Интроны функция

Определение нуклеотидных последовательностей в составе гомологичных генов (например, генов глобинов), кодирующих полипептиды со сходным строением и функцией у одного или разных организмов, показало, что наибольшим изменениям в эволюции подвергались интроны, а не экзоны. В интронах обнаружены встав ки, делеции и другие перестройки, в то время как последователь ности экзонов оказываются значительно более консервативными Изменения в нуклеотидных последовательностях экзонов часто обу словлены лишь отдельными нуклеотидным заменами. Эти наблю дения также можно истолковать в пользу представлений о том, что [c.194]

Нельзя не упомянуть об открытии рибозимов, т.е. молекул РНК, выступающих в качестве катализатора. Пожалуй, это единственные из известных макромолекул, которые наделены как информационной, так и каталитической функцией. Открытие каталитических РНК поколебало само понятие фермент . Оказалось, что некоторые РНК осуществляют посттранскрипционный процессинг, катализируя самосплайсинг, т.е. участвуют в разрезании и удалении интронов. Наделенные рядом свойств истинных и эффективных катализаторов рибозимы участвуют в двух типах реакций в гидролизе (разрыве) фосфодиэфириой связи и в реакциях трансэтерификации. В качестве субстрата могут служить, помимо собственного, предшественник (про-РНК) и другие молекулы РНК. Сейчас интенсивно изучается третичная структура рибозимов, а первичная и вторичная структуры ряда из них уже расшифрованы. Эти исследования, несомненно, интересные сами по себе, могут пролить свет и на пути развития биологической эволюции. [c.493]

Было высказано предположение, что экзоны кодируют определенные автономные элементы укладки полипептидной. цепи, представляющие собой функциональные сегменты белковой молекулы, которые сортируются в процессе эволюции. Если процессы такой перетасовки генетического материала, механизмы которых не рассматриваются, идут по районам интронов, то структура экзонов не изменяется и, следовательно, не нарушаются функциональные свойства отдельных белковых доменов. Экзоны могут соответствовать участкам доменов или отдельным белковым доменам, т. е. тем участкам белковой молекулы, которые можно выделить как пространственно делимые структуры, обладающие определенной биологической функцией. Установление раз.меров экзонов во многих генах показало, что главный класс экзонов имеет раз.меры около 140 п. и., что соответствует 40—50 а. о. в молекуле белка. Большая часть белковых доменов, содержащих в среднем 100—130 а. о., складывается из нескольких элементов вторичной структуры ( су-первторичных структурных единиц), кодируемых отдельными экзонами. М-терминальный участок из нескольких гидрофобных аминокислот (сигнальный пептид) секреторных белков, как правило, также кодируется отдельным экзоном. [c.192]

Последствия такой организации генов для построения групп комплементации могут быть серьезными. Но это зависит от функции интронов. Мутации, нарушающие синтез белка, должны располагаться в гене в виде кластеров, каждый из которых соответствует отдельному экзо- [c.52]

Но если окажется, что интрон кодирует какой-то белок, тогда мутация, нарушающая функцию этого белка, будет относиться к независимой группе комплементации. В этом случае мутации в экзонах образуют серию кластеров, относящихся к одной группе комплементации. А между двумя такими кластерами будет находиться ряд мутаций, относящихся к другой группе комплементации. [c.53]

Имеющиеся в настоящее время данные позволяют ответить на эти вопросы. Они свидетельствуют о том, что удаление нетранслируемых интронов при процессинге предшественников мРНК протекает таким образом, что следующие друг за другом экзоны, т.е. кодирующие фрагменты мРНК, никогда физически не разобщаются. Экзоны очень точно соединяются между собой с помощью молекул другого класса РНК, присутствующих в ядре и называемых малыми ядерными РНК (мяРНК). Функция этих коротких ядерных РНК, состоящих приблизительно из ста нуклеотидов, долго оставалась непонятной. Ее удалось установить после того, как было обнаружено, что их нуклеотидная последовательность комплементарна последовательностям на концах каждого из интронов. В результате спаривания оснований, содержащихся в мяРНК и на концах свернутого в петлю интрона, последовательности двух экзонов сближаются таким образом, что становится возможным удаление разделяю- [c.917]

В прерывистых генах эукариотического генома большинство интронов, по-видимому, не способно выполнять какую-либо независимую функцию в синтезе белка. Таким образом, случаи смешивания различных групп комплементации не могут быть обычным явлением. Тем не менее такое имеет место в митохондриях, и, следовательно, рассматриваемую возможность нельзя считать всего лишь гипотезой. [c.53]

Обычно интроны не имеют сходства с другими последовательностями. А когда два гена имеют сходные экзоны, их интроны, по-видимому, обладают меньшим сходством, чем экзоны. Это означает, что, в то время как экзоны осуществляют жесткую функцию кодирования определенной аминокислотной последовательности, интроны ее не кодируют и поэтому в них может накапливаться больше мутаций. [c.255]

Предположения о природе этой функции основываются на данных по секвенированию (определению последовательности) гена. Характерные особенности организации гена представлены на рис. 20.23. В первом экзоне (В1) присутствует 139 N-концевых кодонов (417 п.н.) цитохрома Ь. Интрон П (765 п.п.), заблокированный во всех рамках считывания, отделяет первый экзон от второго, очень короткого экзона В2 (5 кодонов). За этим экзоном расположен длинный второй интрон (12). Важная особенность этого интрона состоит в том, что его первые 840 п. н. попадают в открытую рамку считывания, в точности совпадающую с рамкой считывания предыдущего экзона. [c.259]

Рис. 20.26. Экзонная структура генов глобина соответствует функции белков, но в центральном домене леггемоглобина имеется дополнительный интрон.

ГАПТЕН, Небольшая молекула, присоединенная к инертному белковому носителю и выполняющая функцию антигена, ГЕН (ЦИСТРОН), Фрагмент ДНК, участвующий в образовании полипептидной цепи в его состав входят участки, расположенные перед кодирующей последовательностью и после нее (лидерная и концевая области), а также инсерционные последовательности (интроны), [c.520]

Существует ли какая-либо очевидная эволюционная взаимосвязь между разными функциями, кодируемыми интронами Открытые рамки считывания интронов содержат ряд сходных последовательностей, но до сих пор не ясно, имеют ли они какое-либо значение. Во всех кодирующих областях интронов частота использования определенных кодонов несколько отличается от частоты использования кодонов в экзонах. Поскольку не ясно, какие преимущества митохондрии извлекают из сохранения такой сложной системы экспрессии своих прерывистых генов, можно предположить, что когда-то существовал отдельный белок, участвующий в сплайсинге второго интрона гена box. Позже соответствующий ему ген мог быть транслоцирован в интрон, что привело к возникновению существующей в настоящее время структуры. Тем не менее остается справедливым утверждение, что, по-видимому, единственная цель кодируемой интроном функции состоит в удалении кодирующей последовательности из мРНК. [c.262]

Гены, контролирующие развитие дрозофилы, могут быть достаточно протяженными и включать многие десятки тысяч нуклеотидных пар ДНК Например, длина первичного транскрипта локуса ВХ очень велика, она достигает 70 т. п. н. В состав ряда таких генов входят необычно длинные интроны. Возможно, альтернативные пути сплайсинга (процессинга) длинных первичных транскриптов локуса ВХ приводят к образованию целого набора мРНК, которые транслируются в разных группах клеток с образованием белков, несущих разные функции. Однако детали строения этих генов и особенности регуляции их активности еще мало исследованы. [c.217]

В нетранскрибируемых последовательностях генома перед экзон-интронами открыты специфические участки, названные промоторами, а также энхансерами (повышающие уровень транскрипции) и силан-серами (ослабляющие уровень транскрипции). При взаимодействии с белками они выполняют функции регуляторных сигналов при транскрипции. Этот способ регуляции широко используется клетками эукариот как в процессах дифференцировки, так и при индукции репрессии (см. главу 14). [c.493]

Первое предположение, касающееся этой части генома, состоит в том, что основная часть функции кодируется несколькими генами, а не уникальным геном, как казалось ранее. Второе предположение заключается в том, что значительное количество ДНК не несет кодирующей функции, находясь либо внутри генов (в виде интронов), либо между ними (поскольку кластеры генов могут быть достаточно протяженными и при этом находиться на значительном расстоянии друг от друга). Это чрезвычайно большое количество ДНК только косвенным образом связано с фунционированием генов. [c.280]

Одна из возможных функций интронов была обнаружена, когда оказалось, что из одной и той же мРНК в разных клетках могут быть удалены разные интроны. Таким образом, ген может иметь альтернативные интроны и кодировать различные, хотя и сходные белки. Это увеличивает его потенциальное использование. Примером служит ген кальцитонина. Этот ген может продуцировать две разные формы мРНК в зависимости от того, какие интроны бьши удалены. Одна из них образуется в щитовидной железе и кодирует синтез белка кальцитонина, состоящего из 32 аминокислот. Кальцитонин — это гормон, понижающий уровень кальция в крови. Другая форма мРНК синтезируется в гипоталамусе и кодирует белок, состоящий из 37 аминокислот этот белок, названный пептидом, связанным с геном кальцитонина, сходен с кальцитонином и обладает сильным сосудорасширяющим действием. Он вьщеляется также из нервных окончаний в некоторых частях периферической нервной системы. [c.177]

Синтез запасных белков имеет жесткую регуляцию гены экспрессируются только в единственной ткани (проламины злаков только в эндосперме зерна) и в течение короткого периода развития зерна. Исследование генов запасных белков показало общность их строения, что представляется логичным, так как они выполняют одинаковую функцию. Так, общим для подавляющего большинства генов запасных белков является отсутствие интронов. Кроме этого, у них на расстоянии 300 н. п. от точки начала транскрипции расположена специфическая последовательность в 25 н. п., названная эндосперм-боксом. Была определена функция эндосперм-бокса и показано, что именно от присутствия этой 25-нуклеотид-ной последовательности зависит тканеспецифичная экспрессия генов запасных белков в эндосперме зерна. Более того, продукт любого гена, перед которым находится последовательность эндосперм-бокса, синтезируется только в семенах или зернах, и представлялось логичным включение ее в состав векторов, содержащих модифицированную последовательность генов проламиновых белков с целью их последующего депонирования в семенах или зернах. [c.66]

Из имеющихся в настоящее время данных нельзя сделать четкого заключения о том, что составляет большую часть генома (экзоны или интроны), но ясно, что мозаичное строение гена позволяет приблизиться к объяснению того факта, что в мРНК представлена небольшая часть ДНК. Насколько приблизиться-покажет время. Мы уже высказывали сомнение в том, что эти данные позволят реошть проблему выяснения всех функций, осуществляемых ДНК. [c.254]

На природу этой регуляторной функции указывает другое свойство таких мутаций. Все они блокируют образование мРНК цитохрома Ь, вызывая накопление РНК-предщественников. Размеры таких предшественников составляют 7500 оснований для мутантов по ЬохЗ, 7100 оснований для мутантов по box 10, 3500 оснований для мутантов по box 7. Это указывает на то, что каждый кластер мутаций может блокировать определенную стадию созревания РНК путем инактивации растворимого продукта, вероятно необходимого для удаления определенного интрона. (При этом блокирование не может быть вызвано просто мутациями на границе экзон-интрон, поскольку такие мутации относились бы к цис-тшпу, подобно box 2 и box 9, а не к транс-типу.) [c.259]

Мутации ЬохЗ находятся в этой области, и при определении нуклеотидной последовательности некоторых мутировавших участков выяснилось, что эти мутации приводят к возникновению бессмысленных кодонов в открытой рамке считывания. Таким образом, этот участок интрона может осуществлять функцию кодирования и соответствующий белок может осуществлять свою функцию при сплайсинге. Этот белок был назван РНК-мату-разой. (Остальная часть интрона заблокирована во всех рамках считывания.) [c.259]

В отличие от ядерных структурных генов дрожжей границы экзон-интрон в митохондриях не подчиняются правилу GT-AG на границах отсутствует также и какая-либо другая универсальная последовательность. Поэтому РНК-матураза, по-видимому, проявляет специфичность по отношению к определенному интрону или интронам. Возможная функция РНК-матуразы ЬохЗ состоит в узнавании концов только второго интрона, поэтому окру- [c.260]

Какую функцию может выполнять матураза Мысль о том, что каждая рамка считывания интронов кодирует матуразу, обладающую специфичностью по отношению к данному интрону (или, по крайней мере по отношению к очень небольшому числу интронов), позволяет предположить, что роль матуразы, вероятнее всего, состоит в отдельных событиях узнавания, а не в ее каталитической активности per se.. Например, матураза, возможно, обеспечивает создание специфической конформации комплекса, в котором какой-то другой компонент осуществляет сам процесс разрыва связей или создания новых связей [c.260]

Рассматривая структуру прерывистых эукариотических генов, иногда занимающих весьма протяженные участки ДНК, можно представить себе эукариотический геном как море интронов (нуклеотидные последовательности которых в большинстве случаев, но не всегда, уникальны), в котором растянутые вереницей островки экзонов (иногда очень короткие) образуют отдельные архипелаги, представляющие собой гены. Сопоставляя соответствующие друг другу экзоны в родственных генах, можно обнаружить их сходство, что подчеркивает важную роль дупликаций в эволюции генов как механизма образования новых генов. Одна из копий может эволюционировать в результате мутаций, тогда как другая сохраняет свою первоначальную функцию, так что, по-видимому, история гена складывается из ряда событий, начинающихся с объединения экзонов, составляющих ген, с образованием кодирующего участка вполне возможно, что позже вся группа экзонов и интронов, формирующих ген, дуплицировалась. За дупликацией могла последовать относительно небольшая дивергенция нуклеотидных последовательностей экзонов и более значительная дивергенция последовательностей интронов. Таким образом, нуклеотидные последовательности родственных генов позволяют нам восстановить историю их эволюции. [c.268]

Рис. 12.10. Организация митохондриального генома дрожжей (внешнее кольцо) и человека (внутреннее кольцо). Фрагменты нуклеотидной последовательности с известными функциями отмечены черным. Интроны изображены в виде белых прямоугольников, за исключением тех случаев, когда в них содержатся открытые рамки считывания (URF), изображенные в виде цветных прямоугольни-

Справочник химика 21

Химия и химическая технология