Геном случайные перестройки

Первое объяснение механизма мутационных изменений (генных мутаций и хромосомных аберраций) было предложено в 1935 г. Н. В. Тимофеевым-Ресовским, К. Циммером и М. Дельбрюком на основании анализа радиационного мутагенеза у высших организмов и прежде всего у дрозофилы. Мутация рассматривалась как результат мгновенной перестройки атомов в сложной молекуле гена. Причиной такой перестройки считалось непосредственное попадание в ген кванта или ионизирующей частицы (принцип попадания) или же случайные колебания атомов. Открытие в дальнейшем эффекта последействия ионизирующих излучений показало, что мутации возникают в результате процесса, [c.295]

Во 2 томе рассматриваются следующие вопросы структура и экспрессия генов эукариот, молекулярная структура геномов эукариот, геномные перестройки с участием разнообразных мобильных элементов, происходящие запрограммированным и случайным образом. [c.4]

Создается впечатление, что какой-то один ген определяет, будет ли данная особь подражать виду А или виду В. Но как может один ген определять все многообразные аспекты мимикрии окраску, форму, характер узоров окраски, ритм полета На это следует ответить, что один ген в смысле одного цистрона, вероятно, не может. Однако в результате бессознательного и автоматического редактирования , осуществляемого инверсиями и другими случайными перестройками генетического материала, большой кластер прежде обособленных генов объединяется в данной хромосоме в прочно сцепленную группу. Весь этот кластер ведет себя как единый ген — в сущности, в соответствии с нашим определением, теперь он и есть единый ген — и у него имеется аллель , представляющий собой на самом деле другой кластер. Один кластер содержит цистроны, обеспечивающие подражание виду А, а другой — цистроны, определяющие подражание виду В. Каждый кластер так редко разрывается при кроссинговере, что в природе никогда не встречаются бабочки промежуточного типа, но они довольно часто появляются при массовом разведении в лаборатории. [c.32]

Однако эти оценки размера репертуара антител все еше велики. Основа стратегии иммунной системы как мыши, так и человека — это случайные перестройки V-, D- и J-генов. Полностью функциональные белки антител закодированы в зародышевой линии как отдельные участки ДНК, ожидающие соматической перестройки и сборки в функциональный V(D)J-reH (рис. 4.5). Затем случайная комбинация Н- и L-белковых цепочек образует HL-гетеродимер — антитело. Такая стратегия хранения генетической информации чрезвычайно экономна и позволяет зашифровать миллионы потенциально полезных вариантов. [c.112]

Модель фиксации при кроссинговере предполагает, что весь кластер подвергается постоянным перестройкам, осуществляемым путем неравного кроссинговера. По существу, это означает, что на тандемный кластер должны действовать в широком масштабе все те механизмы, которые мы уже обсуждали для случая глобиновых генов, где они носят более ограниченный и случайный характер. Более подробно значение таких механизмов будет обсуждено в гл. 24, но уже теперь ясно, что наличие тандемных кластеров может быть причиной частых неправильных спариваний генов, нуклеотидные последовательности ко- [c.296]

Еще один момент, который следовало бы повторить, говоря о процессе перестройки и объединения V(D)J, заключается в том, что полный ген, кодирующий вариабельную область антитела, собирается из нескольких частей (битов) ДНК-последовательностей. Несколько членов каждого семейства этих частей (V, D и J) собираются случайно. V-D-J объединенный участок [c.112]

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]

Многие геномные перестройки не запрограммированы, они не связаны с каким-то специфическим влиянием на экспрессию генов и в них есть э.темент случайности. Случайными могут быть частота таких событий, сами сегменты ДНК или то и другое. Примерами таких довольно редких событий служит транспозиция последовательностей ДНК из одного геномного локуса в другой или дупликация и последующая амплификация сегментов ДНК. Однако сходные транспозиции и амплификации могут быть сопряжены также с неслучайными, запрограммированными изменениями. Такие запрограммированные события играют ключевую роль в регуляции экспрессии некоторых генов во время дифференцировки и развития определенных типов клеток. [c.227]

О генах антител в неперестроенном виде говорят, что они имеют конфигурацию зародышевой линии . В таком виде находится ДНК в половых клетках (сперматозоидах и яйцеклетках) и во всех клетках организма, кроме зрелых лимфоцитов (в клетках печени, почек, поджелудочной железы, в других лимфоцитах, например, в фагоцитах). В каждом созревающем лимфоците мыши и человека ДНК подвергается случайной соматической перестройке. Один из V-элементов перемещается и соединяется с одним D- и одним J-элементом. Этот участок располагается перед первым С-геном. Кодирующий С-участок разделен рядом интронов. После этого все еще остается длинная промежуточная последовательность между перестроенным V-геном, который теперь называется V(D)J-reH, и С-участком. Эту структуру называют соматической конфигурацией . Скобки вокруг D в общем символе гена появляются, потому что гены легких цепей Ig построены только из V- и J-элементов. [c.107]

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]

Характер естественного отбора по узору у бабочек можно понять, только исходя из того, что бейтсовская мимикрия создает селективное преимущество. Оно могло возникнуть вследствие случайно унаследованной подходящей комбинации генов, детерминирующей определенный узор. Однако это преимущество немедленно утрачивается, как только узор нарушается вследствие кроссинговера только узор как целое, а не отдельные его части, дает преимущество. Оно могло сохраниться в следующем поколении, если (например, вследствие хромосомной перестройки) по крайней мере два таких гена наследуются вместе (в одной и той же хромосоме), что повышает вероятность их совместного наследования в дальнейшем. Отбор в этом направлении способствовал последовательному накоплению таких генов в общем кластере. Однако он был либо недостаточно сильным, либо действовал недостаточно долго, чтобы полностью исключить кроссинговер. Хотя редкий кроссинговер внутри кластера стремится разрушить мимикрирующий узор, кроссоверы в свою очередь намного чаще поглощаются пожирателями . Селективный недостаток кроссоверов способствует тем самым поддержанию неравновесия по сцеплению. [c.225]

Клонотеки на основе синтетических последовательностей V-генов. В отличие от клонотек, составленных на основе природных последовательностей, синтетические клонотеки позволяют использовать весь потенциал генной и белковой инженерии при их конструировании и дальнейшем применении. Первые клонотеки такого рода были построены на основе 49 Ун-сегментов генома человека клеток зародышевой линии, которые собирали случайным образом в полные V-гены с помощью ПЦР, что имитировало V-D-J-рекомбинацию, происходящую ш vivo в процессе созревания генов иммуноглобулинов. Это приводило к появлению Ун-генов, кодирующих иммуноглобулины со случайной или частично случайной последовательностью из 4-15 а.о. в DR3-области. Такие Ун-гены объединяли в одну последовательность с одной из семи VL-последовательностей, претерпевших перестройки в природных условиях. В подобных клонотеках удалось обнаружить последовательности, специфичные в отношении многих антигенов, но соответствующие антитела обладали низкой (микромолярной) аффинностью [253-256]. [c.424]

Все вышеперечисленные системы получения трансгенных животных имеют тот недостаток, что вводимая этими способами ДНК интегрируется с реципиентным геномом случайным образом, зачастую в виде множества копий, часто наблюдаются перестройки трансгена, мутации в геноме хозяина вплоть до летальных (Jaenis h et al., 1983). Вследствие этого нередко экспрессия одного и того же трансгена может варьировать в широких пределах у трангенных животных до полного ее отсутствия. Однако в последнее десятилетие техника введения чужеродной ДНК в геном животных усовершенствовалась так, что стало возможным осуществлять направленное введение ДНК в любую желаемую часть генома или конкретного локуса (Тарантул, [c.206]

Б. В ходе развития В-клеток в костном мозге в каждом В-лимфоците случайно перестраиваются V-, D- и J-элементы тяжелой цепи, и появляется перестроенная последовательность вариабельной области VDJ, которая теперь называется соматической конфигурацией. Для Н-цепей на первом этапе перестройки происходит объединение DJ, за ним следует объединение с V-элементом, и образование VDJ. После перестройки обнаруживается, что вся ДНК между случайно выбранным V-элементом и использованным J-элементом удаляется из клетки. Таким образом, каждая успешная перестройка ДНК вариабельной области уникальна для каждой зрелой В-клетки. Обратите внимание, что перестроенный участок (VDJ) лежит выше (левее) экзона, кодирующего С-белок. Заметьте также, что в участке между VDJ и С, названном J- -интроном, лежит неиспользованный элемент (который в этом примере просто удаляется). Про-мРНК, содержащая вариабельный (VDJ) участок, присоединенный к С-участку, обраэуется в ядре. L-V и J- интроны (и интроны внутри С -участка) затем выреэаются, что приводит к экспорту зрелой РНК молекулы в цитоплазму, где она транслируется на рибосоме в последовательность аминокислот. Лидерный (сигнальный) пептид отрезается от белка, когда он выделяется из клетки (объяснения терминов см. также в табл. 3.1 и 5.1, на рис. 4.4 и в тексте). Соматическая конфигурация и конфигурация зародышевой линии генов L-цепей такая же, кроме того, что легкие цепи не содержат D-участков. [c.109]

Продемонстрированные Тонегавой У(В)1-перестройки (случайное использование примерно 100 У-генов, 20 О-генов и 41-генов и случайное объединение тяжелых и легких цепей для образования гетеродимерного связывающего центра) дают возможность продуцировать большое потенциальное разнообразие белков из сравнительно небольшого количества генетического материала. Кроме того, иногда слияние V, В, и I приводит к добавлению или потере оснований, увеличивая, таким образом, разнообразие. [c.109]

Кроме того, должно было существовать давление отбора на увеличение репертуара У-генов зародышевой линии. Случайные мутации в половых клетках и последующий естественный отбор были бы чрезвычайно медленным способом построения такого репертуара. Кроме того, как мы уже обсуждали, эволюция гетеродимерных антигенсвязывающих центров антител и сегментация генов зародышевой линии, требующая соматической перестройки последовательностей ДНК, заметно ослабляют скорость отбора У-генов зародышевой линии. Каждое изменение структуры У-гена зародышевой линии требовало бы также образования нового репертуара генов. В этих условиях обратная связь успешных функциональных мутантных последовательностей У-генов сомы и зародышевой линии давала бы большие селективные преимущества [ 16]. [c.165]

Если бы за случайной мутацией следовал отбор по функции генов зародышевой линии, это благоприятствовало бы одноцепочечным антителам, а не перестройке ДНК-последовательностей. В самом деле, обратная связь сомы и зародышевой линии могла служить эволюционному появлению и H+L гетеродимеров, и перестроек вариабельных V(D)J-renoB. [c.218]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология