Дупликация повтор

Присутствие одного и того же участка хромосомы более чем в одном экземпляре в одной хромосоме или в разных негомологичных хромосомах называется дупликацией, или повтором. Дуплицированные участки часто образуют тандем, т.е. расположены друг за другом. Тандемная дупликация называется обращенной (или инвертированной), если последовательности генов в смежных участках взаимно противоположны. Если дуплицированный участок расположен на конце хромосомы, то дупликация называется концевой (рис. 21.8). [c.38]

Дупликации сравнительно небольших участков ДНК, состоящих из нескольких нуклеотидов, входящих в состав одного гена или соседних генов, происходят в процессе эволюции весьма часто. Около 10% генома мыши составляют высокоповторяющиеся нуклеотидные последовательности, причем каждый такой участок содержит около 10 нуклеотидов и повторяется тандемно примерно 10 раз (гл. 9). В основном эти последовательности сосредоточены в гетерохроматиновых центромерных участках хромосом. Другие, более длинные последовательности повторяются реже они рассеяны среди уникальных последовательностей ДНК и транскрибируются вместе с ними (см. рис. 9.5). Участки с высокой и умеренной повторностью нуклеотидных последовательностей имеются в генотипах многих млекопитающих, а также у представителей других классов животных и у растений. [c.40]

Другой тип полиморфизма ДНК заключается В различном числе тандемных повторов, имеющих общую центральную часть из 10-15 пар оснований ( мини-сателлиты ) [1795]. Участок хромосомы может нести различное количество таких повторов. Возникновение полиморфизма этого типа облегчается благодаря идентичности последовательностей нуклеотидов в повторах, что приводит к делециям и дупликациям, возникающим в результате неравного кроссинговера (рис. 6.6). Длина рестрикционных фрагментов зависит от числа повторов. Такие гипервариабельные участки ДНК расположены около гена, кодирующего инсулин, и вокруг комплекса Hb в хромосоме 11, встречаются они и в других хромосомах. Поскольку данный тип поли- [c.289]

Элемент Длина, п.н. Дупликация ДНК-мишени, п.н. Концевой повтор, п.н. Специфичность посадки [c.42]

Для оценки частоты выщепления м воспользуемся такой особенностью ПП, как наличие коротких фланкирующих прямих повторов, возникающих в момент встраивания ПП в геном в результате дупликации фрагмента генома в месте встраивания. Предполагается, что 1 ) фланкирующие повтор функционально ненагружены и эволюционируют со скоростью фиксации нейтральных мутаций V=5-10 замен на позицию за год 2)повторные и обратные мутации маловероятны и ими можно пренебречь. [c.67]

Необходимо отметить, что симметричные и прямые комплементарные повторы не могут возникать с помощьв блочных перетасовок фрагментов ДНК (дупликаций или инверсий), и видимо возникают конвергентным путем. [c.236]

Определение аминокислотной последовательности иммуноглобулинов привело к неожиданныхМ результатахМ. Одни участки молекул разных антител имеют сильно различающиеся последовательности (вариабельные участки), тогда как последовательность других участков у них почти не меняется (константные участки). Молекулу антитела можно в соответствии с этими данными разделить на участки, или домены. Вариабельные участки, у Ы-концов легких и тяжелых цепей, принято обозначать соответственно Уь и Ун, а константные участки — Сь и Сн- При исследовании Сн-участков было обнаружено, что приблизительно через 110 остатков большая часть аминокислотной последовательности повторяется. Константный участок тяжелой цепи молекулы IgG состоит из трех таких доменов (Сн1, Сн2 и СнЗ), аминокислотная последовательность которых весьма сходна. В молекуле IgM имеется еще и четвертый Сн-домен. Эти данные позволяют предполагать, что в процессе эволюционного развития иммуноглобулинов происходила последовательная дупликация короткого гена, кодирующего синтез последовательности приблизительно из 110 аминокислот. [c.383]

Изобилие структурных повторений свидетельствует о том, что новые формы укладки цепей были редкими, но очень важными нововведениями. Дупликация аминокислотной последовательности и укладки цепи обнаружены в ферредоксине (разд. 5.3). В парвальбумине повторение последовательности наблюдается в основном для остатков, находящихся в центре связывания Са однако общее повторение укладки цепи явно проявляется в третичной структуре [59, 590]. Простое повторение типа свертывания цепи без какой-либо гомологии в аминокислотной последовательности встречается в роданезе (рис. 5.17, а), а также в трипсиноподобных белках, где эти участки имеют вид двух цилиндров (рис. 5.17, г). Все эти примеры показывают, что новый тип свертывания цепи возникал чрезвычайно редко, а новая укладка цепи повторялась и затем сохранялась в каждой копии. [c.231]

Дупликация генов была постулирована для ЫАП-связывающих доменов четырех дегидрогеназ [91], в которых повторяется тип свертывания по Россману (рис. 5.12, б). Правда,эволюционная значимость этого обстоятельства (разд. 9.6) невелика, поскольку такое свертывание является энергетически предпочтительным элементом сверхвторичной структуры (разд. 5.2). Аналогичные случаи малой эволюционной значимости представляют структурные повторения внутри каждого из цилиндров сериновых протеаз (рис. 5.17, г), а также структурные повторения в триозофосфатизомеразе (рис. 5.17, д). [c.231]

Бактериальные IS-э. eмeнты — это сегменты ДНК. способные как целое перемещаться с од него места локализации на другое (а). 15-элементы (б), как правило, кодируют белок (белки),, необходимы для их перемещения (транспозиции). По концам элемента расположены инвертированные повторы. необходимые для его транспозиции. разных 18-эле.ментов длина концевых повторов варьирует от 8 до 40 п. н. Повторы. югут быть совершенными или несовершенными. При встраивании в новый участок локализации 18-элементы вызывают небольшую дупликацию ДИК-мишени. часто 5 или 9 п, о Дуплицированные последовательности окружают 15-эле.мент на новом месте с дв х сторон. Разные 18-элементы и.меют длину от 750 до 1600 п. о.] [c.112]

Иногда процесс эволюционирования гена может включать и дупликацию экзонов, в результате которой в составе белка оказываются повторяющиеся последовательности. Например, в гене коллагена цыпленка экзон размером 54 п. п., по-видимому, повторяется несколько раз. (В то же время в гене коллагена D. melanogaster имеется только два больших экзона.) [c.264]

Основной кластер 58-генов ооцита имеет уже знакомую нам организацию в виде чередующихся генов и нетранскрибирующихся спейсеров. Однако повторяющаяся единица в свою очередь имеет внутренние повторы, возникшие, по-видимому, в результате ранее происшедшей дупликации. Структура этого кластера изображена на рис. 23.8. [c.295]

При транспозиции 18-элемента последовательность ДНК хозяина в сайте внедрения дуплицируется. Природа дупликации установлена при сравнении последовательности сайта-мишени до и после внедрения. ДНК 18-элемен-та всегда фланкирована очень короткими прямыми повторами. (В этом контексте определение прямые означает, что две копии последовательности повторены в одной и той же ориентации, а не то, что они смежные.) Сайт-мишень содержит последовательность только одного из этих повторов. В случае гипотетической последовательности, изображенной на рис. 36.2, сайт-мишень содержит АТОСА [c.460]

МИ в результате 12 тандемных повторов исходной предковой последовательности протяженностью 48 пар нуклеотидов. На рис. 26.24 схематически изображены предковый ген и возникший из него современный ген JgVn- Дальнейший анализ обнаруживает, что сам блок из 48 нуклеотидных пар возник в результате соединения трех участков длиной 14, 21 и 15 п.н. со сходными последовательностями, возможно возникших друг из друга также посредством тандемной дупликации (рис. 26.25). Сходство между предковыми блоками и гомологичными им последовательностями в современных генах может достигать 60-80% (рис. 26.26). [c.246]

Повтор. Дупликация части хромосомы, при которой дуплицированные сегменты прилежат друг к другу в прямой или обратной ориентаци. [c.312]

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]

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

Интеграция — результат рекомбинации между гомологичными последовательностями плазмидной ДНК и хромосомы клетки-хозяина. Интегрированная копия плазмидного вектора оказывается фланкированной прямыми повторами дупликации подвергается участок взаимной гомологии плазмидной и хромосомной ДНК- Рис. 7.2 иллюстрирует рекомбинационные события в области гена leu ine 2. У многих трансформантов наблюдается множественная интеграция плазмид в виде тандемно повторяющихся копий (рис. 7.2). Часть интегративных рекомбинационных событий происходит как двойной кроссинговер. Эта схема может привести к замещению участка хромосомной ДНК на гомологичный участок плазмидной ДНК без интеграции векторной части рекомбинантной плазмиды. Интеграция может произойти Б любом месте генома при условии, что в этом месте находится последовательность, гомологичная участку плазмидной ДНК-Единственное исключение составляет геномный сайт плазмидного селективного маркера. [c.213]

Неравный кроссинговер в генетике человека. Гаптоглобин-транспортный белок для гемоглобина, содержащийся в сыворотке крови [584а]. Наиболее распространенные в популяции аллели обозначаются НР ", HP и НР . В 1962 г. было обнаружено [884], что аллель НР , судя по первичной структуре соответствующей полипептидной цепи, почти вдвое длиннее каждого из двух аллелей НР " и НР . В НР -цепи аминокислотная последовательность НР -цепи повторяется почти полностью. Авторы сделали вывод о том, что аллель НР возник в результате генной дупликации. Кроме того, они предсказали, что существует относительно высокая вероятность [c.227]

Транспозаза, по-видимому, катализирует ступенчатые двуни-тевые разрывы ДНК в реципиентной молекуле, аналогичные тем, что образуются под действием некоторых рестриктаз (см. гл. 3). Кроме того, этот белок, вероятно, может осуществлять разрезы в концах транспозона и их соединение с концами разрыва реципиентной ДНК. При этом остаются бреши, которые застраиваются репаративными системами клетки. В результате по краям перемещающихся элементов всегда образуются одинаковые короткие (в 5—9 п. о.) повторы участка ДНК-мишени. Их длина строго постоянна для каждого перемещающегося элемента. Эти дупликации не нужны для последующих транспозиций. [c.109]

По-видимому, главной причиной множественных повторов участков генетического материала является так называемый неравный кроссинговер. Наиболее известный пример участия этого механизма в генерации повторов получен для локуса Ваг (В) З D. melanogaster. Доминантная мутация В (полосковидные глаза) представляет собой дупликацию небольшого сегмента (16 А) у конца Х-хромосомы (на 57,0 сМ от конца хромосомы). В линии, гомозиготной по Ваг, изредка с частотой около 6 10 на гамету наблюдаются реверсии — выщепление мух дикого типа В , а также мух с еще более узкими глазами, чем у В. Этот усиленный вариант Ваг назван ультра-Лаг и обозначается ВВ. У мух ВВ сегмент 16 А в Х-хромосоме оказался уже триплицированным, в то время как у ревертантов R " тот же сегмент представлен в единственном числе. [c.322]

Дупликации и другие повторы обычно не оказывают такого отрицательного влияния на жизнеспособность, как делеции и дефишенси. Сходные элементы часто повторяются в геномах различных организмов. Так, К. Бриджес обратил внимание на сходный рисунок расположения дисков в двух одинаково ориентированных участках II хромосомы дрозофилы. По-видимому, эти участки представляют собой прямой повтор. На гигантских хромосомах дрозофилы также обнаруживаются и инвертированные повторы. На существование повторов в геномах других организмов указывает, например, спаривание отдельных участков негомологичных хромосом при мейозе у гаплоидных растений, которые могут быть получены экспериментальным путем (см. гл. 14). В отсутствие гомологов у гаплоидов наблюдаются участки синап-сиса. Это так называемое гомеологическое спаривание. [c.325]

В дальнейшем у бактерий были обнаружены более сложные мигрирующие элементы — транспозоны, которые отличаются от /5-элементов тем, что в них включены некоторые гены, не имеющие отношения к самому процессу транспозиции. Известны транспозоны, включающие гены устойчивости к антибиотикам, ионам тяжелых металлов и другим ингибиторам. Транспозоны обычно фланкированы длинными прямыми или инвертированными повторами, в роли которых часто выступают /5-элементы (см. рис. 13.17). Сходно устроены и транспозоны эукариот, например Ту /-элемент Sa h. erevisiae размером 5700 п. н., вызывающий дупликации 5 п. н. в точках интеграции с ДНК хромосом (рис. 13.16). Подобное строение имеют и множественные диспергированные гены D. melanogaster (МДГ), и ДНК-копии ретровирусов. [c.339]

Большинство перечисленных здесь рекомбинационных механизмов возникновения хромосомных аберраций продемонстрированы в экспериментальной работе с бактериями и дрожжами. Мигрирующие элементы способны захватывать и переносить на новое место гены, рядом с которыми они располагаются. По образному выражению Р. Б. Хесина, попав в плохую компанию, гены из добропорядочных превращаются в бродяг . Тем самым осуществляется дупликация отдельных генов, необходимая для дивергенции генетического материала, т. е. возникновения генов с новыми функциями. Кроме того, повторы одинаковых или сходных участков генетического материала сами по себе создают условия для рекомбинации по гомологии между генами, располагающимися в негомологичных участках генетического материала. Подобная рекомбинация происходит значительно реже, чем полностью гомологичная рекомбинация — кроссинговер, но она также связана с инициирующей рекомбинацию конверсией. Это показано для дрожжей-сахаромицетов, имеющих два одинаковых гена his 3 один на своем месте в хромосоме XY, а другой — внесенный с плазмидой в результате интегративной трансформации (см. гл. 11). Второй ген his 3 был интегрирован в другую часть генома благодаря рекомбинации плазмиды с Ту 1-элементом, который она также несла. С помощью такой модели была продемонстрирована конверсия между негомологичными хромосомами. Аналогичный результат был получен и для разных генов дрожжей с высоким уровнем гомологии нуклеотидных последовательностей сус 1 и сус 7, кодирующих изо-1 и ИЗО-2-ЦИТОхромы С. У другого вида дрожжей негомологичная конверсия показана между генами, кодирующими очень близкие по структуре тРНК. В редких случаях негомологичная конверсия сопровождается реципрокными транслокациями. [c.345]

Рассмотренные здесь способы возникновения повторов в геноме при участии мигрирующих элементов следует назвать первичными дупликациями, т. е. дупликациями, возникающими de novo. Очевидно, существует большая группа так называемых вторичных дупликаций, примерами которых могут быть повторы, возникающие вследствие кроссинговера в гетерозиготных Инверсиях и транслокациях (см. рис. 13.7, 13.8, 13.11), а также вследствие нерасхождения хромосом и полиплоидии (см. гл. 14). [c.345]

Слияние дупликатных копий одного и того же гена вызывает повторы в первичной структуре одной полипептидной цепи. С течением времени, в результате непрекращающегося действия мутационного процесса, такие повторы в белковой молекуле становятся труднодоказуемыми. Анализ аминокислотных последовательностей 163 белков, представляющих 116 надсемейств, обнаружил внутренние дупликации в белковых молекулах 20 надсемейств. Примером белков такого типа служит альбумин быка. Этот белок состоит более чем из 580 аминокислотных остатков и, как показал анализ первичной структуры, имеет 9 повторов. [c.491]

Внутриклеточные перемешения транспозонов обусловлены специфическим механизмом транспозиции (рис. 2.2). Этот механизм обеспечивает встраивание транспозонов в реципиентную ДНК и образование в ней делеций, инверсий и дупликаций, а также исключение транспозонов из ДНК. Указанные операции осуществляются ферментами (транспозазами), которые кодируются генами транспозонов. Структурными компонентами транспозиции являются концевые инвертированные повторы транспозонов (хотя бы частичное их делетирование лишает транспозоны способности к транспозиции). Структура же повторов ДНК-мишени несущественна для транспозиции (замена одного из повторов на случайную нуклеотидную последовательность не влияет заметным образом на свойства транспозона). [c.39]

Транс- позон Длина, Т.П.Н. Устойчивость к антибиотикам Дополни- тельный маркер Дупликация мишени, П.Н. Концевой повтор, п.н. [c.43]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология