Льюин (Левин) - Гены - 1987 (947308), страница 229
Текст из файла (страница 229)
Динамичность генома: постоянное изменение ДНК 514 мрнк Экзоны Интрон в нор экзон а р Интрон Рнс. Э9.!4 Сплайсииг оароделеииых зкзоиов может контроли- роваться сайтом терминации иди разрыва и подиаденидирова- иик таким образом, что будут зкспрессироваться разные формы гена тяжелой цепи. в плазматическую клетку, начинает экспрессироваться р -вариант константной области. !На самом деле 1дМ секретируется в виде пентамера 1яМз, при этом 1 служит соединяющим пептидом, который образует дисульфидные связи с рщепями.) ры- и р,-варианты тяжелой рцепи различаются только по длине.
рот длиннее, чем рм что объясняется изменением аминокислотной последовательности на С-конце. У р -цепи в этом районе находится гидрофобный участок из 4! аминокислоты, который, возможно, определяет удержание всего белка на мембране. В р,-цепи он заменен гидрофильной последовательностью из 20 остатков. Эта замена, возможно, обусловливает прохождение через мембрану тяжелой цепи р-типа.
Цепи ры и р, кодируются разными мРНК. Эти молекулы идентичны почти до конца последнего константного домена. Далее они различаются тем, что р,„имеет 41 дополнительный колон, за которым располагается нетранслируемый участок, а р, содержит 20 кодонов, заканчивающихся другой концевой последовательностью. Исследование соответствующей геномной области показало, что концевые участки р,„и р, кодируются разными экзонами. Эта связь между структурой гена и мРНК продемонстрирована на рис.
39.14. При экспрессии мембранной формы константная область образуется за счет сплайсинга шести экзонов. Первые четыре из пих кодируют четыре домена константной области. Два других, М1 и М2, детерминируют гидрофобную С-концевую область, состоящую из 41 остатка, и нетранслируемый конец. На стадии секреции константная область формируется только первыми четырьмя экзонами.
К последнему из них присоединяется 20 дополнительных кодонов и не- транслируемая область, в результате чего последовательность экзона удлиняется по сравнению с той, которая экспрессировалась на предыдущей !мембранной) стадии. Следовательно, различие между двумя мРНК зависит от того, будет ли экзон последнего константного домена сплайсироваться с М ! - и М2-экзонами !тогда этот экзон будет короче и образуется последовательность для р ) или этого не произойдет !тогда экзон удлинится и образует последовательность для р,). Каким же образом контролируется выбор того или другого сайта сплайсинта? Одна из возможных моделей представлена на рис.
39.!4. На стадии связывания с мембраной участок полиаденилирования ядерной РНК располагается после М2 (либо за счет разрыва транскрипта в этом сайте, либо за счет терминации). Поскольку в ядерной РНК участок сплайсинга расположен перед началом экзона М1, она использует сайт сплайсиига, находящийся в последнем константном экзоне. На стадии секреции транскрипция ядерной РНК останавливается после последнего константного экзона. Поскольку в ядерной РНК на этой стадии уже 39.
Как формируется многообразие антител 515 нет добавочных экзонов, сайт сплайсинга, присутствующий в последнем экзоие, не используется. Данная модель предполагает, что регуляция состоит в выборе сайта разрыва и полиаденилирования (или терминации), и исключает возможность разного типа сплайсинга для одной и той же РНК. Однако для подтверждения этой точки зрения необходимо дальнейшее изучение ядерной РНК. Аналогичный переход от мембранной к секретируемой форме обнаружен для других константных областей. Сохранение экзониой структуры подтверждает, что в данном случае функционирует сходный механизм. Экзоны М! и М2 трех у-цепей очень близки, они кодируют последовательность из 66 аминокислот, из которых первые амииокислотные остатки (в количестве 41) гомологичиы мембранной последовательности )г-типа.
Возможно, консервативная последовательность является сигналом, узнаваемым рецепторным белком. Этот белок и «заякоривает» в мембране га-форму иммуноглобулина. Можно предположить, что задержание белка в мембране необходимо для инициации клеточной пролиферации в ответ на первоначальное распознавание антигена. Одновременный синтез 1яМ и 1дО зрелыми В-лимфоцитами -это исключение из правила, согласно которому одна клетка синтезирует только один тип иммупоглобулина. )г- и 6-иммуноглобулины различаются константными областями тяжелой цепи, но идентичны в остальных участках белковой молекулы.
По-видимому, совместная экспрессия двух Сн-геиов является результатом альтернативного процессинга РНК, Константная область 6 расположена близко от )г-гена; если транскрипция продолжается в эту область, ЧОЗ-экзон может сплайсироваться с экзонами б-гена, Это напоминает ситуацию с экспрессией поздних генов аденовируса (рис. 20.20).
Образование разных полиаденилированиых концов в ядерной РНК контролирует выбор кодирующих областей для сплайсинга с начальным экзоиом. (Известен только один случай, когда выбор участков полиаденилирования недостаточен. Переключение от 6 к 6, может происходить только путем прямого выбора различных сайтов сплайсинга.) Удивительный пример использования сплайсинга при экспрессии генов константных областей демонстрируют клетки лейкемии мышей, в которых переключение от р к синтезу у2Ь происходит при сохранении )г-гена. Одно из возможных объяснений этого явления состоит в том, что транскрипция продолжается через всю константную область до у2Ь-гена, после чего происходит сплайсинг очень длинного (50 т.п.н.) траискрипта. (Возможно, однако, что ген у26 может быть перенесен ближе к )г-гену.) Является ли такой путь нормальным альтернативным вариантом рекомбинации ДНК или же характерен только для тех особых клеток, в которых обнаруживается, †известно.
Соматические мутации вносят определенный вклад В РВЗНООбРВЗИЕ аНтИтЕЛ Сравнения последовательностей функционирующих иммуноглобулиновых генов и соответствуюпшх Ч-генов в недифференцированной ткани показало, что в клеточной популяции, экспрессирующей антитела, появляются новые последовательности. Как мы уже упоминали, некоторое дополнительное разнообразие обусловлено сдвигом сайта рекомбинапии при сборке экзонов Ч вЂ” 3 легкой цепи и экзонов Ч вЂ” П вЂ” 1 тяжелой цепи.
Однако некоторые изменения происходят в участках Ч-области, расположенных до точек рекомбинации, т.е. внутри самого вариабельного домена. Они представляют собой соматическне мутации, специфически индуцируемые в активном лимфоците. В случае тяжелых и легких цепей каппа-типа в создании вариабельного домена могли бы участвовать многие потенциальные У-гены, Каждый образец, представляющий собой экспрессируемый Ч-ген, можно использовать для идентификации всех соответствующих сегментов зародышевой линии. Совокупность этих последовательностей должны составлять полный набор У-генов организма.
Любой экспрессируемый ген с отличающейся первичной структурой, по-видимому, образуется путем соматических изменений. Однако основная экспериментальная трудность такого анализа состоит в том, что невозможно идентифицировать каждый потенциальный компонент Ч- генов зародышевой линии. Эта проблема просто разрешается на природной модели, представляющей систему мышиных генов лямбда-цепей. Исследования нескольких миелом, продуцирующих цепи Х, -типа, показали, что многие из них кодируются последовательностью единственного эмбрионального гена. Однако другие имеют отличающиеся последовательности, которые, вероятно, образовались в результате мутации исходного эмбрионального гена.
В ряде случаев для определения частоты соматического мутагенеза необходимо исследовать огромное число клеток, экспрессирующих один и тот же Ч-ген. Практический подход для идентификации такой группы состоит в характеристике иммупоглобулинов, получаемых от серии клеточных линий, осуществляющих иммунный ответ на одинаковый антиген. (Используемые для этой цели антигены представляют собой маленькие молекулы, имеющие дискретную структуру, которая, по-видимому, обусловливает стойкий иммуннзяй ответ.
Они отличаются от больших белков, отдельные части которых могут стимулировать образование разных антител. Эти маленькие молекулы получили название гиигленое. Для того чтобы придать им свойства антигена, их соединяют с инертным белковым носителем. Иммунизируя таким антигеном мышь, получают реактивные лимфоциты, которые соединяют путем слияния с миеломными клетками для получения гибридом. Такие гибридные клетки продолжают независимый синтез желаемо~о антитела.) Анализ 19 различных клеточных линий, синтезирующих антитела, связываюньче гаптенфосфорилхолин, показал, что 1О из них имеют одну и ту же Чн -последовательность (экспрессируемую в сочетании с йэ у- или и-константными областями). В клетках зародышевой линии зта Чн-последовательность идентифицируется как Т15 и является одной из четырех Чн-генов, гибридизующихся с анализируемой Чи-пробой. Другие девять функционирующих генов отличаются друг от друга и от всех четырех членов семейства, тестируемых в эмбриональных клетках.
Тем не менее они в большей степени родственны последовательности Т15, чем какнм-либо другим, и фланкированы теми же последовательностями, что и Т15. Все это позволяет предполагать, что указанные девять генов имеют общего предка — члена семейства Т15 и произошли от него путем соматических мутаций. Последовательности этих экспрессируемых генов отличаются от эмбриональных в равной степени во всех областях вариабельного домена: и в каркасных, и в ги- 5!б Часть Х. Динамичность генома: постоянное изменение ДНК первариабельных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
