Глобиновые интроны

Некоторые прерывистые гены имеют только один или всего несколько интронов. Пример хорошо изученного строения прерывистых генов-строение глобиновых генов (гл. 21). Два основных вида глобиновых генов, ос и р, имеют общий тип структуры, при котором два интрона занимают постоянные положения относительно кодирующей последовательности. Для Р-глобиновых генов млекопитающих характерно постоянство их строения, проиллюстрированное на рис. 20.16. В полипептидной цепи Р-глобина мыши, состоящей из 146 аминокислот, интроны расположены между кодонами, занимающими положения 30/31 и 105/106. [c.253]

При использовании метода картирования К-петель РНК замещает одну цепь ДНК, гибридизуясь с участками ДНК по обе стороны от промежуточной последовательности. Но сама промежуточная последовательность остается неизменной, сохраняя исходное двухцепочечное строение. В результате образуется структура, приведенная на рис. 20.4, где два участка, кодирующие РНК, в гибриде объединены, как это видно по двум вытесненным из гибрида одноцепочечным петлям ДНК. В месте соединения этих петель наружу вытесняется двухцепочечная петля ДНК, соответствующая промежуточной последовательности. В приведенном на рис. 20.5 примере виден единственный интрон р ° -глобинового гена мыши. (В этом гене также имеется и второй интрон, размеры которого слишком малы для того, чтобы он был виден в электронный микроскоп см. ниже.) [c.247]

Гены леггемоглобина содержат три интрона, причем локализация первого и последнего по отношению к кодирующей последовательности гомологична локализации двух интронов глобиновых генов. Такое удивительное сходство указывает на то, что гены, кодирующие гем-со-держащие белки, с весьма древних времен имеют прерывистое строение, показанное на рис. 20.26. [c.265]

Для всех известных активных генов глобина, включая гены ряда млекопитающих, птиц и лягушки, интроны занимают одни и те же положения. Первый интрон всегда довольно короткий, второй обычно имеет большую длину, но абсолютные длины интронов могут различаться. Большая часть различий в общей длине разных глобиновых генов обусловлена различиями в длине второго интрона. У мыши длина второго интрона ос-глобинового [c.253]

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]

Последовательности вторых интронов Р-глобиновых генов сильно дивергировали, что подтверждается почти двукратным различием их размеров. Процесс дивергенции вторых интронов включает как изменение размеров (вследствие делеций и вставок), так и замены оснований. Для некоторых пар р-глобиновых генов вторые интроны имеют такие большие различия, что соответствующие [c.255]

Рис. 4.38. Расположение на хромосоме (16р) и организация а-глобинового кластера человека. Т, псевдоген 1У8, интроны (вставочные последовательности, обозначенные белыми прямоугольниками). 31, 32, 99-число пар оснований в интронах [972].

Прекрасный пример эволюционной стабильности демонстрируют глобины, все гены которых содержат три экзона. Два интрона занимают постоянные положения относительно кодирующей последовательности. Центральный экзон, по-видимому, соответствует связывающему гем домену полипептидной цепи глобина. Активный белок представляет собой тетрамер, содержащий две глобиновые ц пи а-типа и две цепи р-типа. [c.265]

Центральный интрон гена леггемоглобина разделяет два экзона, которые вместе кодируют последовательность, соответствующую одному центральному экзону глобинового гена. Мог ли центральный экзон глобиново-го гена образоваться путем слияния двух центральных экзонов гена-предка, т.е. объединения последовательностей, кодирующих две части белковой цепи, вместе образующие структуру, связывающую гем В свете этого [c.265]

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]

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]

Очевидно, все гены р-глобинового семейства произошли путем дупликации одного родоначального Р-глобинового гена. В ходе дальнейшей эволюции они приобрели регуляторные последовательности, обеспечивающие их работу на определенной стадии развития е — в раннем эмбриогенезе, V — на более поздних его стадиях, р — в период постнатального развития. Произошло и некоторое изменение их структуры, причем экзоны изменились меньше, чем интроны. В тех генах, которые в ходе эволюции инактивировались, произошло быстрое накопление изменений, образовались псевдогены. [c.79]

Характерной чертой генов, входящих в семейство, является сходная картина локализации большинства интронов. Это сходство не ограничивается рамками определенного генома. Так, в случае глобиновых генов сходными по расположению интронов оказались гены у всех исследованных животных — у млекопитающих, птиц и лягушек. Однако длины и нуклеотидные последовательности интронов могут значительно варьировать, меняя тем самым и размеры самих генов. [c.28]

Геном млекопитающих содержит несколько разных семейств коротких повторов. Короткие повторы у птиц и амфибий изучены значительно хуже. Число копий коротких повторов, например наиболее изученных повторов Alu-семейства у человека, составляет 3-10 , что соответствует 5—6% массы ДНК клетки. Такие повторы рассеяны по геному и получили название вездесущих. Повторы Alu могут находиться в интронах, на 5 -флангах генов и, наконец, в составе З -нетранслируемого участка мРНК- Нуклеотидная последовательность Alu-повтора гомологична последовательности отдельных участков 7S РНК. Структура 7S РНК достаточно консервативна у позвоночных, а гомологии в нуклеотидной последовательности прослеживаются и с 7S РНК насекомых, Поэтому семейства коротких повторов, присутствующие у разных видов, предшественником которых служила 7S РНК, также могут обладать достаточной гомологией. В то же время семейства коротких повторов, как и длинных, характеризуются видоспецифичностью, обусловленной амплификацией той или иной копии клеточных РНК, которые к тому же могли быть по-разному модифицированы в результате процессинга. Локализация ретропозонов, внедрившихся в отдельные сайты генома у предков млекопитающих, может, по крайней мере, частично сохраняться в процессе дальнейшей эволюции. Например, места локализации Alu-подобного семейства в межгенных про.межутках кластера глобиновых генов оказались достаточно сходными у мышей и приматов. [c.226]

Если мутация в интроне распознается системой процессинга РНК как аутентичный сайт сплайсинга, то в процессированную мРНК включается часть интрона (рис. 21.17, А). Это приводит к сдвигу рамки считывания и образованию укороченного белка. При этом количество нормального белка снижается, что может стать причиной заболевания. Разумно предположить, что если антисмысловой олигонуклеотид, комплементарный мутантному интрону, гибридизуется с ним, то ошибочный сплайсинг блокируется, что повысит вероятность сплайсинга в нормальном сайте. Это предположение проверили на р-глобиновом гене с мутацией во [c.509]

На рис. 20.10 приведено сравнение рестрикционных карт р-глобинового гена и глобиновой мРНК. При этом обнаруживаются два интрона. Интрон большего размера совпадает с интроном, обнаруженным с помощью электронной микроскопии и показанным на рис. 20.5. Меньший интрон присутствует только на рестрикционной карте. [c.249]

Рис. 20.18. Повторяемость тринуклеотида AGG на двух концах второго интрона -глобинового гена мыши допускает сушество-вание нескольких возможных рамок сплайсинга.

Во многих случаях невозможно однозначно определить расположение границы экзон-интрон, основываясь исключительно на сравнении мРНК и гена. Сложность состоит в том, что на каждом конце интрона повторяется короткая последовательность, обычно составляющая от 1 до 4 п. н. На рис. 20.18 приведен участок р-глобиновой последовательности мыши (или кролика), в которой любая из четырех пар сайтов может соответствовать концам интрона. [c.255]

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]

Из-за такого сходства сплайсинг осуществляется по мутантному сайту вместо нормального. Это имеет место у больных талассемией и при экспрессии клонированного гена в культуре клеток обезьяны или человека. Вплоть до 90% молекул предшественника РНК подвергается сплайсингу по мутантному сайту вместо нормального. В тех немногих случаях, когда сплайсинг происходит по нормальному сайту, это приводит к образованию активной Р-глобиновой мРНК, обнаруживаемой у больных. Мы не знаем, почему мутантный сайт используется с большей эффективностью возможно, это обусловлено тем, что он располагается ближе к левой границе интрона или вследствие некоторых особенностей конформации РНК. [c.328]

Рис. 16.17. Организация ДНК в кластерах а-подобных и р-подобных глобиновых генов. Черные сегменты-экзоны белые-интроны. Показаны также неэкспрессируемые псевдогены (<)/). Приведены данные о величине и локализации делеций, наблюдаемых при различных вариантах талассемии (см. в тексте). Заштрихованные сегменты по краям отражают неоднозначность в определении кон-

Оказалось, что ген, кодирующий Д-глобин, занимает у разных видов млекопитающих отрезок ДНК длиной около 1,5 т п н Он состоит из трех экзонов, разделенных двумя интронами (рис 5) При транскрипции образуется про-мРНК длиной 1500 нуклеотидов Она содержит в своем составе последовательности, соответствующие как экзонам. так и интропам При сплайсинге интроны выреза ются, а три экзона составляют мРНК длиной около 700 нуклеотидов ( 600 нуклеотидов — экзоны 100 нуклео тидов — поли (А)) Интересно, что в случае р глобинового [c.38]

Нарушения экзон-интронной структуры и генетические болезни [59, 60]. Хотя мутации внутри интронов обычно проходят бесследно, мутации, затрагивающие границу между экзоном и интроном, могут иметь далеко идущие последствия. Огромный материал в этом отношении накоплен для мутаций в Р-глобиновом гене, которые в едут к наследственной болезни р-талассемии. Разными исследовательскими группами проклонированы р-глобиновые гены из большого числа пациентов с р-талассемией, при которой нарушается адекватный синтез р-глобина. В тех случаях. [c.54]

Так, С. А. Лимборской и сотр. (Институт молекулярной генетики АН СССР) был проклонирован р-глобиновый ген от больного талассемией из Азербайджанской ССР и определена его полная нуклеотидная последовательность. И здесь дело оказалось связанным с точечной заменой (см. рис. 9). В 110-м положении от начала интрона вместо дезоксигуанозина оказался дезоксиаденозин. Эта замена привела к тому, что в данном месте интрона возник динуклеотид АО в специфическом окружении, весьма сходном с тем, которое имеется в конце интрона. Таким образом, в интроне данного талассемийного гена оказалось два сигнала сплайсинга — истинный и дополнительный. В результате этого те механизмы, которые удаляют интрон, могут осуществлять это двумя альтернативными путями, используя либо истинный сигнал, либо дополнительный. [c.56]

Лимборская С A, Бухман В Л, Просняк М И, Федоров А Я, Слонимский П А, Нинкина Н Н, Рысков А П Изучение молекулярных причин талассемии IV Клонирование Р-глобинового гена больного р-талассемией из Азербайджана и определение точковой мутации в малом интроне // Генетика 1987 Т 23 С 228—237 [c.237]

Эволюционно связанные гены, обладающие высокой степенью физической гомологии, образуют семейства. Белки, кодируемые такими генами, действуя одновременно или на разных этапах развития организма, выполняют одинаковые функции. Например, состав белков в а- и р-цепях гемоглобина крови млекопитающих различен у эмбриона, плода и взрослого организма, что вызвано дифференциальной экспрессией генов, входящих в а- и р-семей-ства глобиновых генов. Наряду с функционирующими генами, в семействах обнаружены нефункционирующие. Такие гены получили название псевдогенов. Они не экспрессируются по различным причинам (изменение рамки считывания из-за делеции или вставки, отсутствие интрона и т. п.). [c.28]

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]

Можно также предположить, что UEP для генов плацентарного лактогена и гормона роста человека различаются. Но есть еще одно объяснение-неадекватность простой модели часов в ходе эволюции происходят не только накопление и фиксация точ-ковых мутаций, но и другие события, а независимая эволюция двух генов ограничивается еще какими-то механизмами. Здесь необходимо учесть два принципиальных факта. Во-первых, гены гормона роста и плацентарного лактогена человека гораздо ближе по своей организации ортологичным генам крысы и быка. Во-вторых, интроны генов гормона роста и плацентарного лактогена человека близки друг другу почти в такой же степени, как кодирующие последовательности этих генов, в то время как обычно аналогичные интроны в паралогичных генах существенно различаются по длине и нуклеотидным последовательностям. Очевидно, что эволюция паралогичных генов не зависит от так называемой согласованной эволюции, или гомогенизации. Это отмечается и в других мультигенных семействах (например, семействах глобиновых генов разд. [c.162]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология