Реферат: Литература - Другое (книга по генетике)
p>процессы
репликации
и транскрипции.
Важно отметить
и то, чтооднонитевой участок ДНК, образующий петлю, становится
доступным для действя нуклеазы S1, специфически разрушающей
однонитевую ДНК.
Группа умеренно повторяющихся последовательностей очень
гетерогенна по длине и числу копий и составляет около 20%
генома человека. Как правило, они распределены дисперсно по
всем хромосомам, причем относительно короткие последователь-
ности ДНК до 500 п.о., так называемые короткие диспергиро-
ванные повторы - Sine, повторяются более 100 000 раз, в
среднем, через каждые 2.2 кб. Число копий более длинных
диспергированных последовательностей - Line, не превышает 10
000. Умеренные повторы найдены во всех структурных компонен-
тах генома за исключением кодирующих областей генов. Два
главных семейства умеренных повторов, Alu и Kpn1, занимают,
по крайней мере, 10% генома и практически столько же занято
несколькими сотнями других семейств повторов этого класса.
Основной единицей Alu семейства является короткая
последовательность из 300 п.о., повторенная в геноме челове-
ка несколько сот тысяч раз, в среднем, через каждые 5 кб или
через каждые 2 - 3 диспергированных повтора, принадлежащих
другим семействам (Kao, 1985; Льюин, 1987). При этом,
кластеры Alu-повторов, как правило, лежат внутри R-дисков
метафазных хромосом - Гимза отрицательных (G- дисков). Расп-
ределение Alu-повторов по геному весьма неравномерно как
между хромосомами, так и по их длине. Так, в хромосомах 14,
16, 21 Alu-последовательности концентрируются в области
центромеры, а в хромосомах 4, 19, 20, Х и У выраженные
кластеры Alu повторов не найдены. Члены Alu семейства не
полностью идентичны друг другу. Однако, все они содержат
сайт рестрикции для фермента AluI и имеют димерную структу-
ру, то есть состоят из двух прямых повторов длиной около 130
п.о. с богатой аденином вставкой из 31 нуклеотида во втором
мономере. Каждая Alu последовательность фланкирована прямыми
повторами длиной от 7 до 20 п.о., различными для разных чле-
нов семейства и имеющими большую степень гомологии с
транспозоноподобными элементами про- и эукариот. Некоторые
члены Alu семейства могут транскрибироваться с помощью фер-
мента РНК-полимеразы 111. Предпологается, что при определен-
ных условиях образующиеся при этом молекулы РНК могут обрат-
но транскрибироваться, что в свою очередь, может привести к
появлению в клетках Alu-содержащих кДНК, обладающих
свойствами ретропазонов, то есть способных инсертироваться в
геномную ДНК. В литературе описаны случаи инсерционного му-
тагенеза Alu повторов, приводящие к гемофилии В и нейрофиб-
роматозу типа 1. Однако, частота таких событий, по-видимому,
невелика. Предполагается, что короткие умеренные повторы,
подобные Alu семейству, участвуют в регуляции транскрипции,
в процессинге РНК и в инициации репликации ДНК. Кроме того,
обнаружена высокая степень гомологии Alu последовательностей
с одним из видов низкомолекулярной РНК (7 S РНК), участвую-
щей в секреции белков.
К числу Line повторов относится Kpn1 семейство, которое
состоит из более длинных и значительно более гетерогенных
последовательностей, рассеянных по всему геному. В ряде слу-
чаев члены Kpn1 семейства группирются в кластеры, образуя
более длинные структуры, повторяющиеся несколько тысяч раз.
Для некоторых членов этого семейства также доказана возмож-
ность инсерции кДНК-овых копий Kpn1- РНК-транскриптов в ге-
номную ДНК и возникновение мутаций. Такое явление было обна-
ружено в одном случае гемофилии А. Некоторые Kpn1- последо-
вательности не только транскрибируются, но и способны
транслироваться (Charlesworth et al.,1994).
Раздел 2.3 Мультигенные семейства, псевдогены, онкоге-
ны.
Многие гены человека повторены в геноме от нескольких
единиц до нескольких сотен раз и образуют мультигенные се-
мейства (Газарян, Тарантул, 1983; Босток, Самнер, 1981; Kao,
1985; Льюин, 1987). Эти гены обычно сгруппированы в кластеры
в определенных районах одной, либо нескольких хромосом. Во
многих мультигенных семействах наряду с функционально актив-
ными генами содержатся псевдогены - мутационно измененные
последовательности, не способные транскрибироваться или про-
дуцирующие функционально неактивный генный продукт. Примера-
ми мультигенных семейств могут служить гены рибосомальных,
транспортных и ядерных РНК, гены альфа- и бета-глобинов, ту-
булинов, миоглобина, актина, интерферона и многих других. В
ряде случаев, возможна избирательная амплификация некоторых
семейств генов в процессе их экспрессии, как, например, ге-
нов рибосомальных РНК. При этом число способных транскриби-
роваться копий генов увеличивается за счет их избирательной
амплификации в сотни и даже тысячи раз, что сопровождается
лавинообразным нарастанием доли соответствующего генопродук-
та в клетках. Особое место среди мультигенных семейств зани-
мают супергены - очень большие кластеры из сотен функцио-
нально и структурно родственных генов, расположенных в сег-
ментах отдельных хромосом. Классическим примером супергена
может служить HLA комплекс, контролируюший главные антигены
гистосовместимости. Он занимает район более 6000 кб на ко-
ротком плече хромосомы 6р21 и состоит из серии тесно сцеп-
ленных генов, ответственных за синтез множества белков,
включающих клеточные поверхностные антигены, молекулы иммун-
ного ответа и некоторые компоненты комплемента. К суперген-
ным семействам относятся три комлекса расположенных на раз-
ных хромосомах мультигенов, контролирующих синтез тяжелых и
легких цепей иммуноглобулинов. Интересно, что в процессе
диффиренцировки B лимфоцитов, продуцирующих иммуноглобулины,
происходит структурная перестройка этих семейств. При этом
отдельные последовательности ДНК элиминируются, тогда как
другие сливаются, так что структура генов иммуноглобулинов в
зрелых B лимфоцитах значительно отличается от исходной, то
есть от той, которая наблюдается в зародышевых клетках.
Одной из важных структурных особенностей генома челове-
ка является наличие так называемых псевдогенов, уникальных
последовательностей, очень сходных по своей структуре с оп-
ределенными нормальными генами, но в силу присутствия в ко-
дирующих последовательностях целого ряда мутаций не способ-
ных транскрибироваться или правильно транслироваться с обра-
зованием структурно и функционально активного продукта.
Псевдогены обнаружены для многих генов. Их количество варь-
ирует от одной до нескольких десятков копий на геном и в
этом случае они, как правило расположены тандемно. Иногда
псевдогены тесно сцеплены с нормальными генами, во многих
случаях псевдогены и гены локализованы в разных хромосомах.
Для некоторых моногенных заболеваний идентифицированы му-
тантные аллели, сходные с мутациями в соответствующих псев-
догенах. В этих случаях обсуждаеся возможная роль псевдоге-
нов в спнтанном мутационном процессе.
В геноме человека присутствуют также нуклеотидные
последовательности, гомологичные генам некоторых вирусов.
Впервые эти последовательности были идентифицированы в гено-
ме вирусов, индуцирующих развитие опухолей у животных и че-
ловека, и потому они были названы онкогенами. Гомологичные
последовательностям в геноме человека носят название прото-
онкогенов. В настоящее время уже идентифицировано более 100
протоонкогенов. Белковые продукты протоонкогенов, по-видимо-
му, играют важную роль в нормальной пролиферации клеток осо-
бенно на ранних стадиях эмбрионального развития, контролируя
клеточный цикл и выбор геномной программы развития клетки.
При возникновении специфических мутаций в протоонкогенах, а
также при нарушениях регуляции их работы, выражающихся в ги-
перпродукции или в зкспрессии в нетипичномном месте или в
несвойственный момент жизнедеятельности клетки, они начинают
вести себя как онкогены, стимулируя неконтролируемое размно-
жение и пролиферацию определенных клеточных клонов, что и
может, в конечном счете, привести к формированию опухоли.
Раздел 2.4 Современное определение понятия "ген",
транскрипция, регуляторные элементы генов.
Около 10-15% генома человека представлено уникальными
транскрибируемыми последовательностями, составляющими основу
структурных генов (Льюин, 1987). В настоящее время в понятие
"ген" включается не только его транскрибируемая область -
экзоны + интроны, но также фланкирующие последовательности -
лидерная, предшествующая началу гена, и хвостовая нетрансли-
руемая область, раположенная на 3' конце гена (Рис.2.1 ). В
отличие от генов прокариот гены человека редко представлены
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70