Генные кластеры

Рис. 39.7. Вся информация для сборки гена тяжелой цепи иммуноглобулина мыши заложена в ее единственном генном кластере.

Для каждого из трех семейств иммуноглобулиновых цепей-каппа, лямбда и тяжелых-только один из многих У-генов может присоединиться к одному из нескольких С-генов. Это возможно благодаря соматической рекомбинации соответствующих последовательностей ДНК, происходящей в В-лимфоцитах, экспрессирующих антитела. В большинстве случаев число У-генов очень велико и, по-видимому, составляет несколько сотен последовательностей, организованных в огромный генный кластер. (Исключением является цепь лямбда-типа мыши, состоящая всего из нескольких генов.) Исходное разнообразие У-ге-пов частично определяет разнообразие иммуноглобулинов. Однако оно объясняется не только набором последовательностей, запрограммированных в геноме определенный вклад вносят изменения, происходящие при создании функционального гена. [c.503]

О важности иммунного ответа у млекопитающих свидетельствует огромное число генов, кодирующих иммуноглобулины и относящихся к локусу гистосовместимости, что заставляет нас более подробно остановиться па характеристике этих обширных генных кластеров. [c.503]

Олигомеризация генов находит свое отражение в распространении генов-кластеров. Возможно, это связано с потребностью в концентрации определенных ферментативных активностей, с ускорением и координацией определенных этапов метаболизма. Как было показано на примере генетического контроля ДНК-полимеразы 1, эта тенденция проявляется уже у прокариот, отражая находки эволюции в организации старых функций, таких, например, как репликация и репарация ДНК, а также некоторых других. [c.483]

Типы генных кластеров. При поверхностном знакомстве с генетической картой человека может возникнуть впечатление, что большинство локусов распределены в значительной мере случайно. Однако имеются исключения [c.207]

Генные кластеры-результат эволюционного процесса. В некоторых случаях кластеризация генов отражает историю эволюционного развития. Допустим, на ранних этапах эволюции существовал один локус, затем произошла дупликация гена и появилась возможность функционального расхождения. Первая дупликация подготовила почву для последующих дупликаций на основе механизма неравного кроссинговера (разд. 3.5.8) и, следовательно, для дальнейшей функциональной специализации. [c.208]

Все тесные фуппы сцепления называются кластерами. Считается, что генные кластеры — результат эволюционного процесса. Их могут порождать генные дупликации, неравный кроссинговер, создавая основу для дальнейшей функциональной специализации генов в ходе эволюции. В отсутствие хромосомных перестроек, разбивающих кластер, гены остаются тесно сцепленными. [c.124]

Другая возможная функция-это защита от вирусной или бактериальной инфекции. Антигенный материал человеческого происхождения может быть включен во внешнюю мембрану вируса, в результате чего этот вирус труднее распознается организмом другого человеческого индивида. Однако, если вирус содержит МНС-материал от генетического отличного индивида, он может быть намного легче инактивирован иммунной системой. Такой механизм объясняет, почему высокий полиморфизм МНС-системы имеет селективное преимущество. Другая возможная функция МНС-района-защита от заражения опухолевыми клетками других особей того же вида. С таким объяснением хорошо согласуются наши представления о важной роли МНС-сис-темы при трансплантации, а также высокая степень ее полиморфизма. Дальнейшее выяснение свойств и функций главного комплекса гистосовместимости поможет нам решить многие проблемы, например как организм управляет своим взаимодействием со средой и как недавние изменения в окружающей среде могут повлиять на генетическую конституцию в будущем. Полезно задать следующие вопросы существуют ли в природе другие примеры таких генных кластеров с родственными функциями Может ли их анализ изменить что-то в наших представлениях о кластере МНС На самом деле, один такой пример, уже очень тщательно проанализированный, существует-это мимикрия у бабочек. [c.222]

Процесс биосинтеза одного антибиотика может состоять из 10-30 ферментативных реакций, так что клонирование всех генов его биосинтеза -задача не из легких. Один из подходов к выделению полного набора таких генов основан на трансформации одного или нескольких мутантных штаммов, не способных синтезировать данный антибиотик, банком клонов, созданным из хромосомной ДНК штамма дикого типа. После введения банка клонов в мутантные клетки проводят отбор трансформантов, способных синтезировать антибиотик. Затем выделяют плазмидную ДНК клона, содержагцего функциональный экспрессирующийся ген антибиотика [т. е. ген, восстанавливающий (комгглементиру-ющий) утраченную мутантным штаммом функцию], и используют ее в качестве зонда для скрининга другого банка клонов хромосомной ДНК штамма дикого типа, из которого отбирают клоны, содержащие нуклеотидные последовательности, которые перекрываются с последовательностью зонда. Таким образом идентифицируют, а затем клонируют элементы ДНК, примыкающие к комплементирующей последовательности, и воссоздают полный кластер генов биосинтеза антибиотика. Описанная процедура относится к случаю, когда эти гены сгруппированы в одном сайте хромосомной ДНК. Если же гены биосинтеза разбросаны в виде небольших кластеров по разным сайтам, то нужно иметь по крайней мере по одному мутанту на кластер, чтобы получить клоны ДНК, с помощью которых можно идентифицировать остальные гены кластеров. [c.259]

Специфическое сочетание полиморфных сайтов в генном кластере (или генетическом локусе) называется гаплотипом. Например, расположение пяти сайтов возможного полиморфизма можно записать как Н---1---ь в направлении от 5 к 3. Совокупность четырех основных гаплотипов, различающихся между собой минорными вариациями в 5 сайтах гена р-глобина, (табл. 4.14) была названа остов . [c.79]

Мутации в четырех кластерах непосредственно влияют на активность белка-цитохрома Ь. Все мутанты такого рода синтезируют нормальную мРНК. Мутации проявляются на уровне трансляции и выражаются в считывании матрицы с ошибками типа миссенс или нонсенс . Ни одна из таких мутаций не комплементирует какую-либо другую в том же или другом кластере. По этому критерию все они находятся в одном и том же гене. Кластеры соответствуют некоторым экзонам, а именно box 4 = Bl, box 8 = ВЗ, box 1 = В4, box 6 = В6 (рис. 20.22). В двух других экзонах мутации не обнаружены, возможно вследствие их малых размеров (В2 = = 14п.н., В5=51 H.H.). Рассмотренные группы мутаций проявляют в точности такие же свойства, какие можно ожидать от прерывистых генов. Фактически это един- [c.258]

В 1978 г. был описан полиморфный сайт Нра I и показана возможность его использования для диагностики серповидной анемии путем анализа связывания рестрикционных фрагментов [11]. С тех пор в р-глобиновых генных кластерах обнаружено еще более 17 различных полиморфных рестрикционных сайтов. Многие из этих [c.72]

НЕТРАНСКРИБИРУЕМЫЙ СПЕЙСЕР. Область между транскрибируемыми единицами в генном кластере. [c.524]

Сходство с комплексом МНС. Имеются два сходных момента в анализе мимикрии у бабочек и в анализе главного комплекса гистосовместимости. Во-первых, существует кластер генов с родственными функциями. У бабочек эти гены детерминируют мимикрирующие узоры, у человека они влияют, вероятно, на возможности клетки манипулировать средовыми агентами. Во-вторых, обе системы характеризуются высоким полиморфизмом и существенным неравновесием по сцеплению. Как может изучение бабочек помочь в понимании эволюции генного кластера главного комплекса гистосовместимости [c.225]

В прошлом генетика человека и медицинская генетика развивались как относительно независимые отрасли науки, теперь многие их разделы оказались вовлеченными в общее русло молекулярно-генетичес-ких исследований, и провести между ними грань-трудно. В рамках учебника невозможно описать в деталях все молекулярно-биологические методы, которые привели к столь внушительному прогрессу генетики человека, поэтому следует обратиться к более специальным источникам [366 493 60]. Однако принципы новых подходов должны быть понятны всем исследователям, даже тем, кто изучает эволюцию или генетику поведения. В следующем разделе в качестве примера описывается анализ (3-глобинового генного кластера человека (разд. 4.3). Кроме методов, основанных на использовании рестрикционных ферментов, обсуждаются также методы гибридизации нуклеиновых кислот, сек-венирования ДНК и сортировки хромосом при помощи цитофлуорометрии. [c.122]

Рис. 19.3. Пять этапов биосинтеза ароматических аминокислот у N. rassa, контролируемые геном-кластером агот (по N. Giles и др.). I — часть пути биосинтеза ароматических аминокислот II — последовательность участков гена, кодирующие соответствующие ферментативные активности III — карта комплементации IV —

LGH (550 п. н.) 17q22-24 Генный кластер плацентарного лактогенного гормона роста [c.130]

У человека генные кластеры пока не выявлены. Как уже упоминалось выше, у бактерий функционально родственные гены часто тесно сцеплены они находятся под общим контролем внутри оперона. Логично предположить, что такие опероны есть и у человека. Однако имеющиеся в настоящее время данные не дают оснований для такого вывода. Известно, например, что у бактерий гены галактозо-1-фосфат-уридил-трансферазы и галактокиназы относятся к одному оперону. У человека эти гены расположены в хромосомах 3 и 17 соответственно. Аналогично ген ОбРВ человека локализуется в Х-хромосоме, а ген б-РОВ, контролирующий следующий этап биохимического пути,-в хромосоме 1. Попытки найти у человека мутации регуляторных генов, так часто встречающиеся у бактерий, тоже до сих пор не увенчались успехом. [c.208]

Возникновение и распространение генов-кластеров представляет собой молекулярно-генетическую иллюстрацию принципа олигомеризации В. А. Догеля (1936), согласно которому в эволюции происходит уменьшение числа (олигомеризация) гомологичных органов с увеличением их функциональной дифференцировки. Подобная олигомеризация на молекулярном уровне, по-видимому, [c.481]

Генетическая детерминация. Генетический анализ показал, что мимикрия у бабочек контролируется кластером тесно сцепленных генов, супергеном , кроссинговер внутри которого происходит крайне редко. При этом гаплотипы, подобно набору аллелей с широким плейотропным эффектом, влияют одновременно на окраску тела, форму и рисунок крыла. Имеются, однако, убедительные данные о том, что кроссинговер внутри кластера все же идет. Наиболее вероятная последовательность локусов такова, что гены, контролирующие окраску тела (В) и наличие или отсутствие хвоста (Т), расположены в противоположных концах генного кластера, а гены, контролирующие рисунок на задних крыльях (W), окраску эполет (Е) и рисунок на передних крыльях (F), расположены, по-видимому, между ними. Вероятная последовательность локусов определена на основе сравнения частот кроссоверов и некроссо-веров в исследованных популяциях. Таким образом, логика в рассуждении в этом случае та же, что и у Фишера, когда он обосновывал последова- [c.223]

Черты сходства между вирусами и хозяевами наблюдаются в реализации генетической информации. Так, у многих РНК-со-держащих вирусов эукариот различные белки образуются в результате протеолитического расщепления единого предшественника — полипротеина — первичного продукта трансляции вирусной РНК. Каждую молекулу вирусной РНК у РНК-содержащих вирусов можно рассматривать как самостоятельный ген-кластер. РНК таких вирусов служит одновременно носителем генетической информации и в качестве иРНК. Расщепление же полипротеина — это своеобразное приспособление вирусов к паразитизму внутри клетки эукариот, в которой невозможна повторная инициация в ходе белкового синтеза, и в то же время для созревания вириона необходимо несколько отдельных белковых молекул. [c.483]

У дрозофилы две ферментативные активности, осуществляемые у нейроспоры белком, кодируемым руг 3, также представляют собой продукт одного гена-кластера. Однако в этом случае данный белок проявляет еще одну дополнительную ферментативную активность. Это ген г (rudimentary) — см. гл. 16. [c.481]

Дрожжи. Гены рРНК дрожжей тоже организованы как тандемные единицы транскрипции, кодирующие 18S-, 5.8S- и 258-последовательности, разделенные межгенными спейсерами. Своеобразие генных кластеров дрожжей заключается в том, что они содержат ген 5S-pPHK, относящийся к генам класса III, который присутствует в каждо.м из повторов рДНК (разд. 9.5.6) однако этот ген транскрибируется с противоположной цепи ДНК и не РНК-полимеразой I. а РНК-полимеразой III (разд. 8.4). [c.34]

Семейства повторяющихся последовательностей как регуляторы экспрессии генов. Напомним, что в отличие от прокариот, у которых родственные гены, имеющие отношение к определенным метаболическим реакциям, обычно сцеплены и регулируются с помощью одного оперона (разд. 3.11), родственные эукариотические гены обычно диспергированы. Например, гены а- и Р-глобинов расположены на разных хромосомах, но должны экспрессироваться согласованно. Другими словами, весь набор диспергированных генов в конкретной ткани или на определенной стадии развития организма должен экспрессироваться одновременно. Такая координация возможна, если у всех членов генного кластера имеется общий регуляторный элемент. В таком случае включать или выключать весь набор генов может одна эффекторная молекула, взаимодействующая с одинаковыми диспергированными регуляторными элементами. Контроль за экспрессией генов может осуществляться на уровне ДНК путем регуляции транскрипции или же на уровне РНК. Например, в гетерогенной ядерной РНК, по-видимому, сохраняется картина распределения повторов, характерная для геномной ДНК, и тогда координация регуляции может осуществляться с помощью контроля созревания первичных транскриптов с образованием мРНК. В то же время копии повторяющихся последовательностей могут содержаться и в зрелых мРНК, и тогда регуляция генной экспрессии будет происходить на уровне трансляции. [c.205]

В кластерах имеются множественные кодирующие участки, ассоциированные с формированием специфических сегментов. Некоторые из этих участков, по-видимому, контролируют функционирование всех генов кластера в качестве примера можно привести участок иЬх кластера ЬШюгах. Функционирование тех или иных гомеозисных генов в специфических сегментах регулируется-по крайней мере частично-на уровне их тканеспецифичной транскрипции. Так, в клетках сегмента, модифицированного в результате мутации определенного гомеозис-ного гена, транскрипты этого гена образуются с больщим избытком. Продукты гомеозисных генов это ДНК-связывающие белки, специфичные для регуляторных элементов других генов. Все эти эксперименты показывают, что морфогенез, как и биохимическая специфичность, регулируется с помощью дифференциальной генной экспрессии. [c.367]

В настоящее время у различных организмов известно множество примеров скоплений на хромосомах, родственных по последовательности и сходных по функциям генов. Обычно такие кластеры сформированы последовательно повторенными множество раз копиями (гены рРНК, 5S РНК, гистонов и др.), либо представлены менее регулярно организованными, содержащими меньшее число копий и менее сходными по последовательности генами (кластеры а- и Р-глобиновых генов у позвоночных, АроЕ кластер человека и др.) (рис. 13 см. обзор Bonifer, 2000). Как правило, гены, входящие в кластер, экспрессируются в определенной ткани, либо на определенной стадии развития. В этих случаях предполагается, а иногда и показано су- [c.43]

К кластеру с обеих сторон примыкают гены, экспрессирующиеся во всех тканях взрослых мух. обозначая, таким образом, вероятные границы семен- шк-специфичного домена. Можно предположить, что элементы, расположенные на границах этого домена, проявляют свойства инсуляторов, т.е. способны защищать гены кластера от влияния активаторов транскрипции, расположенных вче его и работающих в других тканях и органах, либо, наоборот, ограждать внешние гень от гипотетического активатора, находя- [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология