Центромера последовательности ДНК

В результате сравнительного изучения таких карт был подтвержден принцип линейного расположения генов и установлено, что последовательность расположения генов на цитологической карте точно соответствует их последовательности на генетической карте, составленной по данным кроссинговера. Но в то же время оказалось, что относительные расстояния между генами на этих картах совпадают не по всей длине хромосомы. Так, на генетической карте в центре хромосомы гены расположены более скученно, чем на цитологической. Это показывает, что единица перекреста— величина непостоянная, она изменяется по длине хромосомы. Величина перекреста, таким образом, зависит от участка хромосомы, особенно сильно она изменяется при удалении его от центромеры. [c.112]

Поскольку с помощью методов клонирования у дрожжей были выделены все элементы, необходимые для репликации и наследования хромосом — ориджины репликации, теломеры и центромеры,— то оказалось возможным создать искусственную хромосому, состоящую из соединенных вместе двух теломер, центромеры, последовательности ARS и ДНК наполнителя , роль которой может играть ДНК с любой последовательностью, например ДНК фага лямбда. Оказалось, что искусственная хромосома поддерживается в дрожжах, причем стабильность ее наследования не намного ниже, чем стабильность собственных дрожжевых хромосом. [c.72]

Установлено, что высокоповторяющиеся последовательности в сателлитных ДНК обычно не транскрибируются Следует отметить, что сателлитные ДНК локализуются в области центромеры хромосомы (выполняет структурную функцию) Предполагается, что сателлитные ДНК произошли от мозаики последовательностей, состоящих из 9 пн в трех повторах [c.163]

А — Е. Последовательные стадии, / — центросома 2 —ядро 3 —хромосома 4 —центромера 5 —веретено. [c.26]

Элемент I состоит из последовательности в 14 п.н., кОторая с некоторыми вариациями встречается во всех центромерах. Элемент II представляет собой АТ-богатую (> 90%) последовательность из 82-89 п. н., которая обнаружена во всех центромерах. Вполне возможно, что ее функция зависит от размера, а не от точной последовательности. По своему составу этот фрагмент напоминает некоторые сателлитные ДНК высших эукариот. Элемент [c.353]

III состоит из 11 п. н. и почти полностью гомологичен во всех известных центромерах. Ни в одной из центромерных последовательностей нет открытых рамок считывания. [c.353]

Организация и возможные функции многократно повторяющихся нуклеотидных последовательностей в геноме эукариот были в 60-х годах, после их открытия, предметом активного обсуждения. Около 10% генома мыши составляет совокупность тандемно расположенных последовательностей примерно из 10 нуклеотидов, повторенных 10 раз (рис. 9.5). Эти последовательности ДНК локализованы преимущественно в окружающем центромеры гетерохроматине. Подавляющее большинство этих последовательностей, по-видимому, играют какую-то роль в структурной организации хромосом, поскольку они не транскрибируются в последовательности РНК. С другой стороны, больщинство последовательностей с не столь высокой повторностью распределены по всему геному и транскрибируются в РНК. Природа этих последовательностей активно изучается методами рекомбинантных ДНК, о которых мы расскажем в этой главе. [c.264]

Третий необходимый элемент хромосомы - это теломера, она должна присутствовать на каждом конце линейной хромосомы. Если кольцевая плазмида, содержащая участок инициации репликации и центромеру, разрывается по какому-либо сайту, она продолжит свою репликацию и останется прикрепленной к митотическому веретену, однако в последующих поколениях клеток все-таки будет утеряна. Это происходит вследствие того, что репликация на отстающей цепи требует того, чтобы перед копируемым участком имелась последовательность ДНК, которая могла бы служить матрицей для РНК-затравки (см. рис. 5-43). Так как для последних нескольких нуклеотидов линейной молекулы ДНК этих последовательностей нет, ее цепи с каждым новым циклом репликации становятся все короче. У бактерий и вирусов хромосома имеет кольцевую форму, и поэтому подобные затруднения при окончании репликации не возникают. Эукариотические клетки, хромосомы которых линейны, обзавелись специальной теломерной последовательностью ДНК. Это простая повторяющаяся последовательность нуклеотидов, которая периодически наращивается специальным ферментом (см. разд. 9.3.5). [c.96]

Рис. 9-4. Функционирование трех элементов последовательности ДНК. необходимых для образования стабильных линейных эукариотических хромосом. Теломерные последовательности предотвращают укорачивание хромосом, которое без них происходило бы при каждом цикле репликации ДНК. Центромеры служат для выстраивания молекул ДНК на митотическом веретене в ходе М-фазы. Точки начала репликации

Реплицированные хромосомы прикрепляются к митотическому веретену с помощью структур, называемых кинетохорами, В начале М-фазы каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, спаренных по всей их длине, но соединенных главным образом возле их центромер-специализированных последовательностей ДНК, необходимых для расхождения хромосом. В поздней профазе на каждой центромере [c.445]

Важное значение для понимания временной организации репликативных процессов имеет тот факт, что блоки конденсированного гетерохроматина, в том числе участки вблизи центромеры, остающиеся конденсированными на протяжении всей интерфазы, реплицируются на поздних этапах фазы 8. Таким образом, поздняя репликация, по-видимому, связана с особенностями упаковки данной ДНК в хроматине. Важным примером может служить неактивная Х-хромосома у самок млекопитающих. Вся эта хромосома реплицируется только в конце фазы 8, тогда как репликация ее активного гомолога происходит на протяжении всей этой фазы. Хотя обе эти хромосомы содержат идентичные последовательности ДНК, только неактивная Х-хромосома конденсирована в гетерохроматин (разд. 8.5.3). Таким образом, порядок, в котором активируются точки начала репликации, должен определяться (по крайней мере отчасти) структурой хроматина в этих участках. Имеющиеся данные позволяют предполагать, что первыми реплицируются те области генома, где хроматин в интерфазе наименее конденсирован и, следовательно, наиболее доступен для репликационного аппарата. [c.166]

Рис. 11-52. Одна из многих возможных схем, объясняющих прочную связь сестринских хроматид в метафазе и их внезапное разделение в анафазе. Каков бы ни был истинный механизм этого явления, центромерная ДНК должна обладать двумя особыми свойствами 1) быть способной организовать кинетохор и 2) оставаться спаренной со своим гомологом в сестринской хроматиде до начала анафазы. Недавно с помощью метода, использующего рекомбинантные ДНК, из различных центромер дрожжей были выделены молекулы ДНК. Оказалось, что свойства центромеры определяются последовательностью ДНК длиной менее 1000 пар оснований.

Один из таких факторов — негистоновые белки, узнающие и прочно связывающиеся с определенными последовательностями ДНК. Например, в центромерах у дрожжей, т. е. в областях хромосом, с которыми при митозе взаимодействуют нити веретена, располагаются белки, прочно связывающиеся с отрезком ДНК около 150 п. н. длиной. Этот участок ДНК полностью защищен от действия нуклеаз. Непосредственно рядом с ним, в обе стороны от защищенного участка, нуклеосомы строго фазированы, занимая лишь одно положение. Этот феномен можно обозначить как феномен стенки . Чем ближе к стенке, тем более фазированы нуклеосомы. [c.99]

Рис. 17.23. Наследование гена sex-reversed у мышей. А. Профаза мейоза в сперматогенезе у самца мыши генотипа XY sxr. Аномальная У-хромосома имеет последовательности, гибридизующиеся с сателлитной ДНК змей вблизи центромеры и у конца (выделены цветом). Концевое спаривание хроматид X и Y, вероятно, происходит нормально. В данном случае такое спаривание может привести к кроссинговеру, в результате которого терминальные гены, определяющие мужской пол.

Для того чтобы определить положение нуклеосом в клетках, нужно обработать их ферментом или реагентом, вносящим разрывы в ДНК, а затем изучить защищенные от воздействия участки методом, аналогичным футпринтингу ДНК (см. разд. 4.6.6). Хотя большинство нуклеосом. по-видимому, расположены случайным образом, известны поразительные примеры из неслучайного расположения. Так, у дрожжей Sa haromy- es erevisiae 15 нуклеосом строго фиксированным образом окружают ДНК центромеры (последовательность EN) (разд. 13.5.3). Единственный сайт локализации имеет и нуклеосома, связанная с очень маленьким по размеру геном 5S-pPHK. Известно также, что по крайней мере одна нуклеосома расположена перед точкой начала синтеза РНК -глобина. [c.112]

Известно, что в мейозе и в митозе хромосомы упорядоченно расходятся по дочерним клеткам с помощью аппарата веретена, микротрубочки которого обеспечивают растягивание дочерних хромосом или гомологов к разным полюсам. Микротрубочки веретена прикрепляются к специальному участку хромосомы — кинетохору. Это белковый комплекс, который собирается на специализированной последовательности хромосомной Ц.НК — центромере. Молекулярные основы функционирования кинетохора пока не ясны. Методы молекулярного клонирования позволили выделить центромеры хромосом дрожжей. Вставление этих последовательностей в способные реплицироваться молекулы ДНК обеспечивает правильную сегрегацию последних в митозе у дрожжей. В случае дрожжей-сахаромицетов центромеры оказались сравнительно короткими (100—200 п. н.) сегментами ДНК. Центромеры делящихся дрожжей значительно больше (несколько тысяч п. н.) и, видимо, напоминают своим строением центромеры высших эукариот. Механизм упорядоченной сегрегации хромосом эукариот станет понятен, когда выяснится, как связанные с центромерой кинетохорные белки взаимодействуют с аппаратом веретена. [c.72]

Как можно убедиться, процесс мейоза в принципе несложен и заключается в двух последовательных делениях ядра, при которых хромосомы удваиваются только один раз. Однако в своих деталях мейоз представляет сложное явление и у разных организмов идет несколько различными путями. Наиболее сильные отклонения от нормального течения мейоза наблюдаются у тех организмов, хромосомы которых не имеют обособленной центромеры в этом случае центромерными свойствами обладает хромосома по всей своей длине. Такие случаи известны у некоторых насекомых и у явнобрачных растений рода Ьиги1а. [c.104]

Области, находящиеся по обеим сторонам от центромеры, часто богаты сателлитными последовательностями ДНК и могут содержать значительное количество конститутивного гетерохроматина. В отличие от интерфазного хроматина гетерохроматин не сразу заметен в митотических хромосомах, но его можно увидеть, используя метод С-окрашивания. На рис. 28.10 видны тем-ноокрашенные области в районе всех центромер. Это свойство (так же, как и характерные черты интерфазного гетерохроматина) связано не с какими-то особенностями сателлитной ДНК, а зависит от белков, специфически присутствующих в этом месте. Конститутивный гетерохроматин, вероятно, не связан непосредственно с механизмом деления, так как он не всегда обнаруживается рядом со всеми центромерами. [c.352]

Какое свойство центромеры прямо связано с механизмом расхождения хромосом Внутри центромеры можно увидеть темноокрашивающееся волокнистое образование с диаметром или длиной около 400 нм. Это вещество называют кинетохором. Кинетохор-это различимая структура, которая, по-видимому, непосредственно прикрепляется к микротрубочке. Обычно считают, что некая специфическая последовательность ДНК определяет место формирования кинетохора на хромосоме. У хромосом разных организмов структуры кинетохоров сильно варьируют, что затрудняет анализ их функции. Однако было показано, что кинетохоры содержат ДНК поэтому можно предполагать, что кинетохор образуется непосредственно на соответствующей последовательности хромосомы. [c.352]

Если за расхождение хромосом отвечает последовательность ДНК в центромере, то любая молекула ДНК, имеющая эту последовательность, будет надлежашцм образом двигаться в процессе клеточного деления, тогда как ДНК без этой последовательности утратит такую способность. Это предсказание было использовано для выделения центромерной ДНК у дрожжей S. erevisiae. У хромосом дрожжей нет заметно выраженных кинетохоров, как у хромосом высших эукариот. В то же время митотическое деление и расщепление в мейозе происходят с помощью аналогичных механизмов. [c.352]

Другим способом использования доступных центромерных последовательностей может быть их модификация in vitro с последующим введением в дрожжевые клетки, в которых они могут заменить соответствующие центромеры хромосом. Если хромосомная центромера заменена fiN-фрагментом, из которого удалены консервативные последовательности, то соответствующая хромосома ведет себя в митозе, как ацентрический фрагмент она не может нормально сегрегировать. Это прямо показывает, что С ЛГ-фрагмент действительно несет информацию, необходимую для функционирования центромеры. [c.353]

Нуклеотидная последовательность обоих участков EN3 и EN И определена. Эти участки не содержат протяженных областей гомологии. Существует несколько коротких гомологичных участков, а также (А-Т)-богатые области равной длины. На рис. 28.11 показаны консервативные последовательности этих двух участков. Важное значение имеет, очевидно, то обстоятельство, что в обеих центромерах короткие гомологичные участки расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Ни в одной из центромер не обнаружено открытых рамок считывания. Существует некоторое сходство между этой последовательностью и определенными последовательностями сателлитной ДНК у высших эукариот. Эти участки можно будет использовать для получения делеций и других изменений, необходимых для того, чтобы непосредственно установить, какие именно свойства центромеры обеспечивают выполнение ее функций. [c.353]

Подобные структурные изменения хроматина могут происходить у дрожжей в области центромеры. В данном случае кажется вероятным, что вместо видимого кинетохора сама нить хроматина вьшолняет функцию центромеры. Строение центромерной области было исследовано методом непрямого концевого мечения с использованием коротких фрагментов ДНК в качестве зОпдов. С помощью зондов были идентифицированы два сверхчувствительных к ДНКазе I сайта, локализованные с обеих сторон от областей I и III. Это короткие консервативные последовательности центромерной ДНК, приведенные на рис. 28.11. Область размером 220-250 п.н. между двумя сверхчувствительными сайтами защищена от нуклеазного расщепления. [c.392]

Инверсия. В одном из участков хромосомы гены расположены в последовательности, обратной по сравнению с нормальной. Инвертированный участок хромосомы может включать или не включать центромеру в первом случае инверсия называется перицентрической (т.е. охватывающей центромеру), а во втором-парацентрической (т.е. околоцентромерной ). [c.34]

Инверсией называют поворот на 180° отдельных участков хромосомы при этом ни число хромосом, ни число генов в каждой хромосоме не меняются. Если последовательность генов в исходной хромосоме обозначить AB DEF и инверсии подвергся участок B D, то в новой хромосоме гены будут расположены в последовательности AD BEF. При пе-рицентрических инверсиях центромера входит в состав инвертированного участка, при парацентрических инверсиях-лежит вне его (рис. 21.2). [c.43]

Для того, чтобы молекула ДНК могла сформировать активную хромосому, она должна обладать способностью реплицироваться, разделяться при митозе и сохраняться в ряду клеточных поколений. Применение метода рекомбинантных ДНК к клеткам дрожжей позволило вьщелить и определить те элементы, которые превращают последовательность нуклеотидов в хромосому. Два из трех этих элементов были идентифицированы при изучении небольших кольцевых молекул ДНК, самостоятельно реплицирующихся в клетках дрожжей Sa haromy os erevisiae. Оказалось, что для репликации такой молекулы необходима специальная последовательность, которая выполняет роль участка инициации репликации ДНК (называемого также точкой начала репликации). В каждой хромосоме дрожжей таких участков несколько. Второй элемент, необходимый для функционирования последовательности ДНК как хромосомы, называется центромерой. Центромера соединяет содержащую ее молекулу ДНК с митотическим веретеном во время М-фазы (см. разд. 13.5.3). В каждой хромосоме дрожжей имеется только одна центромера. Если участок, выполняющий роль центромеры, встроить в плазмиду, то при делении каждая дочерняя клетка дрожжей обязательно получит одну из двух копий вновь реплицировавшейся молекулы плазмидной ДНК. [c.96]

Таким образом, потерянная теломерная ДНК восстанавливается, что дает возможность линейной хромосоме реплицироваться полностью. На рис. 9-4 представлены схемы действия трех элементов последовательности ДНК, которые обеспечивают стабильность линейной хромосомы в клетке дрожжей. Но-видимому, такие же элементы необходимы и для поддержания стабильности хромосом в клетках человека. Однако до сих пор участки инициации репликации ДНК и последовательности центромер человека охарактеризованы далеко не полностью, а соответствующие дрожжевые последовательности в клетках высших эука-риот, как оказалось, не функционируют. [c.97]

Ген - это последовательность нуклеотидов, представляющая собой единицу активности для образования молекулы РНК. Хромосома состоит из одной-единственной невероятно длинной молекулы ДНК, содержащей множество генов. В молекуле хромосомной ДНК имеются и другие типы нуклеотидных последовательностей, необходимых для ее функционирования сайт инициации репликации и теломера (они обеспечивают репликацию молекулы ДНК), а также центромера (она служит для прикрепления ДНК к митотическому веретену). Гаплоидный геном человека сооержит 5x7 нуклеотиОных пар, которые распределены межоу 22 различающимися аутосомами и 2 половыми хромосомами По-видимому, лишь несколько процентов этой ДНК кодируют белки. [c.118]

У дрозофилы в виде гетерохроматина организованы как хроматин центромеры, так и случайно разбросанные короткие участки. Подобные гетерохроматиновые области нелореплицируются на ранних стадиях синтеза ДНК. т. е. в тот период, когда происходит образование политенной хромосомы. Таким образом, эти последовательности в политенных хромосомах представлены в относительно меньших количествах. Биохимические особенности этого типа гетерохроматина можно изучать на молекулярном уровне, проводя связывание с антителами, выявляющими белки хромосом, которые присутствуют только в гетерохроматине (рис. 9-54). Перспективным для биохимического анализа гетерохроматина представляется и клонирование генов, кодирующих специфические для него белки. [c.132]

Рис. 13-52. Последовательность ДНК в типичной центромере дрожжей Sa haromy es erevisiae Представленной здесь последовательности достаточно, чтобы обеспечить правильное расхождение хроматгш она служит для сборки белков кинетохора. к которым

Другим примером могут служить тесно сцепленные глобиновые Р- и 5-цистроны (разд. 4.3). В этом случае неравный кроссинговер может породить мутанты типа Лепоре (рис. 4.51), а также Х-сцепленные гены цветоощущения [825а]. Кроме того, имеется много примеров умеренно и высокоповторяющихся последовательностей ДНК, внутри которых возможен неравный кроссинговер. Гены рибосомных РНК, локализованные внутри районов ядрышкового организатора, имеют около 300-400 идентичных копий с заметной вариацией. На первый взгляд такая ситуация обеспечивает наилучшие условия для неравного кроссинговера. Однако эти гены локализованы близко к центромере акроцентрических хромосом, где кроссинговер вряд ли происходит. [c.229]

Что удерживает хроматиды вместе до начала анафазы Это пока не известно, но есть предположение, что последовательность ДНК, определяющая центромеру, должна кодировать специальный сигнал, блокирующий ее собственную репликацию в фазе S. В таком случае нереплицированная ДНК центромеры не позволяла бы хроматидам расходиться, а запуск ее решшкации приводил бы в конце концов к разделению хроматид в анафазе (рис. 11-52). [c.184]

Рис. 52. Колебательные движения центромер в течение метафазы в эндосперме НаетапШиз (горизонтальные линии обозначают положение экватора), каждый ряд точек соответствует последовательным положениям одной центромеры, нанесенной на график по данным микрокинофильма. А—Ж — хромосомы и графики их движения. Хромосома Ж задержалась у одного полюса и в конце концов движется к экватору, остальные совершают колебательные движения.

При использовании метода MGT образуются реципиентные клетки, содержащие фрагменты донорных хромосом в некоторых случаях они встраиваются в геном реципиента, иногда реплицируются самостоятельно. Невозможно выделить параметр, контролирующий размеры передаваемого фрагмента, и в большинстве экспериментов получаются клоны, содержащие донорный материал в широком диапазоне. Мы детально анализировали введенные фрагменты во всех случаях. В них наблюдались перестройки это либо внутренние делеции, либо пере-обогащение альфоидными последовательностями из области центромеры [12, 21]. Внутренние делеции описаны также другими авторами [22]. [c.26]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология