Клетки перестройка генов

В последние годы стало очевидным, что изменчивость как эу-, так и прокариотических организмов связана не только с точечными мутациями, хромосомными перестройками или описанными рекомбинационными событиями, но и с подвижными, или мобильными, генетическими элементами — сравнительно автономными сегментами ДНК, способными встраиваться в геном клетки-хозяина и вырезаться из него. К мобильным элементам можно отнести и некоторые вирусы — в этом случае возможно перемещение не только в пределах генетического материала одной клетки, но и между клетками (см. гл. ХП1). У бактерий перенос генетической инфор.мации между клетками могут осуществлять не только вирусы, но и плазмиды многие из которых могут встраиваться в различные участки генома клетки-хозяина и поэтому тоже могут быть отнесены к мобильным эле.ментам. Плазмиды и мобильные генетические элементы играют существенную роль в эволюции бактерий. [c.110]

Какие же гены оказываются полезными и входят в состав мобильных элементов Это не праздный вопрос, поскольку каждая бактериальная клетка хорошо приспособлена к своей среде обитания и не нуждается в генах, аналогичных тем, которые у нее уже есть и обеспечивают ее адаптацию к среде. С другой стороны, приспособление к совершенно новой среде обитания, по-видимому, требует относительно значительной перестройки генетического материала клетки, включающей, в частности, коадаптацию многих разных генов. Поэтому клетка может получить селективное преимущество за счет приобретения какого-либо гена (в составе транспозона) лишь в том случае, если этот ген сам по себе способен оказаться выгодным для бактерии в определенных условиях, т. е. именно такие гены выгодно иметь транспозонам в своем составе. Действительно, на транспозонах путешествуют гены устойчивости к различным бактериальным ядам, в том числе к тяжелым металлам и антибиотикам, гены дополнительных метаболических путей, позволяющие использовать, например, какой-нибудь необычный источник углерода, наконец гены некоторых токсинов, делающие бактерии патогенными и позволяющие им тем самым существенно изменить образ жизни. [c.124]

Еще более удивителен тот факт, что под влиянием факторов внешней среды в клетке может быть запущена иная программа развития, связанная с активацией дополнительных генов и существенной перестройкой всей клетки. Примером может служить образование спор у некоторых бактерий (гл. 1, разд. А, 8), происходящее при неблагоприятных для вегетативного роста условиях внешней среды. [c.353]

В качестве примера механизма такого типа дифференцировки клетки можно привести перестройку у бактерии Salmonella. В этом случае определенный фрагмент ДНК размером 1000 нуклеотидных пар инвертируется в ходе реакции, катализируемой ферментом сайт-специфической рекомбинации (рис. 10-28). Итак, ДНК в этом сайте может находиться в двух состояниях Влияние инверсии на экспрессию гена объясняется тем, что внутри фрагмента размером 1000 нуклеотидных пар находится промотор, ответственный за синтез определенного белка (названного флагеллином), который локализован на поверхности бактериальной клетки. Если этот промотор находится в одной ориентации, го образуется белок одного типа, а если промотор оказывается в другой ориентации-синтезируется другой белок. Поскольку такое переключение происходит очень редко, клоны клеток растут с одним или другим типом флагеллина. Этот феномен носит название фазовой вариации. Скорее всего такой механизм дифференцировки помогает популяции бактерий защищаться от иммунного ответа организма хозяина. Если у хозяина образуются антитела к одному типу флагеллина. некоторые бактерии, флагеллин которых оказался измененным вследствие перестройки генов, смогут выжить и размножиться. [c.200]

Т-клетки способны распознавать огромное количество разнообразных антигенов. В процессе созревания этих клеток в тимусе гены аР- и уб-ТкР претерпевают соматическую рекомбинацию, образуя функциональные гены для различных Т-клеточных рецепторов (см. гл. 8). Цепи Р и б кодируются сегментами V, D и J, тогда как для синтеза а- и у-цепей служат только сегменты V и J. Первыми в процессе созревания Т-клеток перестраиваются гены ТкР, кодирующие у-цепи, а затем уже гены Р- и а-цепей. В результате случайных сочетаний разных генных сегментов возникает множество продуктивных перестроек. Это обеспечивает экспрессию разнообразных пептидных последовательностей вариабельных участков обеих цепей ТкР. Тимоциты. в которых перестройка генов оказывается непродуктивной, погибают. Как и при создании разнообразия В-клеточных рецепторов (антител), важнейшую роль в процессе перестройки, обусловливающей разнообразие Т-клеточных рецепторов для антигенов, играют два активирующих рекомбинацию гена — RAG-1 и RAG-2 (см. гл. 7). [c.223]

Наибольший интерес при введении в клетки чужеродных генов, часто называемых трансгенами, представляет генетическая трансформация, поскольку она не приводит к таким значительным перестройкам метаболизма клетки, которые происходят при онкогенной трансформации. Это позволяет при использовании системы генетической трансформации получать более корректные данные о механизмах регуляции экспрессии эукариотических генов. [c.339]

Сборка последовательностей, кодирующих V-область, в развивающейся В-клетке происходит, по-видимому, в строгом порядке, начиная с пула для Н-цепи и с шагом в один сегмент. Сначала на обеих родительских хромосомах D-сегменты объединяются с Тн-сегментами. Затем в одной из этих хромосом происходит соединение Vh с DJh. Если такая перестройка дает функциональный ген, последующий синтез полной ц-цепи (которая всегда образуется первой из Н-цепей) выключает дальнейшие перестройки генных сегментов, кодирующих VH-область, и подает сигнал [c.249]

Т-клетки созревают во внутриутробном периоде, в тимусе именно здесь происходит перестройка генов Т-рецепторов и начинается их экспрессия. В тимусе в процессе созревания и отбора Т-лимфоцитов (клональной селекции) происходит их массовое образование из стволовых клеток-предшественников и массовая гибель по механизму апоптоза погибает 95-99 % этих клеток. Затем сохраненные клетки мигрируют в другие органы и непрерывно циркулируют между лимфоидной тканью разных органов, где и реагируют с чужеродными макромолекулами. [c.484]

Как редкое событие, происходящее с частотой 10" —10" , плазмиды или отдельные гены, входящие в их состав, могут включаться в бактериальную хромосому. Поскольку ДНК плазмиды и бактериальной клетки не имеют одинаковых нуклеотидных последовательностей, т. е. не являются гомологичными, рекомбинация между ними происходит не по механизму обмена, а по механизму встраивания (рис. 40, ). Рекомбинации такого типа происходят также с участием транспозонов и 18-элементов при их перемещении (транспозиции) в пределах хромосомы. Встраивание плазмид и мигрирующих элементов помимо того, что приводит к введению в хромосому дополнительного генетического материала, может вызывать перестройку бактериального генома [c.152]

Если в одном из Ig -аллелей V- и J-сегменты стыковались неудачно, то возможна ситуация, когда другой V-ren совершит скачок и соединится с одним из оставшихся сегментов J, расположенных позади того, который перестроился ранее. Если такое соединение происходит путем неравного кроссинговера, Ig -локус, образованный в результате неправильной дупликации, все же способен обеспечивать соединение V- и С-генов, расположенных по обе стороны от этой дупликации. Эта модель объясняет природу необычных структур, обнаруживаемых в локусах с непродуктивной перестройкой. Они также могут быть объяснены сменяющими друг друга сериями внутрихро-мосомных делеций и инверсий. В соответствии с данной моделью клетка осуществляет рекомбинацию V- и С-генов до тех пор, пока не будет достигнута продуктивная перестройка. Аллельное исключение обусловливается подавлением дальнейшей перестройки сразу же после образования активной цепи. Эта обратная связь осуществляется независимо для локусов тяжелых и легких цепей (гены тяжелых цепей обычно перестраиваются первыми), однако в случае легких цепей это правило должно выполняться в равной мере для обоих семейств (клетки могут иметь активную цепь либо каппа-, либо лямбда-типа). Вероятно, каппа-гены перестраиваются раньше, и перестройка генов лямбда происходит только в том случае, если обе попытки перестроить каппа-гены оказались неудачными. [c.512]

Накопление Г в клетках бактерий характеризует их стрессовое состояние, вызванное ухудшением условий роста, и инициирует перестройку метаболизма бактерий, необходимую для адаптации клеток к дефициту аминокислот и др источников питания При зтом подавляется синтез рнбосомных и тРНК, транскрипция генов, кодирующих структуру рибосомных белков и белковых факторов трансляции, транспорт углеводов, синтез липидов и дыхание Одновременно усиливается транскрипция оперонов, ответственных за биосинтез аминокислот, и ускоряется распад клеточных белков [c.618]

В процессе созревания пре-В-клетки Один сегмент из группы VK-сегментов (VI-Vn) гаметной ДНК в результате рекомбинаций сближается с Одним из пяти Jk-сегментов (JK1-JK5). В зрелой В-клетке перестроенный сегмент ДНК транскрибируется в первичный РНК-транскрипт, который содержит длинную промежуточную последовательность добавочных J-сегментов и интроны. Путем сплайсинга (объединения) экзонов первичный РНК-транскрипт превращается в зрелую мРНК, которая транслируется в рибосомах в каппа (к)-цепи. Перестройка генов представлена здесь лишь одним из многих возможных типов рекомбинаций. [c.134]

ДНК-зонды применяют для поиска родственных генов в реакциях гибридизацрш с РНК — для выявления экспрессии данного гена в различных клетках. Для вьывления молекул нуклеиновых кислот, комплементарных всему зонду (или его участку), ДНК-зонды часто сочетают с методом гель-электрофореза, что позволяет получать информацию о размерах гибридизируемых молекул ДНК. Эффективное использование современных приборов, способных автоматически синтезировать любые нуклеотидные последовательности за короткий промежуток времени, дало возможность перестраивать гены, что представляет собой один из важных аспектов генной инженерии. Обмен генами, а также введение в клетку гена другого вида организма осуществляют посредством генетической рекомбинации in vitro. Этот подход был разработан на бактериях, в частности на Е. соИ. Он основан на важном свойстве ДНК — способности к перестройкам, изменяющим комбинацию генов в геноме и их экспрессию. Такая уникальная способность ДНК позволяет приспосабливаться данному виду к изменяющейся среде. Генетическую рекомбинацию подразделяют на два больших класса общую рекомбинацию и сайт-специфическую рекомбинацию. В процессе общей рекомбинации генетический обмен в ДНК происходит между гомологичными нуклеотидными последовательностями, например между двумя копиями одной и той же хромосомы в процессе мейоза (кроссинговера), или при скрещивании и перегруппировке генов у бактерий. [c.112]

Согласно этой гипотетической схеме, претимиче-ские Т-клетки направляются в закладку тимуса и проникают в нее. В подкапсульном слое они пролиферируют, образуя крупные лимфобласты, которые, размножаясь, дают начало популяции клеток, вступающих на путь дифференцировки. Многие из этих клеток находятся в тесном контакте с эпителиальными клет-ками- нянями тимуса (значение такого взаимодействия остается спорным вопросом). В этом слое клетки впервые начинают экспрессировать D8, а затем и D4, оба с низкой плотностью. В них происходит также перестройка генов ТкР и может начаться экспрессия в небольшом количестве продуктов этих генов на поверхности клеток. Созревающие клетки перемещаются в более глубокие слои корковой зоны и контактируют здесь с эпителиальными клетками. Последние удлиняются и ветвятся, создавая тем самым большую поверхность для контакта с тимоцитами. Этот контакт обеспечивает обзор ТкР тимоцитов молекулами МНС, экспрессированными на поверхности эпителиальных клеток. В результате происходит положительная селекция. Отбракованные клетки подвергаются апоптозу и поглощаются макрофагами. Во время миграции тимоцитов из подкапсульного слоя глубже в корковую зону в них усиливается экспрессия СОЗ, [c.225]

В-клетки-предшественники в костном мозге примыкают к эндосту костной пластинки. Каждая В-клетка-предшественник на стадии перестройки генов иммуноглобулинов может давать до 64 клеток-потомков, и эти клетки мигрируют [c.227]

Большинство созреваюших в костном мозге В-клеток (более 75%) не попадает в кровоток, а подобно тимоцитам погибает в результате апоптоза и поглошения костномозговыми макрофагами. Предполагается, что при взаимодействии В-клеток с клетками стромы происходит своего рода положительная селекция, которая спасает от запрограммированной гибели небольшую часть В-клеток с продуктивной перестройкой генов иммуноглобулинов. Отрицательная селекция аутореактивных В-клеток может происходить в костном мозге или селезенке — органе, в который мигрирует большинство новообразованных В-клеток в период внутриутробного развития. [c.228]

Лимфоидные стволовые клетки, экспрессирую-шие терминальную дезоксинуклеотидилтрансфе-разу (ТдТ), пролиферируют, дифференцируются и претерпевают перестройку генов иммуноглобулинов (см. гл. 8), что приводит к образованию [c.228]

Из лимфоидных стволовых клеток образуются девственные (нестимулированные) В-клетки. которые под действием антигена могут превращатьзся в клетки иммунологической памяти или в плазматические клетки. Желтым цветом показана локализация иммуноглобулинов в клетке. В процессе созревания клеток-предшественников происходит перестройка генов, кодирующих антитела. Пре-В-клетки экспрессируют только цитоплазматическую ц-цепь. Некоторые из них могут экспрессировать свои ц-цепи в ассоциации с суррогатными легкими цепями (рис. 12.13). Незрелые В-клетки несут на поверхности IgM, а зрелые - иммуноглобулины других изотипов. При антигенной стимуляции В-клетки пролиферируют и после фазы пролиферации, активации и бласттрансформации превраща- [c.229]

В любой соматической клетке вариабельные участки генов, включающие сегменты V, D и J, находятся в гаметной конфигурации (см. гл. 8). На ранних стадиях развития В-клеток происходит деления промежуточных последовательностей между сегментами D и J и эти сегменты сближаются. На стадии В-клеток-предшествен-ников происходит дальнейшая перестройка V-, D- и J-сегментов вариабельного участка генов тяжелых цепей (Vh) (рис. 12.14). Рекомбинированный ген крупной пре-В-клетки экспрессируется с образованием 1-цепи, локализованной в цитоплазме. Эти активно пролиферирующие В-клет-ки-предшественники затем перестраивают свои Ук-гены, а если такая перестройка оказывается непродуктивной, то и УЯ,-гены. При продуктивной перестройке генов легких цепей незрелая В-клетка экспрессирует на своей поверхности i-ue-пи в сочетании с имеющейся легкой цепью (к или Х). Клетки, в которых происходит непродуктивная перестройка генов, погибают в результате апоптоза. Этим объясняется гибель столь значительного количества пре-В-клеток в ходе их созревания (см. выше). В случае появления в незрелых В-клетках после перестройки генов таких легких цепей рецепторов, которые специфичны по отношению к собственным антигенам, легкие цепи могут подвергаться дальнейшей перестройке (так называемое редактирование рецепторов). Экспрессия )1-цепей с суррогатными легкими цепями до появления к- и Я,-цепей (на сталии пре-В-клеток), возможно, важна для селекции В-клеток на ранних стадиях развития (см. выше). [c.231]

У большинства В-клеток по завершении продуктивной перестройки генов иммуноглобулинов дальнейшей их перестройки не происходит. Однако у мышей, несущих искусственно перестроенные трансгены, потенциально аутореактивные В-клетки избегают делеции или состояния анергии благодаря тому, что подвергаются вторичной перестройке генов иммуноглобулинов. Такое изменение специфичности рецепторов (называемое также редактированием рецепторов) [c.270]

Перестройка генов — явление, наиболее отчетливо наблюдаюшееся при формировании разнообразия иммуноглобулинов (1 ). В организме каждого человека имеется около 10 клонов В-лимфоцитов. Клетки одного клона синтезируют 1 или антитела только одного вида, поэтому в организме число разных 1 достигает порядка 10 . Существование такого многообразия белков обеспечивают специальные механизмы рекомбинаций и мутирования. [c.85]

Первые прямые данные о перестройке ДНК в процессе развития В-клеток были получены в 1976 г. в экспериментах, в которых ДНК из ранних мышиных эмбрионов, неспособных к выработке антител, сравнивали с ДНК из клеток мышиной миеломы, вырабатывающих антитела. Эти два вида ДНК переваривали рестрикционной нуклеазой и полученные фрагменты гибридизо-вали с радиоактивными последовательностями ДНК, приготовленными путем копирования in vitro V- или С-последовательности молекул информационной РНК для L-цепей, выделенной из клеток миеломы (см. разд. 4.5.3). Как показали результаты этих опытов, специфические V- и С-кодирующие последовательности находились у эмбрионов в разных рестрикционных фрагментах ДНК, а в клетках миеломы-в одном и том же рестрикционном фрагменте (рис. 17-39). Таким образом, у зародыша, где гены иммуноглобулинов не экспрессируются, последовательности ДНК, кодирующие V- и С-области той или иной цепи, локализуются в различных участках генома между тем в клетке миеломы, где уже образуются цепи иммуноглобулинов, эти две последовательности соединены вместе. [c.37]

Механизмы, участвующие в аллельном исключении и в врборе одного типа L-цепей в ходе развития В-клеток, неизвестны. Одиа из очевидных возможностей состоит в том, что в неэкспресснруемых генных пулах сегменты генов антител просто не подвергаются перегруппировке. Однако уже получены убедительные данные о том, что это не так. Часто в иеэкспрессируемых хромосомах перестройки происходят, но неправильным образом н поэтому не могут обеспечить синтез цепей Ig, пригодных для построения антител. Это наводит на мысль, что, может быть, соединение сегментов генов V-области в ходе развития В-клеток-в известной степени случайный процесс, чаще приводящий к непродуктивным перестройкам, чем к продуктивным. В этом случае аллельное исключение могло бы быть просто результатом того, что очень низка вероятность успешной перестройки в более чем одном генном пуле для каждой цепи. Но это означало бы, что во многих клетках вообще не будет успешной перестройки и, следовательно, синтеза антител. Поскольку такие клеткн не будут стимулироваться никаким антигеном, онн должны бы- [c.41]

Введение синтетических генов с помощью повых методов молекулярной биологии — это третья возможность. До некоторой степени это достигалось случайной импровизацией при использовании облучения или других мутагенов для осуществления молекулярной перестройки в нормальном геноме клетки. Однако теперь возможно синтезировать нуклеотидные цепи и имитировать небольшие фрагменты ДНК и РНК. Это важно, потому что в фитопатологии имеется отличная рабочая гипотеза о существовании противостоящих генов устойчивости у хозяина и вирулентностп у патогена. Болезнеустойчивость к такому высокоснецнализированному паразиту, как гриб ржавчины, наблюдается, когда хозяин обладает факторами, непреодолимыми для паразита, или, наоборот, устойчивости нет, когда паразит обладает способностью, не парируемой геномом хозяина. Не будет слишком рано начать разгадывание кодовой системы вредных организ-люв, чтобы выяснить, не можем ли мы дислоцировать нормальные функции гена. Можно думать, что наступление [c.130]

Биохимическая модификация генотипов при решении задач генной инженерии связана с изменением химической структуры хромосомной ДНК, а именно с перестройкой последовательности нуклеотидов в ее молекуле. Перестройка нуклеотидов, соответственно, меняет первичную структуру синтезирующейся в процессе транскрипции мРНК, а это, в свою очередь, ведет к изменению первичных структур синтезируемых в организме белков. Таким образом, в результате модификации молекулы ДНК в клетке запускается синтез нового белка, что приводит к появлению у организма новых фенотипических признаков и свойств. Сущность методов генной инженерии заключается в том, что в результате встраивания в генотип ранее отсутствующего гена можно заставить клетку синтезировать белки, которые она ранее не синтезировала. [c.496]

Известны два поразительных примера, когда попытки размножить кластеры генов путем клонирования их в клетках Е. соН привели к повышению частоты возникновения делеций. Один из четырех генов -глобинового кластера цыпленка было трудно выделить, поскольку при клонировании он, как правило, утрачивался, по-видимому, в результате рекомбинаций, в которых участвовали гомологичные последовательности по обе стороны от гена. В случае ос-кластера человека два типа делеций, наблюдаемые при клонировании в клетках Е. oli, точно соответствуют двум типам делеции o -thal-2, приведенным на рис. 21.4. Тот факт, что в бактериальной клетке происходят перестройки генома, приводящие к таким же результатам, которые наблюдаются и в природной человеческой популяции, указывает на то, что такие события — [c.274]

Смотреть страницы где упоминается термин Клетки перестройка генов: [c.170] [c.326] [c.120] [c.120] [c.11] [c.223] [c.229] [c.290] [c.301] [c.106] [c.153] [c.200] [c.196] [c.205] [c.205] [c.44] [c.56] [c.115] [c.140] [c.185] [c.264] [c.458]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология