Глобиновые гены

Зная строение глобиновых генов у представителей различных видов, можно, наконец, проследить за эволюцией существующих в настоящее время глобиновых генов от одного гена-предка. Современное представление об эволюционном происхождении генов глобина проиллюстрировано на рис. 21.6. [c.274]

Рис. 20.16. Все функционирующие глобиновые гены имеют прерывистое строение и содержат три экзона. Размеры участков ге-

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]

Некоторые прерывистые гены имеют только один или всего несколько интронов. Пример хорошо изученного строения прерывистых генов-строение глобиновых генов (гл. 21). Два основных вида глобиновых генов, ос и р, имеют общий тип структуры, при котором два интрона занимают постоянные положения относительно кодирующей последовательности. Для Р-глобиновых генов млекопитающих характерно постоянство их строения, проиллюстрированное на рис. 20.16. В полипептидной цепи Р-глобина мыши, состоящей из 146 аминокислот, интроны расположены между кодонами, занимающими положения 30/31 и 105/106. [c.253]

Выявление аллелей (3-глобинового гена методом гибридизации с синтетическими олигонуклеотидами [c.189]

Точковые мутации в экзонах глобиновых генов могут вести к появлению мутантных Г. с единичной аминокислотной заменой. Это м. б. причиной молекулярных болезней — наследств, гемоглобинопатий. Наиб, известный пример мутантного Г,- HbS, в к-ром шестой от N-конца р-глобино-вой цепи остаток глутаминовой к-ты заменен на остаток валина. Такой Г. содержится в эритроцитах больных серповидноклеточной анемией. Точечная мутация, делеция (выпадение участка ДНК) или другой дефект глобннового гена, [c.516]

Опыты, в которых 72-нуклеотидную последовательность вырезали из ДНК и затем снова вводили в какой-либо участок молекулы, показали, что в ее присутствии может восстанавливаться нормальный уровень транскрипции, причем вне зависимости от места ее введения. Более того, если р-глобиновый ген встроить в молекулу ДНК, содержащую эту последовательность, уровень его транскрипции увеличивается в 200 раз. Этот эффект наблюдается, даже когда 72-нуклеотидная последовательность находится от точки старта на расстоянии, превы- [c.153]

При использовании метода картирования К-петель РНК замещает одну цепь ДНК, гибридизуясь с участками ДНК по обе стороны от промежуточной последовательности. Но сама промежуточная последовательность остается неизменной, сохраняя исходное двухцепочечное строение. В результате образуется структура, приведенная на рис. 20.4, где два участка, кодирующие РНК, в гибриде объединены, как это видно по двум вытесненным из гибрида одноцепочечным петлям ДНК. В месте соединения этих петель наружу вытесняется двухцепочечная петля ДНК, соответствующая промежуточной последовательности. В приведенном на рис. 20.5 примере виден единственный интрон р ° -глобинового гена мыши. (В этом гене также имеется и второй интрон, размеры которого слишком малы для того, чтобы он был виден в электронный микроскоп см. ниже.) [c.247]

Гены леггемоглобина содержат три интрона, причем локализация первого и последнего по отношению к кодирующей последовательности гомологична локализации двух интронов глобиновых генов. Такое удивительное сходство указывает на то, что гены, кодирующие гем-со-держащие белки, с весьма древних времен имеют прерывистое строение, показанное на рис. 20.26. [c.265]

Для всех известных активных генов глобина, включая гены ряда млекопитающих, птиц и лягушки, интроны занимают одни и те же положения. Первый интрон всегда довольно короткий, второй обычно имеет большую длину, но абсолютные длины интронов могут различаться. Большая часть различий в общей длине разных глобиновых генов обусловлена различиями в длине второго интрона. У мыши длина второго интрона ос-глобинового [c.253]

Рис. 21.1. Семейства а- и Р-подобных глобиновых генов человека организованы в виде кластеров, включающих в себя функционально активные гены и псевдогены ( /).

Для глобиновых генов было проведено детальное сопоставление соответствующих экзонов и интронов более подробно это будет обсуждаться в гл. 21. Окончательный результат дивергенции экзонов выражается в различиях кодируемых ими белков. Эти различия в основном обусловлены заменами оснований. Однако многие замены не влияют на смысловое значение кодона, поскольку затрагивают третье основание кодона или находятся в нетранслируемых областях. Область гомологии простирается и за границы экзон—интрон и захватывает небольшой участок внутри интрона. [c.255]

Последовательности вторых интронов Р-глобиновых генов сильно дивергировали, что подтверждается почти двукратным различием их размеров. Процесс дивергенции вторых интронов включает как изменение размеров (вследствие делеций и вставок), так и замены оснований. Для некоторых пар р-глобиновых генов вторые интроны имеют такие большие различия, что соответствующие [c.255]

Центральный интрон гена леггемоглобина разделяет два экзона, которые вместе кодируют последовательность, соответствующую одному центральному экзону глобинового гена. Мог ли центральный экзон глобиново-го гена образоваться путем слияния двух центральных экзонов гена-предка, т.е. объединения последовательностей, кодирующих две части белковой цепи, вместе образующие структуру, связывающую гем В свете этого [c.265]

Строение двух кластеров глобиновых генов в геноме человека приведено на рис. 21.1. Гены глобинов у других высщих приматов по своей организации очень похожи на рассмотренные. Например, кластеры Р-глобиновых генов гориллы и павиана практически не отличаются от соответствующих кластеров человека. Все гены транскрибируются слева направо и располагаются в порядке их экс- [c.269]

Похожая в целом организация кластеров глобиновых генов обнаружена и у других позвоночных, но детали их строения и число генов могут различаться. Примеры организации некоторых р-глобиновых кластеров приведены на рис. 21.2. [c.269]

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. 21.6. Все глобиновые гены произошли от единого гена-предка в результате ряда дупликаций, транспозиций и мутаций.

Эволюционное древо глобиновых генов [c.274]

Геном млекопитающих содержит несколько разных семейств коротких повторов. Короткие повторы у птиц и амфибий изучены значительно хуже. Число копий коротких повторов, например наиболее изученных повторов Alu-семейства у человека, составляет 3-10 , что соответствует 5—6% массы ДНК клетки. Такие повторы рассеяны по геному и получили название вездесущих. Повторы Alu могут находиться в интронах, на 5 -флангах генов и, наконец, в составе З -нетранслируемого участка мРНК- Нуклеотидная последовательность Alu-повтора гомологична последовательности отдельных участков 7S РНК. Структура 7S РНК достаточно консервативна у позвоночных, а гомологии в нуклеотидной последовательности прослеживаются и с 7S РНК насекомых, Поэтому семейства коротких повторов, присутствующие у разных видов, предшественником которых служила 7S РНК, также могут обладать достаточной гомологией. В то же время семейства коротких повторов, как и длинных, характеризуются видоспецифичностью, обусловленной амплификацией той или иной копии клеточных РНК, которые к тому же могли быть по-разному модифицированы в результате процессинга. Локализация ретропозонов, внедрившихся в отдельные сайты генома у предков млекопитающих, может, по крайней мере, частично сохраняться в процессе дальнейшей эволюции. Например, места локализации Alu-подобного семейства в межгенных про.межутках кластера глобиновых генов оказались достаточно сходными у мышей и приматов. [c.226]

Первичные структуры а-, Р-, у-, 5-, е- и -полипептидных цепей Г. человека, а также мн. др. глобиновых цепей разл. происхождения известны. Гены, кодирующие а-глобиновые цепи Г. человека, сцеплены и расположены в последовательности 42-4 - 2-а1 на хромосоме 16 (цифры-номера дуплицированных генов) группа генов, кодирующих др. полипептидные цепи, также непосредственно примыкающие один к другому (8-72-71 -8-Р), локализована на хромосоме 11. Первичная структура а- и не а-глобиновых генов человека известна. Для каждого из них установлено наличие двух нитронов (отрезков ДНК, прерывающих кодирующие участки,-экзоны) и больших некодирующих участков, находящихся на флангах генов. Биосинтез гема, а- и р-глоби-новых цепей, а также сборка тетрамерных молекул НЬА осуществляется в клетках эритроцитарного ряда и практически завершается к моменту выхода зрелых эритроцитов (их продолжительность жизни у человека составляет 120-130 дней) из костного мозга в кровяное русло. [c.516]

A. ПЦР-амплификация участка (3-глобинового гена, содержащего сайты для эндонуклеазы vnl, один из которых отсутствует в мутантном гене. Б. Рестрикция полученных ПЦР-продуктов с помощью vnl. Нормальный ген содержит три vnl-сайта в сегменте ДНК, фланкируемом праймерами, а мутантный - два. [c.196]

B. Электрофоретическое разделение фрагментов, полученных при обработке ПЦР-амплифициро-ванной (З-глобиновой ДНК с помощью vnl. АА - гомозиготность по нормальному З-глобиновому гену, AS - гетерозиютность, SS — гомозиготность по гену серповидноклеточной анемии. [c.196]

Если мутация в интроне распознается системой процессинга РНК как аутентичный сайт сплайсинга, то в процессированную мРНК включается часть интрона (рис. 21.17, А). Это приводит к сдвигу рамки считывания и образованию укороченного белка. При этом количество нормального белка снижается, что может стать причиной заболевания. Разумно предположить, что если антисмысловой олигонуклеотид, комплементарный мутантному интрону, гибридизуется с ним, то ошибочный сплайсинг блокируется, что повысит вероятность сплайсинга в нормальном сайте. Это предположение проверили на р-глобиновом гене с мутацией во [c.509]

В р-глобиновом гене мыши также были обнаружены три типа участков, расположенных аналогичным образом. Однако существенные различия между двумя промоторами состоят в том, что центральная последовательность в г инов(эм консервативный [c.152]

Эксперименты с делеционными мутантами гена тимидин-киназы (ТК) вируса герпеса показали, что область между положениями — 100 и — 60 контролирует частоту инициации. В отсутствие этого участка частота инитшя-ции в обычной стартовой точке Псшает до 2% от первона-чального уровня. Если делетируется блок ТАТА, инициация продолжает происходить, но при этом снижается точность узнавания первоначальной стартовой точки. Аналогично в случае глобиновых генов млекопитающих делеция области размером 20-30 п. н. с центром примерно около положения — 70 вызывает значительное снижение транскрипции. Для некоторых генов дрожжей также показано, что последовательность, расположенная влево от стартовой точки, играет важную роль. В случае гистоновых генов морского ежа рассматриваемая последовательность расположена еще дальше от стартовой точки — между положениями — 139 и —111. Данные последовательности не активны, если область, предшествующая стартовой точке, делетирована, но, как правило, они значительно увеличивают частоту инициации. [c.152]

К настоящему моменту энхансеры не были обнаружены в составе природных клеточных единиц транскрип-ции. Характер взаимодействия вирусных энхансеров с клеточными промоторами может быть различным, так как не все промоторы чувствительны к их действию. Например, транскрипция с промотора а-глобиновых генов не усиливается в присутствии 72-нуклеотидного повтора вируса 8У40. [c.154]

Была исследована кинетика гибридизации индивидуальных мРНК, соответствующих некоторым генам наиболее интересные результаты получены для а- и (3-глобиновых генов нескольких видов млекопитающих. Полученные данные обычно указывают на существование одной или двух копий каждого гена. На самом деле эти данные дают заниженную оценку числа сходных последовательностей в геноме, поскольку в экспериментах по прямому выделению генов часто обнаруживаются дополнительные сходные с ними последовательности (гл. 21). [c.231]

Рис. 20.5. jjpj, картировании R-петель р ° -глобинового гена мыщи обнаруживается длинная промежуточная последовательность. Наверху приведена электронная микрофотография, а под ней-объясняющий ее рисунок. [c.248]

На рис. 20.10 приведено сравнение рестрикционных карт р-глобинового гена и глобиновой мРНК. При этом обнаруживаются два интрона. Интрон большего размера совпадает с интроном, обнаруженным с помощью электронной микроскопии и показанным на рис. 20.5. Меньший интрон присутствует только на рестрикционной карте. [c.249]

Рис. 20.18. Повторяемость тринуклеотида AGG на двух концах второго интрона -глобинового гена мыши допускает сушество-вание нескольких возможных рамок сплайсинга.

Рис. 21.2. Кластеры р-глобиновых генов и псевдогенов обнаруживаются и у других позвоночных.

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]

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]

В геноме больных а-талассемией выделяют два основных типа делеций. В случае делеции <х-1ка1-1 отсутствуют оба глобиновых гена, при делеции а-1ка1-2-только один из а-глобиновых генов. Цифры обозначают хромосому, несущую делецию. В зависимости от диплоидной комбинации хромосом с мутациями у индивидуума при талассемии может обнаруживаться любое число а-цепей, от О до 4. Состав крови человека с двумя или тремя а-гепами мало отличается от состава крови дикого типа (с четырьмя а-генами). При наличии только одного а-гена в результате избытка р-цепей образуется необычный тетрамер р4, обусловливающий такую болезнь, как гемоглобинопатия Н. Полное отсутствие а-генов приводит к возникновению водянки плода, который в результате погибает до или во время родов. [c.272]

Таким образом, описанные изменения в числе генов, видимо, не дают таких преимуществ при отборе, которые способствовали бы их распространению в популяции. Однако в существующих в настоящее время кластерах глобиновых генов у человека обнаруживается несколько дупликаций, что свидетельствует о важности этих механизмов. К функционально активным генам относятся два ос-гена, кодирующие один и тот же белок, довольно близкие по структуре - и б-гены и два практически идентичных у-гена. Эти сравнительно недавно возникшие независимые дупликации сохранились в популяции, не говоря уже о более давних дупликациях, которые привели к образованию различных типов генов. Другие дупликации, возможно, привели к возникновению псевдогенов или были утеряны. [c.274]

Предшествующая этому стадия эволюции глобиновых генов представлена их организацией у лягушки Xenopus laevis, где ос- и (3-гены сцеплены, располагаясь на расстоянии только около 8 т.п.н. друг от друга. (Оба гена присутствуют в геноме в виде двух неидентичных копий, что, возможно, объясняется тетраплоидизацией генома орга-низма-предка.) Поскольку амфибии отделились от ветви млекопитающие-птицы около 350 млн. лет назад, время разделения генов ос- и (3-глобинов, произошедшего предположительно путем транспозиции, можно приблизительно отнести к раннему периоду эволюции позвоночных. [c.274]

Гены (1987) -- [ c.250 , c.253 , c.255 , c.265 , c.390 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.238 ]

Гены и геномы Т 2 (1998) -- [ c.11 , c.17 , c.43 , c.162 , c.175 , c.176 , c.177 , c.178 , c.179 , c.180 , c.355 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.238 ]

Биохимия Т.3 Изд.2 (1985) -- [ c.78 , c.79 , c.154 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология