распространения одной повторяющейся единицы исходной последовательности. Например, можно увидеть, что на промежуточных стадиях распространения определенной последовательности в сателлнтной ДНК, что показано на рнс.
24.!О, обнаруживаются кластеры, в состав которых входят участки, включающие группы фрагментов 6. Рекомендуемая литература Идею о существовании скачкообразной рецликацин выдвинул Саузерн (5оийегц, Ю. Мо!. Вю!., 94, 51 — 70, 1975). Представления о роли неравного кроссинговера были развиты Смитом (5пцй, 5с!епсе, 191, 528 — 535, 1976). Организация обрашенных и тандемных повторов рассматривается в книге Льюина (1ец )ц, Оепе Ехргезв!оп, 2, Ецсагуойс СЬгошозошез, байеу, )з)езк Уог)с, 531-569, 1980). Данные об А!ц-последовательностях рассматриваются Шмидом н Джлинеком (5сйтц), 3е1цге)г, 5с!епсе, 216, 1065-1 070, 1982).
Часть Ч11 СОЗРЕВАНИЕ РНК: ПРОЦЕССИНГ Если молекулы гетерогенной ядерной РНК, значительно превышающие по размеру мРНК,-это предшественники мРНК, то напрашивается вывод, что, по меньшей мере некоторые повторяющиеся последовательности играют роль элементов, осуществляющих регуляцию процессинга... Один из подходов к решению важнейшей проблемы выяснения взаимоотношений между мРНК и геномом, а именно вопроса о том, каким образом экспрессируются структурные гены, может состоять в определении структуры гетерогенных ядерных РНК-предшественников, в состав которых входят первичные транскрипты, с тем чтобы сопоставить единицу транскрипции как с единицей трансляции, так и с организацией генома.
Бенджамин Льнзин, 197$ Глава 25 ОБРАЗОВАНИЕ СТАБИЛЬНОЙ РНК ПУТЕМ РАЗРЕЗАНИЯ И ПОДРАВНИВАНИЯ ПРЕДШЕСТВЕННИКА Процесс формирования зрелых молекул РНК из предшественника (процессинг) — важнейший этап образования многих видов мРНК. Все стабильные РНК бактсрий синтезируются в виде первичных транскриптов, из которых затем должны выделиться зрелые рРНК или тРНК. Аналогичным путем происходит образование и эукарнотических рРНК и тРНК. В отличие от этого большинство бактериальных мРНК сами представляют собой первичные транскрнпты, так что только в исключительных случаях их трансляции должен предшествовать процес- синг.
У эрариот, напротив, образование мРНК, кодируемой прерывистыь'геном,— 'наиболее сложный процесс из всех видЪв "процессинга РНК, иногда включаюший очень большое число реакций сплайсинга, обеспечивающих соединение экзонов путем удаления интронов (гл. 26). Все реакции процессинга высокоспецифичны; в результате этих реакций образуются зрелые молекулы РНК с уникальными 5'- и 3'-концами. Поэтому возникает вопрос: какие же признаки РНК-субстратов должны узнаваться ферментами процессинга, чтобы процесс созревания происходил с такой точностью? Реакции процессинга осуществляются специфическими ) рибонуклеазами, поскольку их протекание зависит от ( способности фермента расщеплять фосфодиэфирные свя, зи в молекуле РНК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
