Хромосома, амплификация генов

Рис. 21-26. Возможный механизм амплификации гена, приводящей к избыточной продукции белка Процесс начинается с акта дупликации, в основе которого, но-видимому, лежит незаконная рекомбинация. Изображенная на рисунке схема предполагает, что незаконная рекомбинация может быть следствием дестабилизирующего эффекта избыточной репликации ДНК. Если дупликация гена произошла, неравный обмен сестринских хроматид в результате рекомбинации между одинаковыми копиями генов в ходе репликации ДНК может дополнительно увеличить число копий гена (см. разд. 10.5.2) в результате их количество в хромосоме может достигать десятков и сотен. Многочисленные повторы ДНК делают видимым содержащий их сегмент — он выявляется в хромосоме как область гомогенного окрашивания. Амплифицированный участок может быть также вырезан из своего локуса (видимо, опять же с участием какого-то из рекомбинационных механизмов) и дать начало самостоятельным двойным минихромосомам (см. разд. 21.1.13). Общая длина амплифицированного по такому механизму сегмента ДНК обычно

Плазмиды — дополнительный внехромосомный генетический материал. Представляет собой кольцевую, двунитевую молекулу ДНК, гены которой кодируют дополнительные свойства, придавая селективные преимущества клеткам. Плазмиды способны к автономной репликации, т. е. независимо от хромосомы или под слабым ее контролем. За счет автономной репликахщи плазмиды могут давать явление амплификации одна и та же плазмида может находиться в нескольких копиях, тем самым усиливая проявление данного признака. [c.20]

Изменения в относительном соотношении компонентов генома иногда происходят во время соматического развития. Хорошо известно, например, увеличение числа копий определенных генов у личинок насекомых. Благодаря возможности отбирать варианты клеток с увеличенным числом копий определенного гена показана случайная амплификация генов в культуре клеток млекопитающих. Инициируемое внутри генома событие амплификации способствует созданию дополнительных копий гена, которые существуют либо в составе хромосомы, либо в форме внехромосомных элементов. [c.490]

Хромосомные перестройки включают выпадения участков хромосомы (делении), удвоения (дупликации) или умножения (амплификации) числа отдельных генов или группы генов, вставки участков хромосом в новые места (транспозиции), обмен участками между хромосомами (транслокации), изменения порядка расположения генов на хромосоме (инверсии). Такие мутации могут вызывать как утрату функций, так и приобретение новых признаков, в частности в связи со слиянием генов, которые могут оказаться под контролем несвойственных им регуляторных элементов. При этом могут появиться гибридные белки, увеличиться (уменьшиться) количество продуктов определенных генов. За исключением амплификации, все хромосом-1ше перестройки стабильны. [c.70]

В обоих случаях имеющиеся данные свидетельствуют о генетическом изменении в хромосомах, которое представляет собой направленную мутацию, поскольку приводит к специфическому генному изменению амплификация же гена детерминируется изменением во внешней среде. Описанные эксперименты показывают, что внешняя среда способна канализировать генетическую конституцию про- и эукариотических клеток в направлении, непосредственно зависящем от их состава. [c.305]

Способностью к амплификации обладают короткие, менее 5 т. п. н., сегменты ДНК, расположенные в области хорионических генов в хромосомах [c.304]

Продолжительная селекция на устойчивость к метотрексату позволила выделить как стабильные, так и нестабильные по этому признаку линии клеток. Какова пе.р-воначальная ступень в амплификации гена На первых ступенях отбора большинство или все резистентные клетки проявляют нестабильность. Образование внехромосомных копий явно представляет собой более частое событие, чем амплификация внутри хромосомы. Мы не знаем, происходит ли внутрихромосомная амплификация менее часто как процесс, происходящий de novo, или она связана с внехромосомной амплификацией, являющейся промежуточной ступенью процесса. Из-за неправильной сегрегации двойных микрохромосом увеличение числа копий может происходить относительно быстро в тех случаях, когда при каждом делении отбираются клетки, содержащие больше, чем положено, копий генов dhfr. Такие клетки возникают и отбираются в ответ на возросшие уровни метотрексата. Поведение двойных микрохромосом объясняет ступенчатую эволюцию признака mtx и нерегулярные колебания в уровне генов в нестабильных линиях. [c.498]

Оценить эффективность амплификации генов можно либо с помощью гибридизационных методов, позволяющих детектировать увеличение количества копий специфических последовательностей ДНК или мРНК, либо с помощью количественного анализа экспрессии белка. Наиболее информативно сравнение данных по всем трем контрольным параметрам (количества ДНК, РНК и белка), так как изменения этих параметров не всегда коррелируют друг с другом. Кроме того, полезную информацию может дать локализация амплифицированных последовательностей на метафазиых хромосомах с помощью гибридизации in situ например для оценки стабильности экспрессирующих клонов при культивировании в неселективных условиях. [c.262]

Сначала клетки обрабатывают колцемидом, чтобы заблокировать образование веретена зто приводит к накоплению метафазных клеток в культуре. Такие клетки имеют более округлую форму и слабее прикреплены к пластику, чем другие клетки популяции, поэтому при встряхивании флакона они легко отделяются от субстрата. Метафазные клетки затем обрабатывают гипотоническим раствором (что приводит к их набуханию), после чего фиксируют в смеси метанол — уксусная кислота. Когда суспензию таких клеток по каплям наносят на предметное стекло, клетки лопаются и хромосомы расправляются на стекле по мере высыхания раствора. Реактивы для этой процедуры приведены в табл. 8.12, а сам метод описан в табл. 8.13. На следующем этапе хромосомы обрабатывают РНКазой, чтобы исключить гибридизацию зонда с хромосомной РНК, и затем уксусным ангидридом, который ацетилирует хромосомные белки и тем самым еще более уменьшает неспецифическое связывание зонда. Хромосомную ДНК денатурируют нагреванием и гибридизуют с зондом, предварительно меченным I- TP. Избыток меченого зонда удаляют серией промывок в низкосолевом буферном растворе и покрывают препарат фотоэмульсией. После необходимой экспозиции выявляют участки образования зерен серебра, соответствующие сайтам амплификации гена. Необходимые реагенты приведены в табл. 8.14, а сама процедура описана в табл. 8.15. [c.266]

Г. Амплификация генов. Амплификация некоторых генов (см. гл. 38) обнаружена в клетках ряда опухолей. Как выяснилось, ее можно вызвать введением противоопухолевого препарата метотрексата— ингибитора дигидрофолатредуктазы. В результате опухолевые клетки становятся резистентными к действию метотрексата. Причиной резистентности является амплификация гена дигидрофолатредуктазы, при этом активность фермента повышается примерно в 400 раз. Амплифицированные гены, имеющие суммарную длину 1000 т. п. н. или даже больше, выявляются в виде гомогенно окрашенных участков на соответствующих хромосомах. Амплифицированные гены могут обнаруживаться также в двойных мини-хромосомах, не содержащих центромер. В настоящее время исследуется связь гомогенно окрашенных участков и двойных мини-хромосом. Процесс амплификации, а следовательно, и активации, может затрагивать и некоторые клеточные онкогены. Имеются данные, позволяющие предполагать, что увеличение количества продукта некоторых он- [c.361]

Ген плацентарного лактогена есть у всех млекопитающих, но у других позвоночных он отсутствует, поэтому можно предположить, что дупликация гена гормона роста произошла до появления большинства видов млекопитающих, т. е. 85-100 млн. лет назад. Эти паралогичные гены эволюционировали вместе, оставаясь сцепленными. Кроме того, у приматов имеется множество сцепленных генов как гормона роста, так и плацентарного лактогена например, у человека в хромосоме 17 локализованы два гена гормона роста и три гена плацентарного лактогена. Это свидетельствует о дополнительной амплификации генов, которая про- [c.160]

Изменение структуры хромосом. Амплификация генов часто (но не всегда) сопровождается существенными морфологическими изменениями хромосом. Эти изменения могут быть нескольких типов, и какой именно из них реализуется, зависит от вида клеток и самого гена. Иногда накапливаются очень маленькие дополнительные хромосомы, называемые двойными мини-хромосомами (рис. 10.88, ), которые, по-видимому, содержат амплифицированные последовательности. Двойные мини-хромосомы ацент-ричны и при делении клетки распределяются неравномерно. Этот факт, а также то, что клетки, содержащие много двойных мини-хромосом, растут хуже, чем нормальные клетки, означает, что в неселективной (не содержащей лекарственного вещества) среде резистентность клеток постепенно утрачивается. [c.309]

Морфологические изменения второго типа обнаруживаются в нормальных во всем остальном хромосомах и проявляются в атипичном характере исчерченности определенных областей при дифференциальном окрашивании (рис. 7.23) эти области называют гомогенно окрашивающимися (HSR). Как правило, они весьма протяженны, и хромосома, содержащая HSR, длиннее своего гомолога (рис. 10.88, ). В клетках, устойчивых к метотрексату, после гибридизации in situ с радиоактивным зондом, представляющим собой клонированный дигидрофолатредуктазный ген, и обработки фото-чувствительной эмульсией на HSR обнаруживаются зерна серебра. Таким образом, амплифицированные последовательности находятся внутри HSR. В хромосомах клеток сирийского хомячка, содержащих амплифицированные гены аспартат-карбамоил-трансферазы, также обнаруживаются лишние протяженные участки. Поскольку эти участки окрашиваются негомогенно, они не являются HSR, но тем не менее содержат амплифицированные сегменты ДНК (рис. 10.88, В). В некоторых случаях амплификация гена AD происходит и в нормальном локусе AD сирийского хомячка (в хромосоме В9р), хотя другие хромосомы тоже могут содержать много копий этого гена и иметь разнообразные аномалии (рис. 10.88, Г). Могут встречаться и двойные мини-хромосомы. Во всех исследованных случаях амплификация касается только одной пары гомологичных хромосом. В отличие от нестабильных амплифицированных генов в двойных мини-хромо- [c.309]

Рис. 11,14, Амплификация генов хориона в пределах хромосомы. Схема локальной амплификации с помощью многократных циклов синтеза ДНК в области, уже содержащей множсствспные копии генов хориона.

Пониманию возможных механизмов дифференциальной амплификации способствует состояние генов хориона при развитии D. melanogaster. Белки, составляющие хорион (оболочку яйца), синтезируются и секретируются полиплоидными клетками яйцевого фолликула. Г ены хориона насекомых имеют тенденцию к группировке у D. melanogaster идентифицированы две группы таких генов. До экспрессии в клетках фолликула гены хориона в Х-хромосоме амплифицируются шестнадцатикратно (четыре дополнительных удвоения), тогда как гены в хромосоме П1 амплифицируются до 60 раз (шесть дополнительных удвоений). [c.495]

Дупликации генов обычно объясняют редкими событиями, которые катализируются некоторыми рекомбинационными ферментами. Однако у высших эукариот имеется эффективная ферментативная система, которая соединяет концы разорванной молекулы ДНК. Таким образом, дупликации (а также инверсии, делеции и транслокации сегментов ДНК) могут возникать у этих организмов вследствие ошибочного воссоединения фрагментов хромосомы, которая по каким-то причинам оказалась разорванной. Если дуплицированные последовательности соединяются голова к хвосту , то говорят о тандемных повторах. Появление одного тандемного повтора легко может привести к возникновению их длинной серии в результате неравного кроссинговера между двумя сестринскими хромосомами, поскольку длинные участки спаривающихся последовательностей представляют собой идеальный субстрат для обычной рекомбинации (рис. 10-63). Дупликация ДНК и следующий за ней неравный кроссинговер лежат в основе амплификации ДНК, процесса, который, как выяснилось, способствует возникновению раковых клеток (см. рис. 21-26). В ходе неравного кроссинговера число тандемно повторяющихся генов может как увеличиваться, так и уменьшаться (см. рис, 10-63). Большое количество повторяющихся генов будет поддерживаться естественным отбором лишь в том случае, если существование дополнительных копий окажется выгодным для организма. Как отмечалось выше, у позвоночных тандемный повтор кодирует большой предшественник рибосомной РНК, что необходимо для обеспечения потребности растущих клеток в новых рибосомах (см. разд. 9.4.16) Кластеры тандемно повторяющихся генов кодируют у позвоночных и другие структурные РНК, включая 58-рРНК, 111- и и2-мяРНК. Тандемные повторы характерны и для гистоновых генов, на которых синтезируется большое количество белка, требующегося в каждой 8-фазе. [c.237]

В хромосомах дифференцированных клеток обнаружена амплификация (увеличение)—локальная репликация копий генов рРНК с последующим высвобождением их из хромосомы. Этот [c.132]

В эухроматине был обнаружен ген, сходный по своей структуре и нуклеотидной последовательности с повтором Ste. Этот ген, как и повторы Ste, экспрессируется тканеспецифично - в семенниках, но конкретная функция этого гена остается невыясненной. Мы рассматриваем этот эухроматино-вый ген как предшественник транскрибируемых в семенниках тандемных повторов Ste Х-хромосомы и родственных им повторов в Y-хромосоме (Kalmykova et al., 1997). Очевидно, в процессе эволюции генома произошла амплификация эухроматинового гена и закрепление образовавшихся тандемных кластеров в гетерохроматине. Биологический смысл возникновения в геноме дрозофилы гомологичных тандемных кластеров в X- и У-хромосо-мах остается загадочным. [c.18]

Длинные тандемные повторы образуются также в результате последовательных актов неравного кроссинговера между повторяющимися последовательностями в сестринских хроматидах или гомологичных хромосомах (разд. 2.4.а и 9.4.д). При этом должно произойти несколько клеточных делений. Однако эта модель не может объяснить амплификацию в хромосомных локусах, удаленных от исходного гена. [c.311]

Оболочка яйца дрозофилы состоит более чем из 15 различны белков хориона, которые синтезируются фолликулярными клетками, окружающими яйцеклетку на поздних стадиях развития яйца, Гены белков хориона сгруппированы в два кластера, один ш которых расположен на 3-й хромосоме, а другой-на Х-хромосоме, В каждом кластере гены расположены близко друг к другу, и ш разделяет расстояние всего лишь в несколько сот пар нуклеотидов, В ходе развития яйцеклетки число копий генов, кодирующих белп хориона, увеличивается благодаря дополнительной репликацш сегмента хромосомы, в котором тот или иной ген расположеЕ Подобную амплификацию можно обнаружить, если из яиц, находящихся на разных стадиях развития, выделить ДНК, обработать ее рестриктазой и провести блот-гибридизацию, используя в качестве зонда кДНК для белков хориона. Как показано на рис. 9-18, число генов, кодирующих белки хориона, постоянно увеличиваете) между стадиями 8 и 12, а число копий контрольного гена, не входящего в состав этого кластера, остается постоянным. Уровень [c.144]

Рве. 9-19. Уровни амплификации в областях хромосомы, которые 01ружают кластер генов, кодирующих белки хориона (задача 9-21). [c.145]

Множественные копии амплифицированной последовательности локализованы в одной или реже в нескольких хромосомах. Амплифицированная область хромосомы может содержать до нескольких сотен последовательностей изучаемого гена. При этом наряду с прямыми повторами могут быть и инвертированные, а также иногда наблюдаются перестройки в амплифици-руемых последовательностях. Эффективность амплификации интегрированного в геном клетки гена и стабильность хромосом, содержащих амплифицированный ген, существенно зависят от места интеграции трансформирующего гена (эффект положения гена). Обнаружено, что в амплифицируемом сегменте ДНК находится участок инициации репликации (ori) хромосомной ДНК. Это позволяет из ДНК линий клеток с высокой степенью амплификации изучаемого сегмента достаточно просто выделять рестрикционный фрагмент, содержащий данный хромосомный ori, и клонировать его. [c.344]

Смотреть страницы где упоминается термин Хромосома, амплификация генов: [c.989] [c.186] [c.176] [c.310] [c.311] [c.169] [c.258] [c.258] [c.473] [c.497] [c.217] [c.325] [c.326] [c.256] [c.256] [c.274] [c.303] [c.304] [c.311] [c.314] [c.145] [c.87] [c.260] [c.260] [c.120] [c.103]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология