Нуклеотидные митохондриальной ДНК

Выделение ДНК из митохондрий основано на тех же методах, которые используются для выделения ДНК из клеточного ядра в этом случае, однако, предварительно выделяют соответствующие субклеточные частицы и перед разрушением обрабатывают их ДНК-азой, что позволяет удалить возможную примесь ядерной ДНК. Исследование физических свойств митохондриальных ДНК, выделенных из разных источников, показывает, что во многих случаях этот вид ДНК отличается от ядерной ДНК по плавучей плотности и температуре плавления и, следовательно, имеет другой нуклеотидный состав. Митохондриальная ДНК имеет мол. вес " около 10-10 и существует в виде двухцепочечного комплекса, который обладает способностью легко ренатурировать. [c.35]

Во многих организмах содержание Г + Ц митохондриальной ДНК отличается от такового ядерной хромосомной ДНК, и, следовательно, ядерную и митохондриальную ДНК у этих организмов можно отделить друг от друга благодаря их различной плавучей плотности при центрифугировании в градиенте плотности хлористого цезия. (Результаты, полученные при разделении ядерной и митохондриальной ДНК, свидетельствуют о том, что избыточность нуклеотидных последовательностей, откры- [c.511]

Почти все охарактеризованные к настоящему времени геномы органелл представляют собой одну молекулу ДНК с уникальной последовательностью нуклеотидных оснований. Обычно ее можно выделить в виде кольцевой молекулы, хотя иногда при вьщелении возникают столь частые разрывы, что основная часть материала приобретает вид линейных фрагментов ДНК. Исключение составляют инфузории, у которых митохондриальная ДНК представлена линейной молекулой. Как правило, в каждой митохондрии содержится несколько копий ее генома. Поскольку в клетке имеется множество митохондрий, то на одну клетку может приходиться большое число геномов данной органеллы. Таким образом, несмотря на то что сам по себе геном органеллы уникален, он представляет собой повторяющуюся последовательность, относительно сходную с любой неповторяющейся ядерной последовательностью. [c.282]

Как видно из табл. 22.2, полные размеры митохондриальных геномов у разных видов могут различаться почти на порядок. Митохондриальные геномы млекопитающих малы, причем малы настолько, что удалось определить полные нуклеотидные последовательности ДНК митохондрий человека, мыши и коровы все эти геномы имеют размер около 16,5 т.п.н. Данные о числе органелл на одну клетку имеются только для культивируемых линий клеток, и число это велико (несколько сотен). Общее количество митохондриальной ДНК по сравнению с ядерной ДНК мало-менее 1%. По-видимому, на одну митохондрию приходится более одного генома, но [c.282]

Рис. 1-17. к кому ближе человек, к горилле или орангутану Ответ на этот вопрос можно получить, проанализировав последовательности ДНК этих видов и построив родословную, представленную в верхней части рисунка. Для выяснения филогенетического родства между близкородственными организмами обычно используют митохондриальную ДНК, поскольку она эволюционирует примерно в 5-10 раз быстрее, чем ядерная ДНК. В нижней части рисунка приведена последовательность первых 75 нуклеотидов одного и того же гена (митохондриальный ген, кодирующий субъединицу NAD-дегидрогеназы) для каждого из видов Цветными буквами отмечены участки, по которым горилла и орангутан отличаются от человека. Прямоугольники под нуклеотидными последовательностями обозначают аминокислоты в соответствующих белках. Названия аминокислот, если они отличаются от соответствующих аминокислот человека, также выделены цветом. Проведенный анализ показывает, что последовательность гориллы отличается от последовательности человека на 10%, а орангутана - на 17%. Предполагая, что эти различия обусловлены случайными мутациями, появляющимися с одинаковой частотой в линии каждого вида, можно вывести родословную, показанную на [c.25]

Полиморфизм ДНК и наследственные болезни, связанные с митохондриальными мутациями. Расшифровка нуклеотидной последовательности митохондриального генома человека ускорила выявление в нем полиморфных сайтов рестрикции (разд. [c.147]

Рис. 9-67. Организация митохондриального генома человека, установленная в результате определения полной нуклеотидной последовательности ДНК. По данным аналогичного анализа, так же организованы митохондриальные геномы мыши и коровы. Обратите внимание на то, что, хотя имеется 13 участков, кодирующих белки, функции известны только для 5 из них (это три субъединицы цитохромоксидазы, одна субъединица АТР-синтетазы и цитохром Ь).

Расшифрована полная нуклеотидная последовательность митохондриального генома человека и выявлен ряд его поразительных особенностей [45] [c.62]

В отличие от митохондриального генома дрожжей почти вся нуклеотидная последовательность ДНК из митохондрий человека кодирует белки и РНК. [c.62]

Особые РНК-полимеразы обеспечивают транскрипцию клеточных органелл эукариот — хлоропластов и митохондрий. В составе хлоропластной ДНК обнаружены гены, гомологичные генам, кодирующим а-, - и -субъединицы РНК-полимеразы Е. oli. Это, а также сходство нуклеотидной последовательности промоторов бактерий и хлоропластов свидетельствует о том, что РНК-полимераза хлоропластов должна быть сходна с РНК-полимеразой бактерий. РНК-полимеразы митохондрий состоят, по-видимому, всего из одной субъединицы, подобно РНК-полимеразам, кодируемым некоторыми бактериофагами, такими, как ТЗ и Т7. РНК-полимераза митохондрий дрожжей сходна с РНК-полнмеразами этих фагов по аминокислотной последовательности. Ген, кодирующий митохондриальную РНК-полимеразу, располагается в ядре. [c.136]

I и И1 предсказана на основании нуклеотидной последовательности соответствующих структурных генов митохондриальной ДНК (Ф. Сейгер и др.). Молекула цитохромоксидазы содержит, по-видимому, по одной копии большинства субъединиц. Биосинтез трех больших субъединиц (I—111) происходит в митохондриях, остальные субъединицы синтезируиугся в цитоплазме в виде предшественников с N-концевыми сигнальными последовательностями (от 2 ООО до 6 ООО), необходимыми для транспорта через мембрану. Детали процесса самосборки активного комплекса из отдельных субъединиц пока не выяснены. Считается общепризнанным, что субъединицы 1 и II участвуют в связывании простетических групп (гемов и ионов меди) и образовании 4 окислительно-восстановительных центров. Точная локализация простетических групп в апобелках затруднена, так как они ие связаны ковалентно с аминокислотными остатками этих белков и легко теряются при выделении субъединиц. [c.617]

Кроме ДНК, обнаруживаемой в ядре эукариотических клеток, в цитоплазме также присутствует очень небольшое количество ДНК, отличающейся от ядерной по нуклеотидному составу эта цитоплазматическая ДНК локализована в митохондриях. Хлоропласты фотосинтезирующих клеток также содержат ДНК. Обьлно в покоящихся соматических клетках ДНК этих органелл составляет менее 0,1% всей клеточной ДНК, однако в оплодотворенных и делящихся яйцеклетках, где число митохондрий сильно увеличено, количество митохондриальной ДНК значительно выше. Митохондриальные ДНК (мДНК)-это двухцепочечные кольцевые молекулы очень малого по сравнению с молекулами ДНК ядерной хромосомы размера. В животных клетках мДНК имеет мол. массу всего 10 -10 . Молекулы хлоро-пластной ДНК значительно больше ДНК митохондрий. ДНК обеих этих органелл не связана с гистонами. [c.876]

Под влиянием этих данных в конце 60-х годов распространилось представление, что митохондрии возникали в результате дегенерации прокариотических микроорганизмов, приспссобившихся к жизни в симбиозе с клетками эукариотов, за счет цитоплазмы которых они осуществляют свой энергетический обмен. Однако митохондриальная ДНК содержит всего 2-10 нуклеотидных пар, т. е. составляет менее 1% генома Е. соИ следовательно, трудно представить, что она может кодировать полипептидные последовательности большого множества белков, составляющих митохондрию. Поэтому митохондрия может быть лишь частично построена из самодельных белков и должна содержать большое количество компонентов, синтезированных на рибосомах цитоплазмы под контролем ядерной хромосомной ДНК. [c.512]

Помимо двух основных рРНК, образующих, как это принято говорить, скелет субчастиц, большая субчастица содержит еще молекулу 58-РНК. (Это относится ко всем рибосомам, за исключением митохондриальных.) Молекулы 58-РНК прокариотических организмов обнаруживают некоторую консервативность нуклеотидной последовательности, особенно в тех участках, которые взаимодействуют с рибосомными белками. Обнаруживается консервативность и среди 58-РНК эукариот. Например, у млекопитающих преимущественно встречается одна и та же последовательность. Однако между 58-РНК прокариот и эукариот не обнаруживается ничего общего при сравнении их первичных последовательностей. [c.107]

Рис. 22.3. в нуклеотидной последовательности митохондриальной ДНК человека обнаруживаются 22 гена тРНК, 2 гена рРНК, 13 участков, возможно, кодирующих белки (некоторые из них соответствуют известным белкам). ЦО-цитохромоксидаза. [c.286]

Обнаружена значительная гомология в строении полных нуклеотидных последовательностей митохондриальных геномов человека и мыши. Карта митохондриального генома человека приведена на рис. 22.3. На ней имеется 13 областей, которые потенциально могут кодировать белки. К ним относятся области, кодирующие цитохром Ь, три обычные субъединицы цитохром-ок-сидазы и одну из субъединиц АТРазы. Остальные рамки считывания обозначены как URF [от англ. unidentified reading /rames-неидентифицированные рамки считывания (НРС)] функции кодируемых ими белков пока не известны. [c.286]

Методы клонирования и секвенирования ДНК позволили провести тщательный сравнительный анализ генетической организации митохондриальных геномов у целого ряда организмов, от грибов до человека. Определение полной нуклеотидной последовательности человеческой митохондриальной ДНК, содержащей 16 569 нуклеотидных пар, было завершено в 1981 г. Известны также частичные последовательности митохондриальных геномов быка, дрожжей и Neurospora. Полученные результаты свидетельствуют о том, что митохондриальные геномы высших и низших эукариот, кодирующие примерно один и тот же набор функций, в то же время характеризуются различиями в смысловом значении некоторых кодонов, в правилах антикодон-кодонового узнавания и существенными различиями в общей структурной организации. Можно полагать, что существенным фактором эволюции митохондриальных геномов была селекция на максимальную структурную компактность при максимальной информационной нагруженности (см. Дополнение 12.1). Это, вероятно, достигалось за счет таких изменений генетического кода, которые позволили сократить необходимый для считывания набор тРНК. При этом митохондрии млекопитающих, характеризующиеся наиболее компактной организацией генома, подверглись соответ- [c.95]

Генетический код, используемый в митохондриях, удалось расшифровать с помощью сопоставления аминокислотных последовательностей митохондриальных белков с соответствующими фрагментами нуклеотидной последовательности митохондриальной ДНК. Так, оказалось, что и у дрожжей, и у млекопитающих триптофан кодируется как триплетом UGG, так и триплетом UGA, который, согласно табл. 12.1, служит терминаторным кодоном. Например, в аминокислотной последовательности субъединищ.1 II митохондриальной щ1тохром-с-оксидазы человека из пяти остатков триптофана три соответствуют кодону UGA, а два других-кодону UGG. Поэтому ясно, что кодон UGA в митохондриях человека не может выступать в роли терминатора трансляции. Расшифрованный таким образом генетический код, используемый в митохондриях человека, представлен в табл. 12.9. Среди других отличий от обычного универсального кода можно отметить то, что кодон AUA вместо изолейцина кодирует метионин, а триплеты AGA и AGG являются не аргининовыми кодонами, а сигналами терминации трансляции. [c.96]

Рис. 12.10. Организация митохондриального генома дрожжей (внешнее кольцо) и человека (внутреннее кольцо). Фрагменты нуклеотидной последовательности с известными функциями отмечены черным. Интроны изображены в виде белых прямоугольников, за исключением тех случаев, когда в них содержатся открытые рамки считывания (URF), изображенные в виде цветных прямоугольни-

Геном хлоропластов не был первым полностью расшифрованным геномом органелл. Первым оказался митохондриальный геном человека относительно малые размеры сделали его особенно привлекательным объектом для молекулярных генетиков, вооруженных новейшей методикой секвенирования ДНК (см. разд. 4.6.6), и в 1981 г. была опубликована полная последовательность этого генома, состоящая из 16569 пар нуклеотидов. Сопоставляя ее с известными нуклеотидными последовательностями тРНК и частичными аминокислотными последовательностями белков, кодируемых генами митохондрий, удалось определить на кольцевой молекуле ДНК локализацию всех этих генов (рис. 7-70). По сравнению с геномами ядра, хлоропластов и бактерий митохондриальный геном человека имеет несколько поразительных особенностей [c.490]

Рис. 7-70. Организация митохондриального генома человека, установленная в результате определения полной нуклеотидной последовательности ДНК Геном содержит два гена рРНК, 22 гена тРНК и 13 участков, кодирующих белки. Определены также полные последовательности молекул ДНК митохондриальных геномов коровы и мыши, которые содержат те же гены и организованы сходным образом

В отличие от человека у некоторых растений и грибов (включая дрожжи) митохондриальные гены содержат интроны, которые должны быть удалены из транскрипта с последующим сплайсингом (разд. 3.2.7). У растений интроны обнаружены также примерно в 20 генах хлоропластов. Многие интроны в генах органелл содержат родственные нуклеотидные последовательности, которые могут исключаться из РНК-транскриптов в результате реакции, катализируемой самой РНК (разд. 9.4.14). хотя в этом самосплайсинге обычно участвуют и белки. Открытие интронов в генах органелл было неожиданным с точки зрения эндосимбиотической теории происхождения энергопреобразующих органелл, гак как в генах бактерий, от предков которых могли произойти митохондрии и хлоропласты, интронов не обнаружено. [c.493]

Почему митохондриям и хлоропластам необходима собственная генетическая система, тогда как другие органеллы, например пероксисомы и лизосомы, ее не имеют Этот вопрос совсем не тривиален, так как поддержание отдельной генетической системы дорого обходится клетке специально для этих целей в ядерном геноме должно быть закодировано более 90 белков, в том числе много рибосомных белков, аминоациал-тРПК-синтетазы, ДНК- и РНК-полимеразы, ферменты процессинга и модификации РНК (рис. 7-75). Большинство изученных белков из митохондрий и хлоропластов отличаются по аминокислотной последовательности от своих аналогов из других частей клетки, и есть основание полагать, что в этих органеллах сравнительно мало таких белков, которые могли бы встретиться еще где-нибудь. Это означает, что только для поддержания генетической системы каждого вида энергетических органелл в ядерном геноме должно быть не менее 90 дополнительных генов. Причины такого расточительства неясны, и надежда на то, что разгадка будет найдена в нуклеотидных последовательностях митохондриальной ДНК, не оправдалась. Трудно представить себе, почему образующиеся в митохондриях белки должны непременно синтезироваться там. а не в цитозоле. [c.500]

Рисунок 25. Результаты электрофореза суммарной фракции нуклеиновых кислот в 1% -ой агарозе, экстрагированной по стандартной методике из клеток периферической крови практически здоровых людей (дорожки 2-9), в качестве размерного стандарта использовали ДНК фага Я, обработанную рестриктазами E oRI и Hindlll (дорожки I и 10). В районе между полосами 21226 и 5148 отчетливо видна фракция митохондриальной ДНК размером 16569 нуклеотидных пар.

Совсем недавно в лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского центра в Кэмбридже была полностью расшифрована последовательность ДНК и выяснена организация генов в митохондриальном геноме человека ([293], рис. 2.99). Оказалось, что геном митохондрий представлен кольцевой молекулой ДНК, содержащей 16 569 нуклеотидных пар. В состав генома входят гены 12S- и 16S-pPHK, 22 различных тРИК, субъединиц [c.146]

Митохондриальная транслирующая система тоже имеет общие черты с бактериальными белоксинтезирующими системами рибосомы митохондрий чувствительны к антибактериальным антибиотикам, синтез белка начинается с N-формилметионина. Однако есть и существенные различия. Самые поразительные из них выявляются при сопоставлении нуклеотидных последовательностей митохондриальных генов с аминокислотной последовательностью кодируемых ими белков. Например, триплет UGA, который служит в универсальном генетическом коде терминирующим кодоном, в митохондриях млекопитающих и дрожжей кодирует триптофан. Кроме того, отличаются значения нескольких других кодонов, причем здесь есть даже различия между кодами, действующими в митохондриях млекопитающих и дрожжей (табл. 9-4). Эти последние различия обусловлены особенностями митохондриальных тРНК, которые кодируются митохондриальным геномом и свойства которых мы подробнее рассмотрим позже. Почему генетический код в митохондриях отличен от кода бактерий и эукариот, пока не ясно. [c.58]

Генетические методы, столь успешно использованные при изучении митохондриального генома дрожжей, неприменимы в случае клеток человека. Однако благодаря своим относительно малым размерам наша митохондриальная ДНК-весьма подходящий объект для определения нуклеотидных последовательностей с помощью современной методики (разд. 4.5.4), и в 1981 г. была опубликована полная первичная структура молекулы этой ДНК, содержащей 16569 нуклеотидов. Сопоставляя эту структуру с уже известными нуклеотидными последовательностями митохондриальных тРНК и аминокислотными последовательностями белков, кодируемых митохондриальной ДНК, удалось определить локализацию многих генов в кольцевой молекуле ДНК из митохондрий человека (рис. 9-67). [c.62]

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)—это метод амплификации in vitro, с помощью которого в течение нескольких часов можно выделить и размножить определенную последовательность ДНК в количестве, превышающем исходное в 10 раз [1, 2]. Такая высокая степень направленного обогащения значительно упрощает использование имеющегося образца ДНК-Некоторые области применения ПЦР высокоэффективное клонирование геномных последовательностей [3], прямое секвени-рование митохондриальной и геномной ДНК [5—7, см. ниже], анализ вариаций нуклеотидных последовательностей [8] и выявление вирусных патогенов [9—И]. [c.176]

Организация консервативных последовательностей митохондриальных и ядерных интронов класса I. Интроны выделены точками, а на участках, отвечающих зкзонам, точек нет. Одинаково окра1иенные участки внутри каждого интрона взаимно комплементарны и, как полагают, могут образовывать нуклеотидные пары (рис. 8.77). А. [c.108]

Митохондриальная ДНК млекопитающих. Нуклеотидная последовательность митохондриальной ДНК некоторых млекопитающих полностью установлена (рис. 9.57). Организация всех этих геномов близка к организации геномов Drosophila и Xenopus. Тем не менее одни локусы могут быть сходны на 20%. а другие-на 90% значительные различия наблюдаются даже в пределах одной кодирующей области. [c.217]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология