Мутации см на сплайсинг

Мутации, нарушающие сплайсинг [c.6]

Будут ли мутации, затрагивающие интроны, проявляться в нарущении функционирования гена Известно, что, поскольку интроны быстро эволюционируют, их последовательности менее консервативны, из чего следует, что многие, а возможно, и больщинство изменений в ин-троне останутся незамеченными. Более того, эти последовательности будут удалены при экспрессии гена. Имеется несколько примеров мутаций в интронах ядерных генов, которые влияют на узнавание РНК аппаратом сплайсинга. Обычно такие изменения затрагивают универсальные пограничные последовательности, препятствуя правильному удалению интронов (гл. 26). Такие мутации относятся к числу 1/мс-мутаций и поэтому могут рассматриваться как дополнительные члены одной группы комплементации. [c.256]

Одно из возможных объяснений состоит в том, что разные способы экспрессии генов сложного локуса приводят к образованию неодинаковых продуктов. Различия между этими продуктами могли бы быть обусловлены перестройками ДНК (что в настоящее время кажется маловероятным, поскольку каких-либо изменений в геноме обнаружено не было) или наличием разных способов протекания сплайсинга. Такие модели способны дать объяснение перекрывающимся, но близким способам комплементации, при которых мутации иногда затрагивают независимые гены, расположенные в пределах локуса, а иногда-гены, входящие в состав одного сложного локуса. [c.263]

Мутации в канонических последовательностях могут влиять на сплайсинг [c.325]

Предположение о том, что канонические последовательности-этой сайты, узнаваемые при сплайсинге, было высказано лишь за неимением лучшего объяснения. Но важная роль этих последовательностей непосредственно подтверждается существованием некоторых точковых мутаций, затрагивающих канонические последовательности и влияющих на сплайсинг. Такие мутации были обнаружены в случае талассемий человека, при которых нарушается образование либо а-, либо (3-глобинов. (Имеется много причин возникновения талассемий некоторые из них рассматривались в гл. 21.) [c.327]

Последовательность, содержащая мутировавший сайт, практически идентична последовательности, содержащей границы сплайсинга мутация приводит к тому, что шесть из семи оснований оказываются гомологичными. (А различающееся основание занимает положение, в котором и в нормальных сайтах сплайсинга других Р-подобных генов глобина находятся разные нуклеотидные основания.) Обратите внимание на то, что последовательность, состоящая из семи нуклеотидов, захватывает и область справа от сайта сплайсинга, не входящую в состав участка универсальной последовательности правой границы экзон—интрон. [c.328]

Мутации в интронах могут генерировать новые сайты сплайсинга в интронах, которые конкурируют с нормальными сайтами, замедляя процессинг, и в конечном счете приводят к талассемии. Мутации другого класса усиливают уже существующие криптические сайты. Часто встречающаяся мутация такого типа НЬЕ активирует такой сайт. Это приводит к ослаблению синтеза гемоглобина НЬр и, следовательно, к та- [c.91]

В эукариотических организмах белков, состоящих из нескольких доменов, очень много. Оказалось, что в тех случаях, когда в составе белка можно различить несколько доменов, то в гене на границе между отрезками, кодирующими соседние домены, как правило, присутствует интрон. Каждый домен, таким образом, представлен одним или несколькими экзонами. Можно допустить, что когда-то домены были разными генами, но затем в результате мутаций на их границах появились сигналы для сплайсинга и в результате произошло их объединение и создание нового гена. Ярким примером являются гены для мембранных белков рецепторов. У этих белков всегда есть по крайней мере четыре домена 1) сигнальный пептид, который используется для направления синтезируемого белка в полость эндоплазматического ретикулума (после прохождения туда он отщепляется) 2) наружный домен, несущий участок связывания для лиганда, т. е. соединения, к которому имеет сродство данный рецептор 3) трансмембранный домен, гидрофобный отрезок полипептидной цепи, пересекающий мембрану, и 4) внутренний домен, имеющий сходство у разных рецепторов и обладающий ферментативной активностью (протеин-киназа). Эти домены в составе гена всегда разделены между собою интронами. [c.49]

Мутация, ведущая к появлению нового З ч айта сплайсинга [c.55]

Бывают случаи, когда точечные мутации и внутри интрона порождают нарушения в сплайсинге. Это обычно связано с появлением в результате такой мутации последовательности, напоминающей усредненный сайт для сплайсинга. В настоящее время, начиная с классических [c.55]

Следовательно, мутации, ведущие к нарушению сплайсинга, играют существенную роль в возникновении ряда наследственных болезней человека. Очевидно, что раз они [c.56]

Скрещивание самок без Р-элемента с самцами, несущими Р-элементы, приводит у гибридов к транспозициям Р-элемента, которые наблюдаются только в клетках зародышевого пути. В потомстве таких гибридов обнаруживается достаточно много мутаций, вызванных внедрением элемента. Эги мутации часто приводят к стерильности потомства. Поэтому линии с Р-элементом и без него выглядят как репродуктивно изолированные, по крайней мере частично. Биологическая изоляция играет огромную роль в процессе эволюции. В этом случае она объясняется на молекулярном уровне изоляция линий вызвана активацией транспозиций Р-элемента, присутствующего в одной из них. Механизм активации транспозиций не расшифрован, однако выяснена причина, почему транспозиции Р-элемента ограничены зародышевыми клетками. Оказалось, что только в клетках—предшественниках гамет — осуществляется такой ход сплайсинга транскрипта Р-элемента, который приведет к образованию непрерывной открытой рамки трансляции, кодирующей транспозазу (рис. 120, а). Ограничение транспозиции зародышевыми клетками, по-видимому, имеет определенный смысл, поскольку обеспечивает выживание особей, несущих гаметы, в которых произошли геномные перестройки вследствие транспозиции Р-элемента. Подобный геномный шок , сопровождающийся высокой частотой мутагенеза, может обеспечить большую степень геномной изменчивости, которая послужит материалом для отбора в процессе эволюции. [c.232]

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]

Рис. 21.17. Коррекция дефекта, приводящего к ошибочному сплайсингу, с помошью антисмыслового олигонуклеотида. А. Результат мутации, приводящей к ошибочному сплайсингу. Обозначения цифры - экзоны, А -первый интрон, Б - второй интрон, содержащий мутацию (красный кружок), разделяющую его на две части (Б1 и Б2). Штриховые линии охватывают сегменты РНК, вырезаемые при процессинге. Возможны два варианта сплайсинга вариант а приводит к образованию функциональной мРНК, вариант б - к образованию РНК, включающей часть второго интрона (Б2). Б. Антисмысловой олигонуклеотид (АС), связывающийся с мутантным сайтом сплайсинга, препятствует его распознаванию при процессинге, и в результате образуется только функциональная мРНК.

Какова природа мутаций в интронах Мутации в нитронах не могут прямо нарушать структуру белка, так как интроны не входят в состав мРНК они могут препятствовать образованию мРНК-например подавляя сплайсинг. Такой эффект интронных мутаций ограничивается только определенными аллелями, которые не комплементируют другие интронные мутации и должны относиться к той же группе комплементации, что и экзоны. [c.53]

У вирусов высших организмов, а иногда и в самих эукариотических клетках, обнаружены альтернативные типы экспрессии генов. В этих случаях возможно переключение в процессе сплайсинга. При образовании мРНК один конкретный экзон может быть соединен с любым из нескольких других экзонов. В результате образуются различные белки, у которых одна часть общая, а другая варьирует. Такой пример рассматривается на рис. 3.13, где показано, что некоторые участки про-мРНК в одном случае ведут себя как экзоны, а при другом типе сплайсинга оказываются интронами. У мутаций в таких участках-очень сложные комплементационные свойства, и не всегда возможно отнести их к какой-либо независимой группе комплементации. [c.54]

Мутации в кластерах box 9 и box 2 также не комплементируют мутации в других кластерах. Следовательно, по такому генетическому критерию они неотличимы от мутаций, затрагивающих экзоны. Однако их биохимические свойства различны, на что указывает нарущение синтеза соответствующей нормальной мРНК. При анализе нуклеотидной последовательности ДНК обнаруживается, что оба этих кластера находятся в области 14. Мутации кластера box 9 затрагивают последовательность ДНК длиной 8 п.п., находящуюся на 350 п.н. правее границы с В4. Мутации кластера box 2 смещены к другому концу интрона и находятся на расстоянии 25 п. н. левее границы с В5. Обе группы мутаций препятствуют объединению участков В4 и В5 в результате удаления области 14 при сплайсинге. Существование этих мутаций указывает на два важных обстоятельства общего характера. Во-первых, мутации, затрагивающие специфические сайты, могут препятствовать узнаванию определенньрс границ сплайсинга, причем такие сайты могут быть достаточно удалены от самих границ. Во-вторых, с помощью генетических методов анализа эти мутации нельзя отличить от мутаций, затрагивающих кодирующие белок участки. (Точно так же неразличимы классические i u -мутации, затрагивающие промоторы или операторы и их структурные гены см. гл. 14.) [c.259]

Рис. 5.23. Относительные доли и вероятные мутационные частоты для отдельных нуклеотидных замен, приводящих к заменам амино кислот, делеций на молекулярном уровне, мутаций типа Лепоре (аномальных рекомбинаций), мутаций сдвига рамки считывания и элонгаций цепей Число мутаций, нарушающих сплайсинг, по порядку величины равно числу неточковых мутаций (см раздел 4 3)

Мутации ЬохЗ находятся в этой области, и при определении нуклеотидной последовательности некоторых мутировавших участков выяснилось, что эти мутации приводят к возникновению бессмысленных кодонов в открытой рамке считывания. Таким образом, этот участок интрона может осуществлять функцию кодирования и соответствующий белок может осуществлять свою функцию при сплайсинге. Этот белок был назван РНК-мату-разой. (Остальная часть интрона заблокирована во всех рамках считывания.) [c.259]

Рис. 9. Примеры мутаций, ведущие к нарушениям сплайсинга р-глоби-новой про мРНК и, как следствие, к р-талассемии

Было обнаружено существование интересного сходства между митохондриальными интронами дрожжей и некоторыми генами рРНК. В их состав входит несколько довольно коротких сходных последовательностей. Они расположены на некотором расстоянии от границ экзон—интрон (на самих границах таких консервативных последовательностей нет). Некоторые последовательности причастны к сплайсингу, по крайней мере, в случае гена box, поскольку они обеспечивают создание сайтов, соответствующих 1/ш -мутациям box 9 и box 2, блокирующим сплайсинг. [c.260]

Известно много типов р°-талассемии. При некоторых формах р°-талассемии делеций не обнаруживается. Следовательно, полное отсутствие Р-цепей, может быть, по-видимому, обусловлено мутациями, влияющими на транскрипцию или трансляцию. В одном случае мутация приводит к образованию нонсенс-кодона в положении 17, так что дефект проявляется на уровне трансляции. В другом случае нарушение затрагивает более раннюю стадию экспрессии гена ядерная РНК синтезируется, но мРНК в цитоплазме отсутствует. Причина этого-мутация, нарушающая сплайсинг мРНК (гл. 26). [c.272]

Некоторые псевдогены имеют в целом такую же структуру, как и функционально активные гены, с обычным расположением последовательностей, соответствующих экзонам и интронам. Они становятся неактивными в результате мутаций, нарушающих одну или все стадии экспрессии гена. Эти изменения могут проявляться в виде нарушения инициирования транскрипции, препятствовать осуществлению сплайсинга на границах экзон—интрон или приводить к преждевременному терминированию трансляции. Обычно псевдоген несет несколько вредных мутаций, вероятно, потому, что ген, однажды перестав быть активным, стал объектом для дальнейшего накопления мутаций. Такие псевдогены были обнаружены во многих системах генов, включая гены глобинов, иммуноглобулинов, антигенов гистосовместимости и т.д. [c.278]

Типичный пример псевдогена-псевдоген кролика /(32 с обычной организацией экзонов и интронов, по строению близкий к функционально активному гену (31. Но в кодоне 20 псевдогена /(32 имеется делеция одной пары нуклеотидных оснований, вызывающая сдвиг рамки считывания, из-за которого трансляция терминируется вскоре после ее начала. В результате точковых мутаций оказались измененными несколько расположенных правее кодонов, кодирующих аминокислоты, имеющиеся во всех (3-глобинах. Ни один из двух интронов псевдогена /(32 не сохранил пограничных последовательностей, удовлетворяющих правилу от—АО. Поэтому, вероятно, интроны не могут быть удалены при сплайсинге, даже если бы ген и транскрибировался. Однако транскриптов, соответствующих /(32, не обнаружено, возможно, вследствие изменений в его 5 -фланкирующей области. [c.278]

Особенности строения предшественника, узнаваемые ферментами сплайсинга, можно выявить, внося изменения в молекулу РНК либо путем манипуляций с клонированным геном in vitro, либо с помощью мутаций in vivo. На отсутствие необходимости в наличии интрона со строго определенными последовательностью нуклеотидов и размером указывает существование природных различий между генами. Это подтверждается экспериментами, при которых в интрон встраивали дополнительный фрагмент размером 21 п.п., что приводило к увеличению длины дополнительной ветви предшественника, но не влияло на сплайсинг. [c.319]

Вторичная структура интронов во всех случаях разная. Предшественник из клеток с супрессорной мутацией имеет укороченный двухцепочечный стебель, и один конец интрона входит в состав двухцепочечного участка, а не одноцепочечного. Мутация al22 затрагивает область разрезания при сплайсинге, приводя к образованию большого неспаренного участка в двухцепочечном стебле другой конец интрона вследствие спаривания оснований входит в состав двухцепочечного участка, а не одноцепочечной петли. Таким образом, сайты сплайсинга узнаются ферментами независимо от того, располагаются ли они в области спаренных оснований или одноцепочечной области, и даже изменения на границе экзон—интрон приводят всего лишь к снижению эффективности сплайсинга и не приводят к замене сайтов сплайсинга. [c.319]

Изменения сплайсинга, вызванные мутациями, приводящими к появлению или разрушению канонических последовательностей, указывают на то, что эти последовательности существенны для узнавания границ экзон—интрон. Но до сих пор все еще не ясно, как юденно узнаются такие последовательности. Можно предложить две общие схемы этбгО процесса. Либо фермент узнает специфически пару канонических последовательностей, либо они могут спариваться с основаниями РНК, что приведет к созданию вторичной структуры, которая и будет узнаваться ферментом. При этом конформация РНК-играет такую же роль, как и в случае других ферментативных реакций в процессинге РНК (хотя здесь спаривание оснований не обязательно происходит автономно, на него, возможно, оказывают влияние и белки). [c.328]

Целый ряд человеческих генетических заболеваний связан с изменениями в экспрессии генов а- и р-подобных глобиновых кластеров. К таким заболеваниям относится талассемия, при которой наблюдается в той или иной степени выраженное нарушение баланса синтеза а- и р-глобиновых цепей, приводящее к анемии различной тяжести. Классификация талассемических заболеваний основана на том, какие из генов оказались подвержены изменениям в уровне экспрессии. В случае а-та-лассемии различают формы а и а° в зависимости от того, происходит или вовсе не происходит синтез каких-либо а-глобиновых полипептидов. Аналогичным образом в случае Р-талассемии различают формы Р и р°. На основании изучения множества случаев талассемии можно утверждать, что мутации, вызывающее это заболевание, могут влиять на экспрессию соответствующих генов на любом уровне, начиная от стадии инициации транскрипции и до сплайсинга трансляции мРНК и образования стабильных глобиновых цепей. [c.233]

Благодаря методам генной инженерии исследователи получили возможность использовать для изучения клеточных механизмов мутации человека. Например, известно, что группа наследственных заболеваний крови, объединяемых под названием талассемии, характеризуется резким падением уровня гемоглобина. Секвенирование ДНК 50 больных талассемией показало, что в большинстве случаев снижение уровня гемоглобина было вызвано нарушением в сплайсинге РНК. Единичные замены нуклеотидов, обнаруженные в ДНК, либо инактивировали сайт сплайсинга, либо приводили к возникновению нового такого сайта. Удивительно, но анализ мРНК этих же больных показал, что потеря сайта сплайсинга не ведет к его отменению оставшийся нормальным второй, участвующий в сплайсинге сайт, ищет поблизости подходящий участок и соединяется с ним. Нри этом может реализоваться несколько вариантов сплайсинга, т. е. мутантный ген способен детерминировать несколько измененных белков (рис. [c.159]

Таким образом, сплайсинг представляет собой весьма пластичный процесс. Итак, мутация в эукариотической клетке может привести к тому, что с одного гена будет синтезироваться несколько разных новых белков, следовательно, клетка обладает возможностью весьма эффективно опробовать заложенные в ней генетические варианты. Благодаря этому сплайсинг РНК может играть решающую роль в эволюции высших эукариот. Сплайсинг у низших эукариот, например дрожжей, регулируется значительно более строго, что ограничивает вероятность появления новых мРНК в результате нарушения этого процесса. Следовательно, скорость дивергенции форм и функций у низших эукариот должна быть более медленной, чем у высших эукариот. [c.159]

Разработанные в последние годы методы позволяют иногда прямо продемонстрировать мутационную перестройку на уровне ДНК (разд. 4.3.5). Все расширяющиеся возможности таких методов позволяют открывать новые типы мутаций, в частности вызывающие нарушения регуляции транскрипции, а также ошибочный сплайсинг первичных транскриптов. Большинство исследований этого типа было выполнено с системой 3-глобина человека, мутационные изменения которого проявляются фенотипически в виде группы заболеваний, называемых 3-талассемиями. Последние возникают вследствие или отсутствия ((3°), или недостаточности продукции 3-цепи (Р ). По мере того как количество ДНК-зондов для разных генов человека растет, все большее число мутаций становятся доступными для анализа на уровне ДНК. Мы уже знаем, что различные мутации, аналогичные найденным при гемоглобинопатиях, обнаружены при гемофилии и семейной гиперхолестеринемии. Можно ожидать, что в будущем природу мутационных изменений у человека будут изучать именно на уровне ДНК, а не на уровне генных продуктов. [c.231]

Мутации, нарушающие процессинг РНК. Процессинг РНК заключается в вырезании интронов и сплайсинге (сращивании) экзонов с образованием функциональной мРНК (рис. 4.40, 4.52). Описано много различных мутаций, нарушающих этот процесс. Например, известна целая группа мутаций, изменяющих динуклеотид ОТ (или АО) в донорном (или акцепторном) участке сплайсинга. Эти динуклеотиды входят в состав так называемых канонических (обобщенных) последовательностей, которые включают еще несколько нуклеотидов и играют центральную роль в нормальном сплайсинге. В результате одиночных замен в этих сайтах сплайсинг нарушается, что приводит к р°- или -талассемии. В некоторых случаях мутации активируют так называемые криптические сайты с динуклеотидами ОТ и АО. В норме, вероятно, эти сайты в сплайсинге не участвуют. В результате образование нормальной мРНК нарушается. [c.91]

К настоящему времени идентифицировано более 30 различных точковых мутаций, обусловливающих Р-талассемию (рис. 4.53, табл. 4.17). Из них 33%-нонсенс-мутации и мутации со сдвигом рамки считывания - препятствуют трансляции мРНК, 47% нарушают сплайсинг, 16%.-транскрипцию и 1 % - механизм полиаденилирования. По-видимому, известна лишь небольшая часть мутаций, вызывающих талассемию. [c.93]

Переключение изотипа, весьма существенное для созревания иммунного ответа, могут предварять или сопровождать соматические мутации генов иммуноглобулинов. Вначале полностью транскрибируется весь отрезок ДНК, включающий рекомбинированный Ун-ген, а также Сц- и С5-гены затем из первичного транскрипта в результате дифференциального сплайсинга могут образоваться молекулы мРНК двух разных типов [c.142]

К этому следует добавить, что по мерс развития молекуляргюн генетики становится все более очевидным наличие сложных взаимосвязей между генами, делающее невозможным представление о системе обратных мутаций, способных привести обращению эволюции признака, определяемого мутантными генами. Достаточно напомнить о сплайсинге, иисерционных последовательностях, эффекте полол ения, аллельных и не аллельных (эпистатических) отношениях генов, чтобы представление о невероятности серии обратных мутаций стало очевидным. [c.70]

Высказывалась интересная гипотеза о том, что соединение экзонов между собой при их амплификации и перемешивании происходит вследствие рекомбинаций в интронах, благодаря чему кодирующие участки генов остаются интактными. Эта гипотеза предполагает, что интроны являются древними структурами, которые присутствовали в самых ранних генах и клетках и были утрачены в ходе эволюции прокариот. Согласно другой гипотезе, интроны, напротив, представляют собой вставки (инсерции) в ранее существовавшие кодирующие области при помощи механизма, более присущего эукариотам, чем прокариотам. Правда, с инсерционной моделью связаны некоторые проблемы, не возникающие в том случае, если принимается гипотеза о древнем происхождении интронов. В частности, встает вопрос о том, каковы последствия мутаций, вызванных широко распространенными случайными вставками некодирующих сегментов ДНК, и вопрос о необходимости одновременной эволюции механизма сплайсинга. С другой стороны, если интроны присутствовали в самых ранних геномах, то и сплайсинг тоже должен быть очень древним процессом. Данные о том, что некоторые интроны катализи- [c.17]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология