Глобиновые организация

Деление глобиновых цепей на а- и р-подобные обусловлено структурой глобина и организацией соответствующих генов. Все семейство Р-подобных полипептидных цепей характеризуется способностью непосредственно взаимодействовать с а-цепями. -Цепь относят к а-подобным на основе ее способности взаимодействовать с эмбриональными р-подобными цепями. Оказалось, что каждый тип глобина кодируется генами, организованными в виде единого кластера. У человека а-кластер располагается в 11-й хромосоме, а Р-кластер-в 16-й. [c.269]

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].

Строение двух кластеров глобиновых генов в геноме человека приведено на рис. 21.1. Гены глобинов у других высщих приматов по своей организации очень похожи на рассмотренные. Например, кластеры Р-глобиновых генов гориллы и павиана практически не отличаются от соответствующих кластеров человека. Все гены транскрибируются слева направо и располагаются в порядке их экс- [c.269]

Похожая в целом организация кластеров глобиновых генов обнаружена и у других позвоночных, но детали их строения и число генов могут различаться. Примеры организации некоторых р-глобиновых кластеров приведены на рис. 21.2. [c.269]

Между структурой отдельных гистоновых генов и их организацией в целом имеется интересное отличие. Все гистоновые гены имеют одинаковую общую непрерывную структуру, и соответствующие друг другу гены у разных видов организмов кодируют белки, обладающие большим сходством. Однако имеется значительное разнообразие в способах организации различных классов генов, которые варьируют от образования жестких тандемных кластеров до беспорядочного расположения генов. Все это служит подтверждением общих выводов, сделанных на основе примера кластера глобиновых генов. Индивидуальные гены могут оказаться приспособленными для вьшолнения своей функции в результате специфических мутаций в сохранившейся в других отношениях последовательности, но при этом происходит постоянное образование новых копий генов с последующей реорганизацией всего кластера. [c.291]

С использованием генно-инженерных подходов удалось изучить расположение этих генов в ДНК, а также зарегистрировать изменения структуры хроматина и ДНК, связанные с регуляцией экспрессии этих генов. Как а-, так и Р-глобиновые гены образуют кластеры тесно сцепленных генов. Оба кластера генов были клонированы в виде набора рекомбинантных фаговых векторов, содержащих перекрывающиеся фрагменты глобиновых генов, с использованием методов, описанных в гл. 9. Расположение генов внутри кластеров показано на рис. 16.17. Интересно отметить, что некоторые глобиновые гены представлены более чем одной копией (aj, аг, °у, у), причем на соответствующей стадии развития происходит одновременная экспрессия обеих копий. Удивительной особенностью организации кластеров оказалось то, что гены в них расположены в соответствии Ф порядком их экспрессии и все транскрибируются с одной и той же цепи ДНК. [c.230]

Рис. 4.39. Расположение на хромосоме (Ир) и организация р-глобинового кластера человека. Обозначения см. на рис. 4.38 [972].

Все глобиновые гены во многом сходны по своей функциональной организации. Каждый из них имеет в составе три кодирующие последовательности, т. е. три экзо-на. Между 1-м и 2-м экзонами и между 2-м и 3-м экзонами расположены уникальные [c.76]

Сейчас известны последовательности ДНК различных глобиновых генов. Их изучение позволило решить много общих проблем, касающихся организации и экспрессии генетического материала в клетке. [c.71]

Все глобиновые гены имеют сходную функциональную организацию. Они содержат 3 кодирующие последовательности (экзоны) и 2 интрона, которые транскрибируются вместе с эк-зонами и вырезаются в ходе процессинга. Варианты гемоглобинов возникают в результате мутаций в конкретном глобиновом гене. Эти варианты (чаще всего) отличаются одной аминокислотой в глобиновой цепи. Описано более 350 таких единичных замен. Замены аминокислот влияют на сродство молекулы гемоглобина кислорода. [c.209]

Существует много возможностей для осуществления перестроек внутри кластера родственных или идентичных генов. Результат таких перестроек можно увидеть, сравнивая кластеры генов Р-глобинов млекопитающих, показанные на рис. 21.1 и 21.2. Несмотря на то что эти кластеры выполняют одну и ту же роль и имеют сходную в общих чертах организацию, различаясь по размеру, имеются вариации общего числа и типов р-глобиновых генов различаются также и число, и структура псевдогенов. Все эти изменения произошли, по-видимому, после разделения млекопитающих на виды около 85 млн. лет назад (это был конец периода общего эволюционного развития всех млекопитающих). На основе сравнения различных кластеров можно сделать общее заключение о том, что дупликации, перестройки и изменения генов могут быть столь же важными факторами эволюции, как и медленное накопление точковых мутаций в индивидуальных генах с последующим отбором белков с улучшенными свойствами. Каковы же механизмы генных перестроек [c.270]

Предшествующая этому стадия эволюции глобиновых генов представлена их организацией у лягушки Xenopus laevis, где ос- и (3-гены сцеплены, располагаясь на расстоянии только около 8 т.п.н. друг от друга. (Оба гена присутствуют в геноме в виде двух неидентичных копий, что, возможно, объясняется тетраплоидизацией генома орга-низма-предка.) Поскольку амфибии отделились от ветви млекопитающие-птицы около 350 млн. лет назад, время разделения генов ос- и (3-глобинов, произошедшего предположительно путем транспозиции, можно приблизительно отнести к раннему периоду эволюции позвоночных. [c.274]

Рассматривая геном с точки зрения индивидуальных генов, можно обнаружить самые разные варианты его организации. Ген может занимать такое положение, где его нуклеотидная последовательность будет единственной в своем роде, хотя в других участках генома могут находиться сходные последовательности. Он может входить в состав небольшого кластера генов, происшедших от общего гена-предка и выполняющих сходные функции (как в случае систем глобиновых генов). Другие кластеры могут иметь большие размеры и состоять из многократно повторяющихся генов, идентичных или обладающих очень большим сходством. Про гены (или другие последовательности), которые обнаруживаются в виде множе-схва последовательно расположенных копий, говорят, что они тандемно повторяются. Один из видов кластеров тандемно повторяющихся генов кодирует гистоны, другой — рибосомные РНК. В обоих случаях многократная повторяемость генов, по-видимому, свидетельствует о потребности в больших количествах кодируемого ими продукта. [c.289]

В некоторых случаях обнаружена менее жесткая форма организации гистоновых генов. Гистоновые гены у X.laevis объединены в кластер, но их организация имеет гетерогенный характер, поскольку гены одного типа могут иметь различных соседей. При наличии тандемных повторов, по-видимому, имеется более одного класса повторов с разным порядком расположения генов. У цыплят имеется кластер гистоновых генов, но порядок расположения генов варьирует, а тандемные повторы отсутствуют. Переходя к млекопитающим, мы снова обнаруживаем, что гены могут не иметь упорядоченной организации в виде повторяющихся единиц, но могут располагаться небольшими группами или даже в виде индивидуальных генов. Несмотря на то что необходимо иметь намного больше данных, чтобы оценить значение таких способов организации гистоновых генов, в настоящее время их можно считать промежуточными вариантами между небольшим кластером генов (таким, как глобиновый) и кластером тандемно повторяющихся генов. [c.291]

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-

Молекулы гемоглобина. Молекула человеческого гемоглобина состоит из четырех полипептидных цепей. Молекула гемоглобина обозначается общей формулой ОгРг, которая показывает, что в состав молекулы входят две пары сходных цепей глобина [1348]. Большинство разновидностей гемоглобина человека имеют идентичные а-це-пи и различаются по другим цепям. К каждой цепи глобина в специфическом участке присоединяется молекула небелковой природы гемогруппа, или гем (рис. 4.34). Четыре глобиновые цепи, каждая со своим гемом, образуют функциональную молекулу гемоглобина, которая переносит кислород из легких в ткани. Молекула глобина построена из 140 с небольшим аминокислот, которые расположены в строго определенном порядке (рис. 4.35). Последовательность аминокислот в белке (например, в гемоглобине) считают его первичной структурой. Пространственное расположение соседних остатков называется вторичной структурой, а трехмерное расположение белковых субъединиц-третичной структурой (рис. 4.34). Термин четвертичная структура относится к взаимной организации четырех субъединиц в составе функционирующей молекулы. [c.72]

Успехи в исследовании талассемий на молекулярном уровне привели к тому, что мутационные повреждения, характерные для этой группы заболеваний, изучены в настоящее время гораздо полнее любых других мутаций у млекопитающих. Изучение различных генов, ответственных за талассемию, позволило многое узнать о структуре, функции и организации глобиновых генов в норме. Выяснилось, что мутации, затрагивающие различные этапы синтеза гемоглобина, могут ослаблять синтез гемоглобина ( -талассемии) или даже полностью его предотвращать ( °-тaлa e-мии) [972 1253 1238 4341] (табл. 4.17, 4.18). [c.90]

Другой тип семейства — семейство, в котором его представители находятся близко друг от друга в одной области генома, но не образуют гомогенных повторяющихся единиц. Это наиболее распространенный тип организации семейств генов. Классический пример — Р-глобиновые гены генома человека (см. рис. 11). В области размером 60 т. п. н. хромосомы 11 располагается 7 копий семейства Р-глобиновых генов. Все они несколько отли- [c.79]

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]

Первая тандемная дупликация Р-глобинового гена скорее всего произошла 200 млн. лет назад, до появления современных млекопитающих. Затем дивергировали регуляторные элементы, так что один из р-генов стал экспрессироваться на ранних стадиях развития, а другой-на поздних. Последующие тандемные дупликации происходили по-разному у разных видов млекопитающих и привели к той сложной организации генов и псевдогенов, которую мы наблюдаем сегодня. У предков современных приматов оба Р-глобиновых гена дуплицировались еще раз, хотя и не одновременно. В результате всех этих событий образовался кластер из четырех р-гло-биноподобных генов, характерный для всех приматов у человека е- и у-гены экспрессируются на ранних стадиях развития, а 5- и Р-гены- позже. Гены 7- и у-глобинов, характерные для обезьян Старого Света, возникли в результате дупликации у-генов, происшедшей примерно 20-40 млн. лет назад. Аналогичные события привели к образованию кластера а-глобиновых генов. [c.177]

Один из самых важных выводов, который можно сделать из результатов изучения геномной организации, состоит в том, что родственные последовательности ДНК часто образуют тандемные повторы. Иногда, например в случае генов рРНК или гистоновых генов, тандемно повторяются группы одинаковых генов. В других случаях в тандемы организуются такие родственные, но все же различающиеся гены, как члены мультигенных семейств глобиновых, овальбумиповых генов и генов гормона роста человека. Однако тандемные повторы встречаются не только в целых генах, они присутствуют также в их кодирующих и некодирующих участках. [c.183]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология