Интроны в генах, кодирующих белки

Уникальные последовательности генома содержат не только гены, кодирующие белки, но и последовательности ДНК, расположенные между генами, а также в составе интронов, разделяющих участки ДНК, кодирующие полипептиды. Роль некодирующих уникальных последовательностей, составляющих основную часть эукариотического генома, остается до сих пор не выясненной. [c.190]

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]

Мы уже убедились в том, что все интроны ядерных структурных генов, кодирующих белки, можно сопоставить на основе правила GT...AG так, что обнаружится гомология коротких универсальных последовательностей на границах экзон—интрон. Как уже мы рассматривали в гл. 20, каноническая, или усредненная, последовательность имеет вид [c.325]

В бактериальных клетках большинство белков кодируется одной непрерывной последовательностью ДНК, которая копируется без изменения с образованием молекулы мРПК. В 1977 г. молекулярные биологи были изумлены, обнаружив, что у больщинства эукариотических генов кодирующие последовательности (названные экзонами), чередуются с некодирующими последовательностями (названными нитронами). Для производства белка весь ген, включая и интроны, и экзоны, транскрибируется в очень длинную молекулу РНК (первичный транскрипт). Перед тем как эта молекула РНК покинет ядро, комплекс ферментов, осуществляющих процессинг РНК, удаляет у нее все последовательности интронов, делая молекулу РНК значительно короче. После завершения этой стадии процессинга РНК, которая носит название сплайсинга РНК, молекула РНК выходит в цитоплазму уже как мРНК и направляет синтез определенного белка (см. рис. 3-13). [c.131]

Б. У эукариот почти все гены, кодирующие белки, устроены сложнее. У них последовательности, кодирующие белок (экзоны), прерываются некодирующими последовательностями (интронами). На рисунке это обозначено промежутками между кодирующими участками. Редким исключением (гены без интронов) в высших клетках являются гены, кодирующие гистоны (табл. 5.1), а также псевдогены и функциональные ретрогены, появившиеся в результате обратной транскрипции молекулы мРНК (см. гл. 7). Таким образом, по матрице ДНК создается длинная [c.104]

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]

Интроны генов ядерных мРИК. Первыми были обнаружены интроны в ядерных генах, кодирующих белки. Их размер варьирует от 100 п. н. до 10 т. п. н. и более. Интроны соответствующих генов позвоночных одного вида могут отличаться друг от друга по величине и нуклеотидной последовательности в такой же степени, как два интрона из неродственных генов. Размеры экзонов в основном группируются вблизи величин 52, 140, 223 и 299 п. н., причем преобладают экзоны последней группы. В то же время известны экзоны длиной всего от 15 до 30 п. н. и, напротив, в несколько сотен или тысяч пар оснований. Наиболее характерной отличительной чертой всех интронов является наличие специфических последовательностей вблизи их 5 - (левой, или донорной) и 3 - (правой, или акцепторной) концов (т. е. на стыках интронов и экзонов, или в сайтах сплайсинга). [c.105]

Все классы генов могут иметь прерывистое строение все гены, кодирующие белки, а также гены, кодирующие рРНК, и гены, кодирующие тРНК. Интроны обнаружены также в митохондриальных генах дрожжей и хлоропластных генах. Прерывистые гены, по-видимому, присутствуют в клетках эукариот всех классов, хотя их содержание варьирует. Например, их доля среди ядерных структурных генов позвоночных может превышать таковую у грибов. [c.253]

А. В конфигурации зародышевой линии ряд очень похожих (но все-таки различных) вариабельных У-элементов лежит выше (левее) экзонов, кодирующих константную С-область. Эти У-элементы зародышевой линии (кодирующие примерно 95 аминокислот) называются неперестроенными. Между V- и С- элементами расположены О- и и-элементы (каждый кодирует короткую последовательность аминокислот). Каждый У-элемент имеет лидерную (I) последовательность, которая кодирует короткую последовательность аминокислот, сигнальный пептид. Все гены, кодирующие белки, например, антитела, предназначенные для выведения из клетки (для секреции) или для перехода в другие окруженные мембраной области клетки, имеют такие сигнальные пептиды, которые позволяют им перемещаться в нужные внутриклеточные или внеклеточные области. Интрон между I [c.108]

Типичная организация транскрипционной единицы РНК-полимеразы II показана на рис. 16.8. О существовании интронов, разделяющих смысловые участки многих генов, кодирующих белки эукариот, уже говорилось в гл. 11. Созревание первичных РНК-транскриптов, включающее удаление интронов (сплайсинг) с образованием цитоплазматических мРНК, может служить в качестве еще одного уровня контроля экспрессии генов. Было обнаружено также, что возможность альтернативного сплайсинга позволяет расширить кодирующий потенциал данной транскрипционной единицы. [c.216]

В ДНК некоторых прокариот (археобактерии), в ядре и митохондриях эукариот кодирующие области прерываются большими некодирующими ДНК-последовательностями (до 5000 пар нуклеотидов) По предложению У Гилберта (1978) кодирующие области называют экзонами, или доменами, некодирующие — нитронами Например, в генах тяжелой Н-цепи иммуноглобулинов (1д) находится не менее 4 интронов и 5 экзонов, в гене яичного белка (овальбумина)7 интронов и 8 экзонов, из 3,5 биллионов пар нуклеотидов в ДНК гаплоидного генома человека кодирующими являются менее 10% Прерывистость генов у эукариот — явление обычное, хотя известны гены, в которых подобная прерывистость не обнаружена (в генах интерферона, гистонов) [c.161]

Многие эукариотические гены (может быть, даже большинство их) обладают весьма загадочной структурной особенностью, которая состоит в том, что в их нуклеотидную последовательность вставлен участок ДНК, не кодирующий аминокислотную последовательность полипептидного продукта. Эти нетрансли-руемые вставки прерывают строго кол-линеарное соответствие между нуклеотидной последовательностью остальных участков гена и аминокислотной последовательностью полипептида, кодируемого этим геном (рис. 27-29). Такие не-транслируемые участки ДНК в генах называют вставочными последовательностями, или нитронами, тогда как участки гена, кодирующие аминокислотную последовательность полипептида, называют экзонами. Хорошо известным примером может служить ген, кодирующий единственную полипептидную цепь яичного белка,-овальбумина. На рис. 27-29 видно, что в этом гене присутствуют шесть интронов, которые разделяют ген овальбумина на семь экзонов. Видно также, что интроны в этом гене гораздо длиннее экзонов-суммарная длина всех интронов составляет 85% общей длины ДНК гена. За немногими исключениями, все изученные к настоящему времени эукариотические гены содержат интроны, которые различаются по числу, по месту расположения, а также по тому, какую часть общей длины гена они занимают. Например, ген сывороточного альбумина содержит 6 интронов, ген белка кональбумина куриных яиц -17 интронов, а ген коллагена-свыше 50 интронов. Исключение составляют гены гистонов, которые, по-видимому, не содержат интронов. [c.884]

Единственный вывод общего характера, который можно сделать на основе приведенного ограниченного объема данных, состоит в том, что функционирующие гены могут иметь прерывистое и непрерывное строение и что изменения в расположении интронов не обязательно влияют на активность генов. Гены, кодирующие одинаковые или близкие белки, не обязательно должны быть организованы в виде тандема, но могут быть рассеяны по геному в виде отдельных индивидуальных генов или, возможно, небольших кластеров. [c.279]

В экспрессирующие векторы млекопитающих уже встроены гены самых разных белков и осуществлена их экспрессия в хозяйских клетках. Иногда выход продукта увеличивался, если между промотором и клонированным геном встраивали интрон. Механизм этого феномена неизвестен. Возможно, первичный транскрипт клонированного гена содержит скрытые сайты сплайсинга, по которым вырезается часть кодирующей области клонированного гена, а при наличии дополнительного интрона сплайсинг по ним происходит с меньщей вероятностью. [c.150]

Исходно цель опытов с использованием рекомбинантных ДНК состояла в получении важных с медицинской и экономической точек зрения белков, например вакцин и межклеточных пептидных посредников (инсулина, гормона роста и оксигоцина). Идея заключалась в клонировании гена, кодирующего данный полипептид, встраивании его в плазмиду, которая реплицируется в Е. соИ таким образом, чтобы промотор Е. соИ регулировал транскрипцию, а затем в синтезе на рибосомах Е. соИ больших количеств нужного белка. Почему эта довольно прямолинейная схема оказалась сложнее, чем вначале предполагалось (разд. 7.8) Во-первых, в большинстве эукариотических генов имеются интроны, а в генах Е. соИ их нет у бактерий отсутствует механизм сплайсинга, и поэтому невозможно получить соответствующую данному эукариотическому гену мРНК. Во-вторых, из первичных продуктов трансляции многих эукариотических генов, в частности из предшественников полипептидных гормонов, может образоваться активный генный продукт лишь в результате специфического посттрансляционного процессинга, который в клетках Е. соИ не осуществляется. Наконец, успешному получению больших количеств многих эукариотических белков мешает их токсичность для бактериальных клеток, деградация бактериальными протеазами и нерастворимость в цитоплазме бактериальной клетки. [c.359]

Цель биотехнологических экспериментов часто состоит в идентификации генов, кодирующих определенные белки (структурньЕх генов). У прокариот кодирующие домены структурных генов непрерывны, а у эукариот кодирующие области (экзоны) разделены некодирующими (интронами). Соответственно при клонировании генов про-и эукариот должны применяться разные стратегии. [c.62]

Гены, кодирующие белки, как правило, содержат кодирующие области (экзоны), прерываемые одним или более интронами. Однако некоторые гены (например, гистоновые или кодирующие интерфероны) не имеют вставочных последовательностей. Число таких последовательностей сильно варьирует от гена к гену, а количество ДНК, приходящееся на долю интронов, во много раз превышает количество ДНК кодирующих областей (табл. 111.2)-у некоторых организмов в десятки раз. Как правило, нуклеотидные последовательности аналогичных экзонов, относящихся к паралогичным генам в данном геноме или к ортологичным генам в геноме разных видов, более консервативны, чем нуклеотидные последовательности соответствующих интронов. Положение интронов, как правило, фиксировано, а по длине и составу они варьируют. [c.170]

Существование у эукариот повторяющихся генов и их чередование с уникальными генами не имеют никаких аналогий у прокариот. Еще одно удивительное отличие в организации генома - присутствие у высших эукариот вставочных последовательностей практически во всех генах, кодирующих белки. Как уже обсуждалось (разд. 26.12), эти вставочные последовательности интроны) транскрибируются вместе с кодирующими последовательностями экзонами), а затем удаляются в процессе образования зрелой мРНК. Число интронов в изученных до сих пор разорванных генах колеблется от 2 до 17 (табл. 29.5 и рис. 29.27). Некоторые интроны имеют большую длину. Например, ген -глобина мыши содержит нитрон длиной 550 пар оснований, т.е. он длиннее, чем его экзоны. Два фрагмента иммуноглобулинового гена разделены еще более длинным нитроном-длиной 1250 пар оснований. В неко- [c.145]

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]

В результате мы имеем синтетическую кДНК, которая кодирует аминокислотную последовательность данного белка. Заметим, однако, что если эту синтетическую кДНК получали с эукариотической мРНК, то она не идентична природному гену этого белка, поскольку не содержит ни интронов, т. е. вставочных последовательностей, ни стартовых и терминирующих сигналов, присущих генам большинства эукариотических белков. [c.985]

Различия между сложными локусами и обычными генами D. melanogaster весьма существенны. Исследованные гены плодовой мушки в большинстве своем имеют довольно небольшие размеры они либо не содержат интронов, либо входящие в их состав интроны невелики. Напротив, сложные локусы имеют огромные размеры, и при сплайсинге их первичного транскрипта образуются молекулы РНК, длина которых на порядок меньше длины локуса. Почему локусы, ответственные за регуляцию процесса развития взрослого насекомого из личинки (эмбриональная стадия), отличаются от генов, кодирующих обычные белки [c.263]

В генах гемоглобина средний экзон кодирует домен белка, содержащий сайты, ответственные за связывание тема. Этот домен может быть предком мини-глобина, служившего переносчиком тема. Два фланговых экзона кодируют участки полипептидной цепи, окружающие продукт центрального экзона (рис. 26.28). Ген, кодирующий ADH Drosophila melanogaster, также состоит из трех экзонов, разделенных двумя интро-нами длиной 65 и 70 п. н. Один экзон кодирует участок из 140 аминокислотных остатков, ответственный за связь с коэнзимом. Более длинный интрон отделяет этот участок от элементов, детерминирующих каталитическую активность. [c.249]

Эволюция генов, кодирующих белковые домены. До сих пор мы рассматривали только изменения в аминокислотных последовательностях. Известно, однако, что белки имеют специфическую трехмерную структуру, которая обычно создается двумя или более расположенными друг за другом доменами , т. е. последовательностями с молекулярной массой в 20000, свернутыми таким образом, что количество контактов внутри домена оказывается намного больше, чем между последовательностями разных доменов. При сравнении доменов из разных белков обнаружилось, что конфор-мационное сходство распространено существенно шире, чем ожидалось на основании результатов сопоставления аминокислотных последовательностей. Белковые домены могут иметь очень похожие конформации и при отсутствии сходства в аминокислотных последовательностях. В ходе эволюции фиксация мутаций происходила только в том случае, если соответствующая аминокислотная замена не нарушала конформации белка [1979]. Согласно теоретическим расчетам, всего 200-500 доменов могли послужить основными единицами, из которых составлено громадное число различных белков, имеющихся у живьпс организмов. Как отмечалось в разд. 2.3.3, гены эукариот состоят из нескольких экзонов (экспрессируемых последовательностей ДНК), разделенных интронами (неэксп-рессируемыми последовательностями). Отдельные экзоны, по-видимому, часто содержат последовательности ДНК, кодирующие такой белковый домен. [c.19]

ГЕН, участок молекулы ДНК (у нек-рых вирусов — РНК), в к-ром закодирована информация, обеспечивающая развитие определ. признака (св-ва) у данного организма и его передачу в ряду поколений. Участки нуклеиновой к-ты, кодирующие аминокислотную последовательность белков нли последовательность оснований транспортных и рибо-сомных РНК, наз. структурными Г. Последние вместе с необходимыми для их функцион. выражения регуляторными участками объединяются в более сложные генетич. еднинцы — опероны. Многие Г. высших организмов имеют прерывистое строение кодирующие части гена (зкзоны) чередуются с некодирую1цими вставками (интронами). в Стен т Г. С., Молекулярная -енетыка, пер. с англ.. М., 1974, [c.125]

Процесс удаления интронов называется сплайсингом РНК. Сплайсинг чрезвычайно точен, он редко разрезает РНК в неправильном месте. Сейчас известно, что для обозначения границ интронов существует сигнальная последовательность, узнаваемая особым ферментным комплексом (сплайсосомой). Некоторые интроны являются рибозимами (РНК-фермента-ми), способными к самосплайсингу. Возможно, это реликты мира РНК , существовавшего много миллиардов лет назад. Часто сплайсосомы состоят из РНК и белка. Отметим один очень важный момент места сшивок (разрезаний), которые закодированы в ДНК-последовательности, разрезаются сплайсо-сомами, действующими на одноцепочечные последовательности РНК, только после транскрипции. Двухцепочечная ДНК генома никогда не разрезается в этих местах. Все гены, представленные одной копией (рис, 4.4), кодируют белки, необходимые для выполнения функций домашнего хозяйства клетки или многоклеточного организма. Именно эти гены являются предметом решения жизнь или смерть при дарвиновском отборе. Например, гены, кодирующие белковые субъединицы молекулы гемоглобина (которая переносит кислород от легких ко всем органам тела), представлены одной копией. Поврежденные молекулы, появившиеся в результате мутаций, обычно неэффективно переносят кислород и, следовательно, приводят к гибели организма или снижают его жизнеспособность. [c.103]

Ген dun e - один из самых больших идентифицированных у дрозофилы и занимает около 140 кб. В результате альтернативного сплайсинга и процессинга им продуцируется по крайней мере 8-10 молекул РНК размером от 4,2 до 5,9 кб. Один из интронов этого гена необычно велик — 79 кб, внутри него содержится по крайней мере 2 других гена Sgs-4 и Pig-1). Первый из них кодирует один из белков слюнной железы и экспрессируется в этом органе в личиночный период жизни. Второй также экспрессируется в слюнной железе, но транскрипция его осуществляется в противоположном направлении. Продукт гена dun e имеет гомологию с ФДЭ других организмов, в то же время в этом локусе присутствует также последовательность, гомологичная гену, кодирующему гормон яйцекладки у моллюска аплизии, что. вероятно, объясняет его плейотропный эффект на процессы репродукции дрозофилы. [c.244]

Мысль о том, что интроны появились в ходе эволюции очень давно соответствует современному представлению о происхождении белков методом проб и ошибок при рекомбинации отдельных экзонов, кодирующих различающиеся белковые домены. Более того, доказательства древнего происхождения нитронов были получены при изучении генов, кодирующих распространенный фермент триозофосфатизомеразу. Триозофосфатизомераза ифает важную роль в метаболизме всех клеток, катализируя центральное событие при гликолизе и глюконеогенезе-взаимопревращение глицералальдегида-З-фосфата и дигидроксиацетон-фосфата (см. рис. 2-38). Сравнивая аминокислотную последовательность этого ффмента у различных организмов, можно сделать вывод, что фермент возник еще до дивергенции прокариот и эукариот от общего предка, поскольку 46% аминокислотной последовательности у человека и бактерии идентичны. У позвоночных (курицы и человека) ген, кодирующий этот фермент, содержит шесть нитронов, причем пять из них присутствуют точно в том же месте у кукурузы. Из этого следует, что эти пять нитронов существовали в гене до того, как растения и животные дивергировали в ходе эволюции эукариот, что, как установлено, произошло 10 лет назад (рис. 10-68). [c.240]

Смотреть страницы где упоминается термин Интроны в генах, кодирующих белки: [c.987] [c.23] [c.129] [c.492] [c.181] [c.270] [c.489] [c.240] [c.202] [c.149] [c.40] [c.40] [c.405] [c.221] [c.489] [c.131] [c.141] [c.31] [c.193] [c.193] [c.490] [c.47]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология