Фогель, Мотульски - Генетика человека - 1 (947311), страница 42
Текст из файла (страница 42)
В отличие от собственно А1н-последовательностей эти повторы уникальны для разных А!п-последовательностей. Как указывалось выше, такие повторы фланкнруют бактериальные транспозоны, клк и мобильные злемснты эукарнот. Именно поэтому был сделан вывод, что А!п-последовательносгн имеют такое же происхождение, что и мобильные элементы, а фланкирующие их повторы возникли в результате дупликадии коротких последовательностей сийга транспозиции. Последовательности типа А!н, как правило, находят в первичных транскриптах РНК, они удаляются в ходе процес- синга РНК (разд. 2.3.3.6).
Вероятно, что рассеянными по геному эти последовательности оказываются благодаря тому, что их относительно короткие РНК-транскрипты транскрибируются обратной транскриптазой в ДНК, которая встраивается затем в различные участки генома. Поскольку этн последовательности сохранились в ходе эволюции млекопитающих (о чем свидетельствует частичная гомология между приматами, включая человека, и грызунами), онн должны иметь важные функции. По аналогии с подобными элементами у других эукариот, таких, как кукуруза и дрозофила, они могут участвовать в регуляции экспрессии генов или рекомбннационном процессе как в зародышевых, так и в соматических клетках. Первым этапом в транспозиции определенной последовательности ДНК должно быть образование ее экстрахромосомных, кольцевых копий. Подобные элементы действительно обнаружены в стареющих фибробластах ш ч!!го 1494; 4003.
аЬс— аЬс сьа — сЬа , 300п.н?, '. ' повторы Повторы ДНК хозяина ?-20 п.н. Повторы ДНК хозяина 7-20 п.н. 144 2. Хромосомы человека рис. ЪВЬ. Характер распределения А1н-элементов на коротком отрезке. Повторяюгпиеся последовательности шпаной около 100-300 п.н. перемежаются с уникальными послеловате.чьностями 200 п.
н, Повторы могут быть разнонаправленными (аЬс; сЬа) н следовать непосрелствен- Конверсия генов. Еще один относящийся к обсуждаемому предмету феномен давно известен в экспериментальной генетике под названием генной конверсии )"! 221. Различные данные, полученные при изучении глобиновых генов, позволяют предполагать наличие такого феномена и в геноме человека (разд. 4.3; см. также рис. 2.97). Генная конверсия есть не что иное, как модификация одного из двух аллелей другим, в результате чего гетерозигота Аа, например, становится гомозиготой АА. Винклер, который впервые обсуждал этот феномен более 50 лет тому назад, допускал ифизиологическое взаимодействие» аллелей. Однако работы на дрожжах показали, что он связан с атипичной рекомбинацией. Данный процесс иллюстрирован на рис.
2.97. Кроссинговер всегда приводит к разрыву последовательности ДНК в сайго перекреста. Обычно разрыв репарируется, для чего последовательность сестринской хроматиды используется как матрица. Таким образом восстанавливается исходная двойная спираль. Однако иногда репарация осуществляется на матрице гомологичной хромосомы. В этом случае наблюдаются отклонения от обычной сегрегации. Генная конверсия имеет место и в соматических тканях, особенно у растений. Возможно, что в этом случае рекомбинационный процесс протекает атипично.
Наличие генной конверсии не является неожиданным, поскольку спаривание гомологичных хромосом в соматических клетках и соматический кроссинговер характерны для многих видов но друг за другом. А!н-элементы фланкированы короткими прямыми повторами хозяйского !енома (7 — 20 и.
н.), которые различаются по сайту ннссрпнн. Около ! !3 всех повэ оров длиной !00-300 п.н, относится к семейству А)н. (см,. например, [3683). Подобная ситуация может иметь место в некоторых случаях ретинобластомы (злокачественная опухоль глаза у детей) (разд. 5.1.6).
Существует ряд доказательств, что генная конверсия происходит в области НЕА-локусов и в кластере глобиновых генов. В этом последнем случае она может быть причиной таких нарушений, как ))-талассемии, НЬЯ или НЬЕ (разд. 4.3). Изменяется ли геном? Насколько стабильны генетическая ин05ормацил и ее передача? Изучая наследование монотонных заболеваний или таких полиморфных систем, как группа крови АВО или М)х), мы не можем не поразиться точности передачи генетической информации, указывающей на стабильность генома. В конце концов напрашивается вывод, что встречающиеся иногда исключения вполне можно объяснить не биологическими факторами, а скорее такими, как, например, ложное отцовство.
Единственное, что в какой-то степени ослабляет нашу веру во всеохватывающую надежность наследственных механизмов,— это новые мутации (разд. 5.1), но нх частота обычно очень низка, и, кроме того, однажды возникнув, они подчиняются правилам генетической передачи. Однако открытия в молекулярной биологии поставили перед нами важные вопросы. Мы знаем теперь, что гены могут фрагментироваться, перемещаться по геному, конвертировать свои аллели. Они могут встраиваться в наш геном не тем приятным А'(В(А' В' А'/В Нарев»прок»ап генка» конверсия Реципрокный неравный кроссинговер А В(А~(В ) А ))сз)м) А' С:Л )в ййй)Б В' АУВ(А' Вс двойкой неравный кросс»»говер способом, который оправдан временем и который практиковали еше наши предки, а например с «бродячим» вирусом.
Должны ли мы в связи с этим забыть элементарную генетику и подвергнуть сомнению все ее правила? К счастью, классические правила остаются справедливыми. Арбор в своей Нобелевской лекции, посвященной генетическому обмену, сказал: «Несмотря на то что существует множество естественных механизмов, способствующих обмену меж- Рис. 2.97. Генная конверсия тсБ. Двойной неравный кроссинговер. Гомологичные гены А, А', также как и В, В', расположены тандемно.
Вслелствие гомологии В незаконно выстраивается против Ач Рекомбинация в пределах гена приводи г к утроению гена (А, В(А', В) на одной нити и к лелецни (А(В) на другой. В следующем поколении у индивида, являющегося двойной гетерозиготой по утроенному и единичному гену (как цоказано), может произойти неравный кроссинговср, в результате которого образуются изображенные на рисунке генные продукты.
При генной 2. Хромосомы человека 14б ду геномами неродственно~о происхождения, и Е. со(б и высшие организмы преуспели в достижении относительно высокой общей стабильности их генетического аппарата». Новые данные углубляют наше понимание структурной организации генетического материала и механизмов его работы. Несомненно, что онн могут помочь в предотвращении наследственных болезней. Но верно и то, что старые правила остаются справедливыми. конверсии имеет место прямое «внедрение» части гена В в ген А'. Это собьыие нереципрокное, и нить, несущая гены А и В, остается неизмененной. Гаплотип, возникающий вследствие конверсии, идентичен гаплотипу, возникающему вследствие двойного кроссинговера.
Поскольку оба рекомбинациоиных продукта нельзя обнаружить у человека, генную конверсию невозможно отличить от двойного кроссинговера. Опнако статистически единичное событие конверсии намного более вероятно, чем событие, нуждающееся в двух кроссинговерах. 146 2. Хромосомы человека 2.3.л. Геном митохондрий Структур« и функция митохондрий. Митохондрии .
это цитоплазматнческие органеллы. Их количество и форма варьируют в зависимости от функции клетки. Например, у млекопитающих в клетках печени имеется по 1000-1500 митохондрий. Все они имеют общие структурные особенности: матрикс, внутреннюю и внешнюю мембрану !рис. 2.98). Внутренняя мембрана образует характерные складки: иногда в виде «крист», иногда в виде «трубочек». Митохондрии осуществляют важные биохимические функции, в частности, именно в них происходит аэробное окисление.
Вот почему эти органеллы часто называют энергетической фабрикой организма. Энергия хранится в АТР 1аленозинтрифосфат). Из трех энергеэическнх источников нашей пищи аминокислоты и жиры подвергаются распаду только в результате аэробного окисления, которое происходит в митохондриях. Кроме того, в них осуществляется цикл лимонной кислоты. Мембрана митохондрий содержит упорядоченную мультиферментную систему, а распределение ферментов в функционально значимом порядке гарантирует упорядоченную последовательность биохимических реакций. Подобно всему живому митохондрии размножаются путем деления. Их синтез бе пото невозможен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
