Кластер генов

Рис. 16.6. Карта генома фага лямбда. Видно, что гены с родственными функциями сгруппированы в кластеры. Геном содержит около 46 500 пар оснований.

На основе различий, существующих между кластерами генов глобина у разных млекопитающих, можно сделать вывод о том, что дупликации, за которыми следуют (иногда) изменения генов, играли важную роль в эволюции каждого кластера. Наличие делеций при различных формах талассемии человека свидетельствует о том, что неравный кроссинговер продолжает осуществляться в обоих кластерах глобиновых генов. В результате каждого такого события возникают как дупликация, так и делеция. Попытаемся проследить за судьбой двух рекомбинантных локусов в популяции. Делеции в принципе могут возникать в результате рекомбинации между гомологичными последовательностями, расположенными в одной и той же хромосоме. Это не влечет за собой соответствующей дупликации. [c.273]

Кластер генов устойчивости к гигромицину [c.402]

В гено.ме обнаруживаются также рассеянные или находящиеся в кластерах гены, кодирующие гомологичные белки со сходными функциями. Например, это гены для разных типов актина, тубули-на, белков оболочки яйца насекомых, гонадотропинов позвоночных. Перечисление этих генов показывает, что семейства таких генов могут выпатнять как общеклеточные, так и специализированные функции. Такие мультигенные семейства, включающие по 5—20 копий и кодирующие белки со сходными функциями, также можно отнести к фракции умеренно повторяющихся последовательностей [c.190]

Генная инженерия кластера генов нитрогеназы [c.310]

Все кластеры генов ароматических поликетидов содержат три гена, кодирующих так называ- [c.262]

Кластер генов хитиназы [c.402]

Чтобы решить эту задачу, мышиные гены Н-и к-цепей были заменены ( нокаутированы ) небольшим участком кластера генов Н-цепи человека (который включал 4 Уд-домена, 16 Од-доменов, 6 Тд-доменов, Су и Сц) и кластера генов к-цепи человека (содержащего 4 Ук-домена, 5 jK-доменов и Ск). Трансгенные мыши с таким набором генов антител человека синтезировали человеческие антитела к некоторым антигенам кроме того, бьши созданы гибридомы, продуцирующие человеческие моноклональные антитела. Однако разнообразие человеческих антител, продуцируемых такими трансгенными мышами, было невелико вследствие ограниченности набора вариабельных сегментов Н- и к-цепей. Чтобы решить эту проблему, создали YA с большим числом генов вариабельных участков Н- и к-цепей гемоглобина человека. [c.429]

Кластеры генов регулируются координированно [c.177]

Образование кластеров генов с родственными функциями у фагов Т7 и Т4 [c.208]

Набор генов, происшедших путем дупликаций и изменений от некоторого гена-предка, называется семейством генов. Члены одного семейства могут быть расположены рядом или разбросаны по разным хромосомам (или их расположение может представлять собой сочетание этих двух вариантов). Кластеры генов имеют различную организацию-начиная от ситуации, когда в результате дупликации возникают два расположенных рядом сходных гена, до случаев, когда сотни идентичных генов расположены в виде тандема. Ситуации, при которых родственные гены разбросаны по разным участкам генома, по-видимому, возникли в результате транслокации, происшедшей уже после дупликации. [c.268]

Неравный кроссинговер приводит к перестройке кластеров генов [c.270]

Размер кластера генов может возрасти или уменьшиться в результате неравного кроссинговера, когда происходит рекомбинация между неаллельными генами, как показано на рис. 21.3. Обычно рекомбинация происходит (как описано в гл. 1) между соответствующими друг другу последовательностями ДНК, расположенными точно одна напротив другой в двух гомологичных хромосомах. Однако, когда в каждой хромосоме имеются две копии гена, напротив друг друга могут случайно оказаться последовательности разных копий, что сделает возможным неправильное спаривание между ними. (Для этого необ- [c.270]

Рис. 21.4. Талассемии возникают в результате различных делеций в кластере генов а-глобина.

Осуществление неравного кроссинговера в кластере глобиновых генов человека подтверждается природой некоторых форм талассемии. Талассемия может возникнуть в результате любой мутации, нарушающей синтез либо а-, либо Р-глобина. В зависимости от степени наблюдаемого нарушения талассемию подразделяют на а - и реформы (когда отсутствует сколько-нибудь заметный синтез цепей одного из этих типов) или и Р" -формы (когда снижен уровень синтеза цепей). Талассемия была обнаружена у больных, страдающих анемиями (наиболее распространенными в определенных популяциях людей, например среди жителей Средиземноморья). Многие а°-и р°-формы талассемии возникают в результате делеций части соответствующего кластера генов глобина. По крайней мере в некоторых случаях концы участков, подвергающихся делециям, находятся в гомологичных областях, что в точности соответствует предположению об их возможном возникновении в результате неравного кроссинговера. [c.272]

Рис. 21.5. Делеции в кластере генов Р-глобина приводят к возникновению нескольких типов талассемии.

Кластеры генов подвержены постоянным перестройкам [c.273]

Поскольку и у птиц, и у млекопитающих имеются раздельные кластеры генов ос- и (3-глобинов, ос- и (3-гены, должно быть, были физически разобщены в геноме и до дивергенции млекопитающих и птиц от их общего предка, которая, вероятно, произошла около 270 млн. лет назад. [c.274]

Это парадоксальная ситуация. Предположим, что эти кластеры эволюционировали путем дупликации всей повторяющейся единицы, общая организация которой позволяет предположить, что она существовала еще до того, как произошло разделение морских ежей на виды. Естественный отбор, по-видимому, действовал в направлении сохранения функций этих генов, в то время как спейсеры разных видов дивергировали, сохраняя, однако, свое постоянство внутри каждого вида. Из этого, очевидно, следует, что на кластер генов каждого вида морских ежей должен воздействовать некий механизм коррекции. [c.290]

Тип рекомбинации, включающий взаимодействие между гомологичными последовательностями ДНК, получил название общей рекомбинации. Ферменты, ответственные за ее осуществление, могут использовать в качестве субстратов любую пару гомологичных последовательностей (хотя возможность предпочтительного использования определенных последовательностей существует всегда). Данные о поведении кластеров генов (гл. 21) свидетельствуют о том, что гомология может быть неполной родственные неаллельные гены способны рекомбинировать с частотой, которая тем меньше, чем больше степень дивергенции между последовательностями этих генов (неравная рекомбинация). [c.443]

Первое предположение, касающееся этой части генома, состоит в том, что основная часть функции кодируется несколькими генами, а не уникальным геном, как казалось ранее. Второе предположение заключается в том, что значительное количество ДНК не несет кодирующей функции, находясь либо внутри генов (в виде интронов), либо между ними (поскольку кластеры генов могут быть достаточно протяженными и при этом находиться на значительном расстоянии друг от друга). Это чрезвычайно большое количество ДНК только косвенным образом связано с фунционированием генов. [c.280]

ГОбратите внимание, что они обрамляют всю группу (кластер) генов, а не отдельные транскрипционные единицы.] — участок расщепления ДНК рестриктазон ЕсоН1, располагается всегда в одном и том же месте кластера [c.248]

Процесс биосинтеза одного антибиотика может состоять из 10-30 ферментативных реакций, так что клонирование всех генов его биосинтеза -задача не из легких. Один из подходов к выделению полного набора таких генов основан на трансформации одного или нескольких мутантных штаммов, не способных синтезировать данный антибиотик, банком клонов, созданным из хромосомной ДНК штамма дикого типа. После введения банка клонов в мутантные клетки проводят отбор трансформантов, способных синтезировать антибиотик. Затем выделяют плазмидную ДНК клона, содержагцего функциональный экспрессирующийся ген антибиотика [т. е. ген, восстанавливающий (комгглементиру-ющий) утраченную мутантным штаммом функцию], и используют ее в качестве зонда для скрининга другого банка клонов хромосомной ДНК штамма дикого типа, из которого отбирают клоны, содержащие нуклеотидные последовательности, которые перекрываются с последовательностью зонда. Таким образом идентифицируют, а затем клонируют элементы ДНК, примыкающие к комплементирующей последовательности, и воссоздают полный кластер генов биосинтеза антибиотика. Описанная процедура относится к случаю, когда эти гены сгруппированы в одном сайте хромосомной ДНК. Если же гены биосинтеза разбросаны в виде небольших кластеров по разным сайтам, то нужно иметь по крайней мере по одному мутанту на кластер, чтобы получить клоны ДНК, с помощью которых можно идентифицировать остальные гены кластеров. [c.259]

Предположим, что у вас есть штамм Rhizobium japoni um, способный усваивать азот и вступаюший в симбиотические отношения с растениями сои. Какой подход вы использовали бы для идентификации кластера генов, кодирующих образование клубеньков, при условии, что у вас нет зонда для гибридизации с /го<У-генами [c.330]

Рис. 18.11. Плазмидный вектор, содержащий кластер генов хитиназы риса и кластер генов устойчивости к гигромицину, использовавщийся для трансформации протопластов риса. Трансформацию осуществляли обработкой протопластов полиэтиленгликолем в присутствии плазмидного вектора. Затем отбирали клетки, устойчивые к гигромицину, и проводили тестирование клеток на наличие генов хитиназы с помощью гибридизации по Саузер-ну и на наличие самой хитиназы методом Вестерн-блоттинга. Далее из клеток регенерировали целые растения.

Кластеры генов глобина могут иметь меньшие размеры и не содержать псевдогенов. Кластер р-глобиновых генов цыпленка имеет в длину менее 14 т.п.н. и, по-видимому, включает только четыре функционально активных р-подобных гена. Два эмбриональных гена располагаются снаружи, а два взрослых-внутри, так что между порядком экспрессии гена и его расположением корреляции нет. [c.270]

В результате анализа таких кластеров генов был сделан важный вывод общего характера. В семейство генов может входить большее число членов (как функционально активных, так и неактивных), чем можно предположить на основе анализа соответствующих белков. Дополнительные функционирующие гены могут либо представлять собой дупликации, кодирующие идентичные белки, либо быть сходными с генами для известных белков, хотя и отличаясь от них. Возможно, что эти гены экспрессируются в течение короткого времени или уровень их экспрессии низок. Для псевдогенов характерна различная степень родства с функционально активными генами, и их можно изучать только на уровне нуклеотидной последовательности ДНК. Принимая это во внимание, нельзя считать, что обнаружены все члены кластера, пока не будут тщательно исследованы фланкирующие области, прилегающие к крайним членам кластера. [c.270]

Существует много возможностей для осуществления перестроек внутри кластера родственных или идентичных генов. Результат таких перестроек можно увидеть, сравнивая кластеры генов Р-глобинов млекопитающих, показанные на рис. 21.1 и 21.2. Несмотря на то что эти кластеры выполняют одну и ту же роль и имеют сходную в общих чертах организацию, различаясь по размеру, имеются вариации общего числа и типов р-глобиновых генов различаются также и число, и структура псевдогенов. Все эти изменения произошли, по-видимому, после разделения млекопитающих на виды около 85 млн. лет назад (это был конец периода общего эволюционного развития всех млекопитающих). На основе сравнения различных кластеров можно сделать общее заключение о том, что дупликации, перестройки и изменения генов могут быть столь же важными факторами эволюции, как и медленное накопление точковых мутаций в индивидуальных генах с последующим отбором белков с улучшенными свойствами. Каковы же механизмы генных перестроек [c.270]

Известны два поразительных примера, когда попытки размножить кластеры генов путем клонирования их в клетках Е. соН привели к повышению частоты возникновения делеций. Один из четырех генов -глобинового кластера цыпленка было трудно выделить, поскольку при клонировании он, как правило, утрачивался, по-видимому, в результате рекомбинаций, в которых участвовали гомологичные последовательности по обе стороны от гена. В случае ос-кластера человека два типа делеций, наблюдаемые при клонировании в клетках Е. oli, точно соответствуют двум типам делеции o -thal-2, приведенным на рис. 21.4. Тот факт, что в бактериальной клетке происходят перестройки генома, приводящие к таким же результатам, которые наблюдаются и в природной человеческой популяции, указывает на то, что такие события — [c.274]

Рассматривая геном с точки зрения индивидуальных генов, можно обнаружить самые разные варианты его организации. Ген может занимать такое положение, где его нуклеотидная последовательность будет единственной в своем роде, хотя в других участках генома могут находиться сходные последовательности. Он может входить в состав небольшого кластера генов, происшедших от общего гена-предка и выполняющих сходные функции (как в случае систем глобиновых генов). Другие кластеры могут иметь большие размеры и состоять из многократно повторяющихся генов, идентичных или обладающих очень большим сходством. Про гены (или другие последовательности), которые обнаруживаются в виде множе-схва последовательно расположенных копий, говорят, что они тандемно повторяются. Один из видов кластеров тандемно повторяющихся генов кодирует гистоны, другой — рибосомные РНК. В обоих случаях многократная повторяемость генов, по-видимому, свидетельствует о потребности в больших количествах кодируемого ими продукта. [c.289]

Такая точка зрения может повлечь за собой следующий вопрос следует ли рассматривать в таком же свете несколько более длинные последовательности, находящиеся между индивидуальными генами, например в кластере глобиновых генов Однако между этими двумя случаями имеется важное различие. Все межгенные промежутки в кластере генов глобина различаются, тогда как нетранскрибирующиеся спейсеры кластера тандемных генов повторяются вместе с генами. [c.289]

В некоторых случаях обнаружена менее жесткая форма организации гистоновых генов. Гистоновые гены у X.laevis объединены в кластер, но их организация имеет гетерогенный характер, поскольку гены одного типа могут иметь различных соседей. При наличии тандемных повторов, по-видимому, имеется более одного класса повторов с разным порядком расположения генов. У цыплят имеется кластер гистоновых генов, но порядок расположения генов варьирует, а тандемные повторы отсутствуют. Переходя к млекопитающим, мы снова обнаруживаем, что гены могут не иметь упорядоченной организации в виде повторяющихся единиц, но могут располагаться небольшими группами или даже в виде индивидуальных генов. Несмотря на то что необходимо иметь намного больше данных, чтобы оценить значение таких способов организации гистоновых генов, в настоящее время их можно считать промежуточными вариантами между небольшим кластером генов (таким, как глобиновый) и кластером тандемно повторяющихся генов. [c.291]

В соответствии с моделью внезапной коррекции периодически весь кластер генов заменяется новым набором копий, происщедщим от одной или в крайнем случае от очень небольщого числа копий из генома предьщущего поколения. Чтобы отбор был достаточно эффективным, периодически должно означать каждые несколько поколений. Однако на практике любой механизм должен быть основан на регулярной повторяемости, поэтому периодически означает каждое поколение. Небольшое число копий, дающих начало новому кластеру,-это исходный набор, на который воздействует естественный отбор отбрасываемые копии не подвергаются отбору. Исходные копии могут составлять определенный набор или могут быть отобраны случайным образом. [c.296]

При исследовании вопроса о том, в равной ли мере сохраняется чувствительность к ДНКазе на протяжении всего домена, были получены некоторые расхождения в результатах отдельных опытов. В кластере (3-глобино вых генов цыпленка чувствительный домен тянется на 6-7 т.п.н. с 5 -конца кластера и по крайней мере на 8 т.п.н. с З -конца. Внутри самого кластера генов транскрибируемая область более чувствительна к ДНКазе I, чем ее нетранскрибируемые фланкирующие участки (которые называют участками промежуточной чувствительности.) Сходным образом ген овальбумина и родственные гены X и V могут находиться в домене, чувствительном к ДНКазе, который занимает около 100 т.п.н. Но в этом случае, по-видимому, нет каких-либо различий в чувствительности между кодирующей и некодирующей ДНК внутри домена. [c.382]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология