Генное разнообразие

Огромное разнообразие белков есть следствие их эволюции. Эволюция явилась результатом многочисленных природных экспериментов (мутации и последующий отбор), которые могут быть использованы для изучения принципов строения белков. Основной мутационной ступенью эволюции белков является замена аминокислотного остатка на следующих по значимости этапах происходят вставки и делеции одного или большего числа остатков очень большие изменения являются результатом мультипликации и слияния генов. [c.241]

Перегруппировка генов, кодируюпщх тяжелые цепи Ig. Следует отметить, что тяжелые цепи иммуноглобулинов также состоят из вариабельных и константных областей. Вариабельная область кодируется тремя различными типами генов V -вариабельный фрагмент (150 генов), О -гипервариабельный (50 генов) и Jjj-соединяющий фрагмент (4 гена). Dj -фрагмент характерен для вариабельной области только тяжелых цепей diversity — разнообразие). Как известно, антитела разделяются на пять классов, причем принадлежность к тому или иному классу определяется константной областью тяжелой цепи. М-классу соответствует ц-цепь D-классу — 5-цепь G-классу — у-цепь Е-классу — 8-цепь и А-классу — а-цепь иммуноглобулина. В-клетки способны менять константные фрагменты тяжелых цепей без изменений их вариабельных участков. Это приводит к переключению классов — феномену, имеющему большое биологическое значение. Формирование функционально активного участка ДНК, кодирующего тяжелые цепи Ig, представлено на рис. 30.11. [c.487]

В результате дальнейших исследований выяснилось, что ДНК, кодирующая вариабельные области как легких, так и тяжелых цепей, состоит из генов нескольких типов, которые могут менять свое положение и собираться вместе с образованием разнообразных комбинаций (рис, 30-18). ДНК, определяющая вариабельные области антител, составлена приблизительно из четырехсот различных вариабельных (V) генов, двенадцати так называемых генов разнообразия (В-гены) и четырех соединительных (I) генов. Сочетание этих генов в различных комбинациях позволяет составить ДНК более чем для 20000 или даже большего числа вариабельных областей. Эти гены в свою очередь претерпевают дополнительные изменения в своих нуклеотид- [c.979]

Каждая легкая цепь иммуноглобулина—это продукт по крайней мере трех отдельных структурных генов гена вариабельной области (V,), гена соединяющей области (J) (не имеющей отношения к J-цепи IgA или IgM) и гена константной области (С ). Каждая тяжелая цепь является продуктом по крайней мере четырех различных генов гепа вариабельной области (Vn), гена разнообразия (D), гена соединяющей области (J) и гена константной области (Сц). Таким образом, классическая схема один ген— один белок в данном случае не применима. Молекулярные механизмы, ответственные за синтез отдельных цепей иммуноглобулинов несколькими структурными генами, обсуждаются в гл. 38 и 41. [c.324]

Публикуемое здесь интервью с Уотсоном (оно состоялось в Москве) только подтверждает сказанное. Чуть ли не с детских лет, во всяком случае со студенческой поры, Джим Уотсон задался одной целью понять причину разнообразия живых существ. Эта цель конкретизировалась, свелась к вопросу о природе гена, наконец, к пространственной структуре ДНК, но никогда не менялась на другую. [c.132]

Для понимания природы разнообразия в способах репликации вирусных ДНК-гено.мов важно ясно представлять себе трудность полного воспроизведения линейной молекулы ДНК. Эта труд- [c.266]

Но как бы ни впечатляло сходство между живыми существами, различие между ними не менее поразительно. Отдельные особенности обмена веществ живых систем так же разнообразны, как их форма и размеры. Все это разнообразие обусловлено различиями между генами — участками молекулы ДНК, несущими закодированную информацию. Генетические различия ведут к разнообразию молекулярной структуры белков, синтезируемых клетками. Среди этих белков имеются ферменты — сложные миниатюрные аппараты, каждый из которых катализирует специфическую химическую реакцию. [c.12]

Огромное разнообразие антител неадекватно числу генов, локализованных в лимфоцитах. Например, в клетках человека содержится не более 10 генов, а число вырабатываемых антител на 1—2 порядка больще. Иммуноглобулины являются белками, следовательно, они кодируются соответствующими генами. Таким образом, разгадку феномена этого несоответствия следует искать в особенностях функционирования генома лимфоцитов. Оказалось, что синтез антител кодируется тремя различными семействами несцепленных генов, расположенных в различных хромосомах. Рассмотрим, как формируется функционально активный участок ДНК, ответственный за образование легкой цепи . Обнаружено около 300 генов, кодирующих вариабельные участки Ь-цепи (У ), один ген, кодирующий синтез константного участка (С ), и от одного до четырех генов, ответственных за синтез аминокислотных последовательностей, соединяющих константные и вариабельные участки легкой цепи (1 ). [c.486]

Фактор как долго может определяться са.мопроизвольно с помощью молекулярного механизма транскрипции и трансляции ДНК для нас же особый интерес представляют факторы сколько и где . Если сайт (т. е. клеточное окружение развивающейся козетки на пути от нервной пластинки к специализированному органу-мишени) влияет на экспрессию гена, то это предполагает ограничение генетической детерминированности организма. В самом деле, имеются доказательства того, что клетки влияют друг на друга в период развития. Это происходит либо при прямом контакте, молекулярный механизм которого не вполне ясен, либо при выделении химических сигналов, называемых факторами роста нервов. Последние мы будем обсуждать в связи с термином трофизм, а механизм прямого контакта будет показан на примере образования и стабилизации синапсов. Следует отметить, что не только генетическая программа определяет окончательную структуру нейрональной сети, существенно также положение отдельной клетки в пространстве и времени. Именно последнее и помогло сделать следующий вывод геном человека содержит >10 генов, а число синапсов >10 (10 ° нейронов, каждый из которых имеет 10 синапсов, см. выше), так что маловероятно (хотя и нельзя считать совсем невозможным вследствие огромного разнообразия антител, продуцируемых ограниченным числом генов), чтобы специфичность каждого отдельного синапса программировалась определенным участком гена. Мы еще вернемся к этому важному вопросу при рассмотрении синаптогенеза, т. е. процесса образования и стабилизации специфических синапсов. Представляется вполне допустимым, что развитие нервной системы контролируется несколькими факторами генетическим, трофи- [c.319]

В процессе эволюции белков можно выделить тенденции к специализации и дифференциации. Специализированные белки выполняют одну и ту же функцию в разных организмах и могут использоваться для установления генеалогии организмов. Однако следует отметить, что специализация белков не направляет эволюцию организмов. Дифференциация белков — это процесс, ведущий к функциональному разнообразию гомологичных белков. Таким образом, исследование эволюции белков не только способствует проникновению в детали структурной организации белков, но также позволяет установить связи между белками, находящимися в совершенно различных частях метаболического пути. Таким образом, можно внести определенный порядок в огромный перечень существующих белков и вместе с тем выявить аспекты эволюции метаболических путей. Важным механизмом дифференциации белков является мультипликация и слияние генов. [c.242]

Действительно, в конечном счете биологическая изменчивость определяется разнообразием генов, т. е. достаточно протяженных участков макромолекул ДНК, представляющих собой сополимеры, построенные из звеньев четырех типов. [c.15]

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]

Специальное изучение объема и потенциала защитных свойств микроорганизмов показало, что их резистентность к антибиотикам имеет глобальный характер и обеспечивается как разнообразием фенотипов резистентности, так и разнообразием и стабильностью систем горизонтального генного транспорта. Поэтому главное направление получения новых антибиотиков состоит не в открытии новых соединений, а в химической трансформации природных молекул для создан1ю полусинтетических антибиотиков, характеризующихся значительно меньшей резистентностью и токсичностью, но более широким спектром действия, большим временем жизни, химической и биологической устойчивостью. Важный подход на пути получения устойчивых аналогов антибиотиков — использование природных ингибиторов Р-лактамаз — кла-вулановой и оливановой кислот. [c.64]

Учитывая большое разнообразие возможностей легко приготовить множество различных двухфазных систем. Однако требование получения прозрачной системы накладывает ограничения на выбор состава смесей. Важно, однако, подчеркнуть, что, хотя многие сополимеры, полученные с высокими степенями конверсии, гетеро-генны и поэтому мутные и непрозрачные, можно подобрать условия, [c.169]

Кардинальный факт состоит в том, что при этом перебираются все (или почти все) комбинации У и У генов. Это — первый шаг к созданию на базе сравнительно скромного набора исходных генов несметного разнообразия иммуноглобулинов, Ведь, если имеется п У-генов и т У-генов, то различных пар из них может получиться пт. Таким образом, [c.85]

Альтернативный сплайсинг несет определенные выгоды, придавая своеобразную гибкость экспрессии эукариотических генов. Он создает разнообразие продуктов, кодир емы. одним отрезком ДНК. По мере развития один и тот же отрезок ДНК используется для разных, хотя и сходных, целей. Ранее предполагали, что такой принцип экспрессии генов используется ко.мпактными геномами [c.183]

Некоторые формальные характеристики эукариотического генома. могут быть получены с помощью NteioaoB гибридизации нуклеиновых кислот, разработанных в 60-х годах. Эти методы прежде всего позватяют получить суммарную валовую характеристику степени разнообразия последовательностей ДНК, образующих геном.. Мож- [c.186]

Как удалось установить на некоторых белках, слияние генов имело исключительно важное значение в процессе эволюции. Такого рода документация возможна потому, что составной ген в отличие от случая У-С-гена может оказаться и в линии клеток зародыша. Подобные случаи обнаружены при исследовании путей синтеза аминокислот и синтеза жирных кислот. Классическим примером одной полипептидной цепи, выполняющей две ферментативные функции, является аспартокиназа I — гомосериновая дегидрогеназа Е. соИ [578]. Сравнительное изучение ферментов, участвующих в синтезе Тгр, выявило большое разнообразие в размещении по полипептидной цепи нескольких ферментативных центров [579], что указывает на возможнссть как слияния, так и расщепления генов. [c.228]

Между гомологичными генами одного мультигенного семейства (см. гл. ГХ) также возможны рекомбинационные обмены, например генная конверсия или неравный кроссинговер. Такие обмены могут иметь ряд любопытных следствий. Некоторые мультигенные семейства, например гистоновые гены, состоят из высокогомологичных генов. Реко.мбинационные обмены между ними должны способствовать унификации последовательности всех генов семейства, так что такие семейства должны эволюционировать как единое целое, без значительной дивергенции отдельных членов се.мейства. Напротив, у тех семейств, члены которых сильно дивергировали, рекомбинация может множить разнообразие существующих вариантов, поскольку при обмене между двумя генами может получиться третий, ранее не существовавший вариант. Такие события обнаружены не только в случае специализированных рекомбинационных систем, например в генах поверхностного гликопротеина трипаносом, но и в вариабе ть-ных мультигенных семействах млекопитающих, например среди У-генов и.м.муноглобулинов и среди генов главного комплекса гистосовместимости. [c.109]

Каковы могут быть химические, молекулярные основы безгра-Еичного разнообразия живых систем Они определяются макро-молекулярным строением генов и организмов. Полимерные цепи, макромолекулы не подчиняются основному закону химии — закону постоянства состава.. Представим себе сополимер, построенный из двух сортов мономерных единиц. Если число звеньев макро-молекулярной цепи равно 100 (это совсем не длинная цепь), то "ЧИСЛО различных цепей, содержащих два типа звеньев, равно 10 . Таким образом, в данном макроскопическом образце сополимера может не быть двух одинаковых макромолекул. [c.15]

Протестированные промоторные конструкции контролировали экспрессию в трансгенных растениях широкого круга чужеродньгх генов. Такое разнообразие, вероятно, объясняется тем, что Т-ДНК встраивалась в разные сайты в геноме растения. Используя этот подход, можно создавать сильные тканеспецифичные промоторы, регулируемые в процессе развития. [c.384]

В геноме имеется множество У-генов, некоторое количество J- и D-генов и по одному гену каждого субкласса тяжелых ц пей. Как следствие такого не совсем обычного способа кодирования иммуноглобулиновых молекул возникает возможность появления громадного разнообразия антител с различающимся строением и свойствами. Действительно, в результате перестройки генома получаются всевозможные комбинации указанных генов, что приводит к созданию молекул, каждая из которых обладает уникальной структурой. Строение (и значит, специфичность) активного центра варьируется в зависимости от строения образующих его У - и У -обла-стей, а также сочетания их с разными J- и D-участками. [c.217]

Сернистые красители, несмотря на ограниченность цветовой гаммы и неяркость оттенков, продолжают пока сохранять значение во всем мире благодаря дешевизне и высокой устойчивости окрасок к мокрым обработкам. Мировое их производство за последние 20—25 лет заметно снизилось. По мере развития производства других классов красителей (кубовые, активные), совершенствования технологии крашения потребление сернистых красителей будет, по-видимому, продолжать снижаться, поскольку их получение и применение вызывает серьезные экологические проблемы. По этой же причине снизилось потребление прямых красителей, для синтеза которых использовали канцере генный беизидин. В то же время разрабатываются прямые светопрочные красители не на основе бензидина. Достоинства прямых красителей—удобство применения, разнообразие оттенков и обычно невысокая цена. Однако прочность их к мокрым обработкам, как правило, невелика. [c.155]

На самом деле эти пулы генов сложнее, чем показано на рис. 17-40. Вместо того чтобы кодироваться одним-единственным V-геном, как предполагалось вначале, каждая V-область полипептидной цепи кодируется двумя или тремя отдельными генными сегментами, которые объединяются в функциональный V-ген только тогда, когда происходит перестройка ДНК, соединяющая вместе V- и С-кодирующие области. Как мы увидим, такое объединение различных V-сегментов, приводящее к образованию гена V-области, существенно увеличивает разнообразие антигеи-связывающих участков. [c.38]

Впоследствии было установлено, что у мышей имеется несколько разных 1-сегментов в каждом пуле генов для иммуноглобулинов по одному ассоциировано с каждым С-геном в генном пуле А.-цепей и по четыре-в генных пулах и- и Н-цепей (каждый С-ген отделен от соседнего с ним 1-сегмента интроном). В период развития В-клеток в генных пулах и- и Н-цепей любой У-сегмент может объединиться с любым 1-сегментом, что увеличивает в четыре раза число У-областей, которые эти пулы могут производить. Кроме того, существуют некоторые различия в точном месте соединения У-), и это приводит к еще большему разнообразию аминокислотных последовательностей. Существенно то, что сайт соединения У-) кодирует часть третьей гипервариабель-ной области легкой цепи. [c.39]

В процессе эволюции иммунной системы выработался целый ряд различных механизмов, приводящих к большому разнообразию антиген-связывающих участков антител. Только часть из этих механизмов связана с описанными выше соматическими перестройками ДНК в ходе развития В-лимфоцитов. Эксперименты по подсчету числа генов с использованием метода гибридизации ДНК (см. разд. 4.5.5) показывают, что в геноме мыши, видимо, содержится несколько сотен Ук-сегментов, сходное число Ун-сегментов и только два Ух-сегмента. Из этого можно вычислить, что путем комбинирования различных унаследованных У-, D- н J-сегмеитов у мыши может образоваться по меньшей мере 10000 разных Ун-областен и 1000 разных yL-областей. [c.40]

Один простой, но весьма важный механизм, сильно увеличивающий разнообразие антител, состоит в комбинировании различных L- и Н-цепей, происходящем при сборке молекулы иммуноглобулина. Поскольку в антигеи-связывающий участок антитела вносят вклад как L-, так и Н-цепи, у животного с 1000 генов, кодирующих yL-области, и с 10000 генов, кодирующих Ун-области, продукты этих генов могли бы образовать 1000 х 10000 различных комбинаций, т.е. 10 разных антиген-связывающих участков (если предположить, что при этом любая L-цепь может сочетаться с любой Н-цепью). [c.40]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология