Глобиновая область

Примеры семейства генов. Под семейством генов мы понимаем группу функционально родственных генов, имеющих сходную структуру и общее происхождение. Ярким примером генного семейства являются две глобиновые области (а- и 3-глобиновые гены). Другое семейство генов включает, например, иммуноглобулиновые гены (разд. 7.4) гены рибосомной РНК (разд. [c.138]

Для глобиновых генов было проведено детальное сопоставление соответствующих экзонов и интронов более подробно это будет обсуждаться в гл. 21. Окончательный результат дивергенции экзонов выражается в различиях кодируемых ими белков. Эти различия в основном обусловлены заменами оснований. Однако многие замены не влияют на смысловое значение кодона, поскольку затрагивают третье основание кодона или находятся в нетранслируемых областях. Область гомологии простирается и за границы экзон—интрон и захватывает небольшой участок внутри интрона. [c.255]

Осуществление неравного кроссинговера в кластере глобиновых генов человека подтверждается природой некоторых форм талассемии. Талассемия может возникнуть в результате любой мутации, нарушающей синтез либо а-, либо Р-глобина. В зависимости от степени наблюдаемого нарушения талассемию подразделяют на а - и реформы (когда отсутствует сколько-нибудь заметный синтез цепей одного из этих типов) или и Р" -формы (когда снижен уровень синтеза цепей). Талассемия была обнаружена у больных, страдающих анемиями (наиболее распространенными в определенных популяциях людей, например среди жителей Средиземноморья). Многие а°-и р°-формы талассемии возникают в результате делеций части соответствующего кластера генов глобина. По крайней мере в некоторых случаях концы участков, подвергающихся делециям, находятся в гомологичных областях, что в точности соответствует предположению об их возможном возникновении в результате неравного кроссинговера. [c.272]

При использовании подхода реконструкции генов был сделан дальнейший шаг получены синтетические гены , в которых экзон одного природного гена соединялся с экзоном другого гена. Это схематично показано на рис. 26.9. В проведенном эксперименте первый экзон области ранних генов транскрипционной единицы вируса SV-40 был сшит с третьим экзоном -глобинового гена мыши. Интрон такой гибридной молекулы успешно удалялся при сплайсинге. Таким образом, левая граница интрона SV-40 (на рисунке это 11) может быть при сплайсинге присоединена к правой границе интрона -глобинового гена мыши (область г2 на рисунке). Из этого следует, что в принципе любая левая граница сплайсинга может взаимодействовать с любой правой границей. [c.325]

Сначала думали, что состояние чувствительности к ДНКазе может отражать активацию генной структуры, происходящую перед началом транскрипции. Тогда чувствительность может служить отличительным признаком генов, потенциально способных к транскрипции, а также уже транскрибируемых генов. С другой стороны, если чувствительность распространяется из максимально чувствительного участка активного гена так, что данный домен простирается до фланкирующей области, чувствительность глобиновых генов взрослого типа в эмбриональных клетках (или наоборот) может свидетельствовать о группировании этих генов в кластеры, а не [c.383]

Полиморфизм ДНК в области глобиновых генов. [972 1253]. При картировании генов у-5-р-кластера с помощью рестрикционного анализа была обнаружена значительная вариабельность последовательности ДНК у различных индивидов (рис. 4.40). Все известные варианты Р-глобинового комплекса генов возникли в результате одиночных нуклеотидных замен и обозначаются как присутствующие ( + ) или отсутствующие ( —). Среди 17 полиморфных сайтов в Р-кластере 12 локализованы во фланкирующих последовательностях, 3 внутри интронов, 1 внутри псевдогена и только 1 внутри кодирующей части гена р-глобина (синонимическая замена). Такое расположение закономерно, поскольку мутации в кодирующих областях скорее могут вызвать нежелательные эффекты. Большая часть ДНК, расположенной между структурными генами, не экспрессируется, поэтому изменения нуклеотидной последовательности в этих районах обычно не имеют функциональных последствий. Различные полиморф- [c.79]

Делеции в -глобиновом кластере генов и наследственная персистенция фетального гемоглобина. В отличие от а-талассемии Р-талассемия обычно обусловлена не делениями генов. Однако из этого правила есть много исключений. Более трети случаев Р-талассемии у индийцев оказывается связанной с делецией длиной 619 п. п., которая начинается во втором интроне и заканчивается за З -концом некодирующей области гена НЬр (рис. 4.54, табл. 4.18). Различные редкие делеции в этом гене описаны у негров США, известен один случай среди датчан. Обнаружено также несколько других, более крупных делеций в у-8-р-локусе. Их локализация и протяженность показаны на рис. 4.54. Методами цитогенетики эти делеции обнаружить не удается они слишком малы для микроскопического изучения. [c.91]

Один из подходов к изучению механизма дифференциальной экспрессии генов на разных этапах развития состоит в исследовании развивающихся организмов, в частности ранних эмбрионов. Позже в этой части мы вкратце суммируем некоторые последние работы в этой области. Другой подход основывается на исследовании уже дифференцированных систем. В частности, таким способом была продемонстрирована экспрессия на разных стадиях развития различных а- и Р-глобиновых генов в предшественниках эритроцитов позвоночных (разд. 9.3.6). Для изучения онтогенеза лимфоцитов идентифицируют перестройки в иммуноглобулиновом гене и гене Т-клеточного рецептора на разных стадиях развития В- и Т-клеток соответственно. Особенно ценны в этом отношении опухолевые клетки. [c.355]

Для анализа различий нуклеотидных последовательностей аллелей чрезвычайно полезны карты сайтов эндонуклеаз рестрикции. Например, используя в качестве зонда для гибридизации клонированный фрагмент из кластера Р-глобиновых генов человека, при помощи эндонуклеазного расщепления и ДНК-блоттинга можно исследовать структуру Р-глобиновой области из разных источников (рис. III.6). Если размер фрагмента генома, который гибридизуется с зондом, различен, это означает, что различна и последовательность нуклеотидов в данном сайте рестрикции или между двумя сайтами вследствие делеции либо инсерции отсутствие гиб-ридизующегося фрагмента означает, что делегирована целая область. Такие изменения, или поли- [c.11]

Незначительные ограничения этого метода компенсируются информацией, которая может быть получена из независимых анализов комплиментарных цепей. Применение ферментов в этом методе ограничивается введением метки в концевой фосфат и рестрикционным расщеплением цепей на блоки подходящей длины, примерно в 100—150 остатков, с частичным их перекрыванием. Метод нашел наибольшее применение в определении последовательности оснований контролирующих областей генов, например для исследования дуплекса в 223 пары оснований, представляющего собой ген 5S РНК пекарских дрожжей и имеющего промоторный и тер-минаторньй участки транскрипции [24]. Другой прекрасный пример использования этого метода — установление полной первичной структуры -глобиновой мРНК кролика, структура которой была закреплена получением с помощью транскриптазы соответствующей ей циклической ДНК [25]. В ходе амплификации этой циклической ДНК клонированием бактериальных плазмид (см. разд. 22.3.4) были потеряны 13 остатков с 5 -конца. К счастью, их последовательность удалось установить в результате исследований с использованием метода плюс и минус [26]. Совместное применение этих методов позволило установить последовательность гена длиной в 589 пар нуклеотидов. [c.192]

Эксперименты с делеционными мутантами гена тимидин-киназы (ТК) вируса герпеса показали, что область между положениями — 100 и — 60 контролирует частоту инициации. В отсутствие этого участка частота инитшя-ции в обычной стартовой точке Псшает до 2% от первона-чального уровня. Если делетируется блок ТАТА, инициация продолжает происходить, но при этом снижается точность узнавания первоначальной стартовой точки. Аналогично в случае глобиновых генов млекопитающих делеция области размером 20-30 п. н. с центром примерно около положения — 70 вызывает значительное снижение транскрипции. Для некоторых генов дрожжей также показано, что последовательность, расположенная влево от стартовой точки, играет важную роль. В случае гистоновых генов морского ежа рассматриваемая последовательность расположена еще дальше от стартовой точки — между положениями — 139 и —111. Данные последовательности не активны, если область, предшествующая стартовой точке, делетирована, но, как правило, они значительно увеличивают частоту инициации. [c.152]

Является ли постоянство структуры характерным признаком копий множественных генов Общий план строения глобиновых генов консервативен. Г ены интерферона, по-видимому, имеют сходную в общих чертах структуру, для которой характерно полное отсутствие интронов. Но гены актина имеют прерывистую структуру, сильно варьирующую у разных генов. У этих генов участки, кодирующие белок, обладают высокой степенью гомологии, но сходство между фланкирующими или даже нетрансли-руемыми областями в пределах одного вида организмов незначительно (или оно вообще отсутствует). Например, интроны генов актина D. melanogaster занимают разные положения. Ни один из этих генов не похож на единственный ген актина, обнаруженный в дрожжах. Они отличаются также от актиновых генов морского ежа по меньшей мере некоторые из них объединены в кластер. Таким образом, если все эти актиновые гены произошли от общего гена-предка, расположение экзонов и интронов претерпело существенные изменения. Возможно, что ген-предок обладал большим числом интронов, и в разных копиях гена внутри вида или у разных видов были утеряны разные интроны. Несомненно, это предполагает более высокую скорость изменений, чем в случае глобиновых генов. [c.279]

Было установлено также, что по крайней мере некоторые члены семейства могут транскрибироваться in vitro с образованием небольших РНК с помощью РНК-полимеразы III (ответственной за синтез малых ядерных РНК, тРНК и 5S-PHK). Некоторые (хотя и не все) члены Alu-подобного семейства китайского хомячка, по-видимому, транскрибируются in vivo. Такого рода транскрипционные единицы обнаруживаются поблизости от других транскрипционных единиц. Например, две такие транскрипционные единицы расположены в области кластера Р-глобиновых генов человека. [c.299]

Описанный в гл. 19 метод клонирования чужеродных последовате ьностей в бактериофагах или плазмидах может быть использован и для встраивания генов в эукариотические вирусы. Путем внесения необходимых разрывов рестриктазами и последующего объединения полученных фрагментов глобиновый, инсулиновый и другие гены из множества источников были встроены в эукариотические вирусные векторы. Один из наиболее распространенных векторов-обезьяний вирус 8У-40, который может размножаться в клетках ряда млекопитающих. Новые гены могут быть встроены в область ранних или поздних генов транскрипционной единицы вируса. Их экспрессия включает стадию образования РНК-предше-ственника, на 5 -конце которого обычно имеются вирусные последовательности, за которыми следует последовательность встроенного гена. Такие РНК подвергаются нормальному сплайсингу, как показано на рис. 26.8. [c.325]

Из двух дальнейших примеров станет очевидным, что состояние чувствительности может сохраняться и после остановки транскрипции. Эритроциты курицы-это зрелые эритроциты, в которых продолжается трансляция глобиновой мРНК, но не происходит транскрипции генов. Однако глобиновые гены остаются в чувствительном состоянии. Удаление экстрогена из курицы приводит к тому, что транскрипция овальбуминового гена прекращается, но кодирующая область остается при этом в активном состоянии. У нас пока нет данных о том, чтобы ранее активный ген превращался в неактивную форму (устойчивую к ДНКазе), например в ходе эмбрионального развития. [c.383]

Сайт на 5 -конце (3-глобинового гена взрослого типа у курицы предпочтительно расщепляется несколькими ферментами, включая ДНКазу I, ДНКазу II и нуклеазу микрококков. На карте, изображенной на рис. 30.18, показано, что сайты, предпочитаемые этими ферментами, лежат довольно близко друг от друга в пределах одной области. [c.390]

Если псевдоген произошел из последовательности мРНК, его гомология в 5 -конце не может распространяться на последовательность, расположенную выше сайта инициации, как это показано на рис. 38.6. Однако а-глобиновый псевдоген мыши в действительности имеет некоторую гомологию с активным геном в области, расположенной выше точки инициации. Модель процессинга можно было объяснить, допустив, что инициация происходит в более отдаленном участке, расположенном в направлении против хода транскрипции, в результате чего образуется более длинная РНК (либо вследствие инициационного события, отклоняющегося от нормы, либо вследствие локализации промотора в другой области). [c.494]

Некоторые общие особенности регуляции экспрессии эукариотических генов, рассмотренные в предшествующих разделах, распространяются и на процессы регуляции гемоглобиновых генов, которые зависят от стадии развития организма. С этой точки зрения наиболее подробно изучались кластеры куриных глобиновых генов, что связано в первую очередь с доступностью соответствующих гемоглобин-проду-цирующих клеток на любой стадии развития. Установлено, что каждый из кластеров располагается в хроматиновом домене, который у гемо-глобин-продуцирующих клеток более чувствителен к действию ДНКазы I, чем у клеток других тканей. Более того, в хроматине гемоглобин-про-дуцирующих клеток обнаружены участки, гиперчувствительные к ДНКазе I, расположенные перед сайтами инициации транскрипции активно транскрибируемых глобиновых генов. В хроматине клеток тканей иного типа аналогичные участки не обнаруживаются. В гемоглобин-продуцирующих клетках взрослой особи инактивация эмбриональных глобиновых генов коррелирует с исчезновением гиперчувствительных участков, предшествующих сайтам инициации транскрипции этих генов. Наблюдается также пониженный уровень метилирования сайтов СО внутри и вблизи активно транскрибируемых последовательностей. Инактивация эмбриональных генов, напротив, сопровождается повышением уровня метилирования соответствующих сайтов. Таким образом, имеются характерные различия в структуре хроматиновых доменов, содержащих кластеры а- и Р-подобных глобиновых генов, в клетках эмбриона и взрослого организма. Поскольку на различных стадиях развития продукция гемоглобина обеспечивается клетками определенного типа, можно полагать, что связанная с развитием регуляция глобиновых генов сопровождается поэтапным установлением в этих клетках альтернативных вариантов структуры соответствующих областей хроматина. Безусловно, многое еще предстоит узнать о природе регуляторных молекул, ответственных за установление различных вариантов хроматиновой структуры, а также о том, на какие последовательности ДНК действуют эти регуляторные молекулы. [c.232]

При изучении кластеров глобиновых генов была обнаружена их еще одна удивительная особенность. Оказалось, что в каждом кластере содержатся последовательности, которые гибридизуются с клонированными а- и р-глобиновыми зондами и в то же время не направляют синтеза каких-либо полипептидов. Подобные последовательности, названные псевдогенами ( /а, /р-рис. 16.17), были обнаружены в ДНК целого ряда млекопитающих, как в кластерах а- и р-подобных глобиновых генов, так и в других областях генома. Псевдогены были обнаружены и при изучении других семейств эукариотических генов. У псевдогенов при сравнении с истинными (активными) генами обнаруживаются разноо- [c.232]

Исследуются и возможности использования ДНК для лечения наследственных заболеваний. В настоящее время усилия в этой области направлены на встраивание ДНК нормальных генов в соматические клетки, такие, как клетки костного мозга (генная терапия). В последние годы осуществляются эксперименты in vitro и на животных, где в качестве векторов для введения генов используются ретровирусы. До весны 1985 года такие исследования на людях не проводились. Более ранние попытки осуществления генной терапии для лечения аргининемии с использованием вируса папилломы Шоупа и Р-талассемии с использованием Р-глобиновых генов были преждевременными и не дали клинического эффекта. Применение генной терапии половых клеток, то есть встраивание нормальных генов в дефектные половые клетки, оплодотворенные яйцеклетки или эмбрионы [c.33]

Рис. 4.56 Кроссинговер в X и Z участках гомологии в области гена НЬа При левостороннем кроссинговере происходит ошибочное спаривание X участков гомологии с последующей рекомбинацией, при которой возникает один ген НЬа (с делецией длиной 4 2 т п н) При правостороннем кроссинговере происходит ошибочное спаривание Z гомологичных участков, кроссинговер внутри а-генов приводит к образованию составного гена и делеции длиной 3,7 т п н В результате обоих событий возникают хромо сомы с тремя а-глобиновыми генами [1156а]

Другой тип семейства — семейство, в котором его представители находятся близко друг от друга в одной области генома, но не образуют гомогенных повторяющихся единиц. Это наиболее распространенный тип организации семейств генов. Классический пример — Р-глобиновые гены генома человека (см. рис. 11). В области размером 60 т. п. н. хромосомы 11 располагается 7 копий семейства Р-глобиновых генов. Все они несколько отли- [c.79]

Другой тип анализа заключался в исследовании гибридизации 2 т. п. н. фрагментов ДНК, содержащей начала репликации, с рестриктными фрагментами домена а-глобиновых генов. Оказалось, что метку связывают те же две области, что и при гибридизации с ямДНК эритроцитов, т. е. на конкретной области генома получен тот же результат, что и при работе с тотальной ДНК. [c.135]

Г. Бейхок сравнил ряд свойств гемсодержащих субъединиц гемоглобина и соответствующих глобиновых полипептидных цепей. Характер ассоциации субъединиц оказался существенно различным. Ниже приведены некоторые равновесные состояния субъединиц гемоглобина. Индекс Л относится к гемсодержашим цепям, индекс о — к цепям без гема. Общая картина достаточно сложна. Например, наличие гема способствует ассоциации /3-субъединиц и ингибирует ассоциацию а-субъединиц. Более того, очевидно, что гем может влиять иа образование четвертичной структуры, даже если он и не участвует непосредственно в этом процессе в качестве компонента, входящего в состав реакционноспособной области субъединиц. Его действие, по-видимому, сводится в основном к тому, что он изменяет вторичную и третичную структуры субъединиц. [c.62]

Конструирование MA методом снизу вверх . При этом подходе искусственную минихромосому собирают из отдельных последовательностей, соответствующих теломерам, центромерам и областям начала репликации природных хромосом, с которыми объединяют требуемую рекомбинантную ДНК. Теломерные последовательности животных представляют собой тандем-но повторяющиеся последовательности вида (TTAGGG) , которые, будучи объединенными в повторы длиной 1 т.п.о., эффективно функционируют в клетках человека. В качестве областей начала репликации могут быть использованы различные последовательности, среди которых наиболее изучены соответствующие последовательности -глобинового гена человека. [c.99]

Первые указания на существование интронов появились при изучении вирусов животных. Было установлено, что нуклеотидные последовательности различных матричных РНК не коллинеарны нуклеотидным последовательностям вирусной ДНК, с которых они транскрибированы, хотя, казалось бы, матричные РНК должны состоять из нуклеотидных последовательностей, соответствующих непрерывным сегментам вирусной ДНК. Обнаружилось также, что последовательности р-глобиновой мРНК гибридизуются с набором геномных фрагментов, полученных с помощью эндонуклеаз рестрикции, суммарный размер которых значительно превышает размер мРНК. Эти данные свидетельствуют о том, что полинуклеотидные фрагменты, составляющие матричную РНК, соответствуют участкам ДНК, разбросанным по нескольким областям генома. [c.7]

Такие же доводы можно привести и в случае семейства глобиновых генов, которое описано ниже. У растений в генах леггемоглобина имеются три интрона, два из которых расположены так же, как интроны в генах гемоглобина позвоночных. Положение интронов в глобиновых генах иллюстрирует еще одну общую закономерность экзоны часто кодируют определенные структурные и функциональные домены белков. Все эти факты свидетельствуют о том, что интроны присутствовали уже в самых первых генах. Однако наличие интронов на ранних этапах эволюции не означает, что они не могли внедряться в уже существующие кодирующие области. Возможно, именно таков механизм появления некоторых интронов в генах семейства сери-новых протеаз (например, тромбина, трипсина и химотрипсина). Недавние эксперименты позволили построить модели встраивания интронов. Так, интроны I и II групп внедряются в сайты-мишени с помощью генной конверсии или обратного самосплайсинга. Конверсия генов I группы зависит от белков, которые кодируются интроном. [c.162]

Все глобиновые и миоглобиновые гены позвоночных содержат по два интрона в одних и тех же позициях (рис. 9.16). Первый интрон находится вблизи 30-го кодона от NH 2-конца и всегда прерывает какой-либо кодон. Второй располагается между двумя кодонами, недалеко от 100-го кодона. Два из трех интронов гена леггемоглобина растений находятся примерно в тех же самых позициях, что интроны в глобиновых генах позвоночных, а третий-почти посередине кодирующей области. [c.178]

Результаты анализа распределения интронов в глобиновых генах убедительно показывают, что разные экзоны кодируют уникальные структурнофункциональные полипептидные домены. В глобиновых субъединицах позвоночных обнаруживается несколько компактных областей, находящихся довольно далеко друг от друга. Две из них соответствуют экзонам 1 и 3 (на рис. 9.15 это остатки [c.178]

Для более подробной характеристики глобипового гена необходимо получить больпюе количество его ДНК. Для этого клонируют к-ДНК в каком-нибудь векторе, ианример, в бактериальной плазмиде. Затем сравнивают фрагменты геномной ДНК, содержащие глобиновый ген, и клонированную к-ДНК, соответствующую м-РНК. Оказалось, что фрагменты геномной ДНК значительно больше, чем к-ДНК. В р-гемоглобиповом гене были выявлены две вставочные последовательности (интроны), которые разделяют три разные кодирующие области — эк-зоны. (Исследования многих других эукариотических генов, показали, что наличие интронов является правилом для большинства из них). Выяснилось также, что ген р-гемоглобина относится к уникальным последовательностям. Кроме того, были найдены псевдогены, имеющие мутации в колирующих и фланкирующих, регуляторных участках. Они называются псевдогенами, т.к. с них не идет транскрипция. [c.71]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология