Гены глобина

Зная строение глобиновых генов у представителей различных видов, можно, наконец, проследить за эволюцией существующих в настоящее время глобиновых генов от одного гена-предка. Современное представление об эволюционном происхождении генов глобина проиллюстрировано на рис. 21.6. [c.274]

Определение нуклеотидных последовательностей в составе гомологичных генов (например, генов глобинов), кодирующих полипептиды со сходным строением и функцией у одного или разных организмов, показало, что наибольшим изменениям в эволюции подвергались интроны, а не экзоны. В интронах обнаружены встав ки, делеции и другие перестройки, в то время как последователь ности экзонов оказываются значительно более консервативными Изменения в нуклеотидных последовательностях экзонов часто обу словлены лишь отдельными нуклеотидным заменами. Эти наблю дения также можно истолковать в пользу представлений о том, что [c.194]

На основе различий, существующих между кластерами генов глобина у разных млекопитающих, можно сделать вывод о том, что дупликации, за которыми следуют (иногда) изменения генов, играли важную роль в эволюции каждого кластера. Наличие делеций при различных формах талассемии человека свидетельствует о том, что неравный кроссинговер продолжает осуществляться в обоих кластерах глобиновых генов. В результате каждого такого события возникают как дупликация, так и делеция. Попытаемся проследить за судьбой двух рекомбинантных локусов в популяции. Делеции в принципе могут возникать в результате рекомбинации между гомологичными последовательностями, расположенными в одной и той же хромосоме. Это не влечет за собой соответствующей дупликации. [c.273]

Гены глобинов организованы в виде кластеров [c.269]

Использование часов для изучения эволюции генов глобина [c.276]

Фрагменты ДН К (один из них с геном глобина) [c.343]

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]

Транспорт кислорода по кровяному руслу-основная жизненная функция в царстве животных-кодируется древним семейством генов. Основной компонент эритроцита клетки-белок-тетрамер глобин, который при связывании с (железосодержащим) гемом образует гемоглобин. Для ряда организмов были исследованы гены, кодирующие полипептидные цепи глобина. Все функционально активные гены глобина имеют сходную в общих чертах структуру и включают три экзона, как было показано ранее на рис. 20.16. Мы пришли к выводу о том, что все гены глобина произошли от общего гена-предка (гл. 20). Поэтому, проследив за развитием индивидуальных генов глобина в пределах одного вида и у представителей разных видов, можно многое узнать об общих механизмах эволюции систем генов. [c.268]

Гены, разорванные интронами, возникли достаточно давно. Так, например, общин план строения генов -глобина из двух интронов и трех экзонов очень сходен у всех животных, дивергнро- [c.191]

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]

Рис. 30.8. В хроматине 14-дневных клеток эритроидного ряда Р-глобиновый ген взрослого типа высокочувствителен к ДНКазе 1, ген эмбрионального Р-глобина чувствителен, а ген овальбумина нечувствителен. В 5-дневных клетках ген эмбрионального глобина высокочувствителен, ген глобина взрослого типа чувствителен, а ген овальбумина нечувствителен.

У козы имеется семь Р-подобных генов глобина (не показанных на рисунке) два гена эмбриональных гемоглобинов, один ген гемоглобина плода, два гена гемоглобинов взрослых и два псевдогена. [c.269]

Осуществление неравного кроссинговера в кластере глобиновых генов человека подтверждается природой некоторых форм талассемии. Талассемия может возникнуть в результате любой мутации, нарушающей синтез либо а-, либо Р-глобина. В зависимости от степени наблюдаемого нарушения талассемию подразделяют на а - и реформы (когда отсутствует сколько-нибудь заметный синтез цепей одного из этих типов) или и Р" -формы (когда снижен уровень синтеза цепей). Талассемия была обнаружена у больных, страдающих анемиями (наиболее распространенными в определенных популяциях людей, например среди жителей Средиземноморья). Многие а°-и р°-формы талассемии возникают в результате делеций части соответствующего кластера генов глобина. По крайней мере в некоторых случаях концы участков, подвергающихся делециям, находятся в гомологичных областях, что в точности соответствует предположению об их возможном возникновении в результате неравного кроссинговера. [c.272]

Рис. 20.26. Экзонная структура генов глобина соответствует функции белков, но в центральном домене леггемоглобина имеется дополнительный интрон.

Соответствующие данные приведены в виде графика на рис. 21.7, где показано, что часы дивергенции сайтов замещения генов глобина имеют среднюю скорость около 0,096% за 1 млн. лет или ЕЭВ, равную 10,4. С учетом неточностей в определении времени дивергенции видов результаты хорошо подтверждают предположение о линейности часов. [c.276]

Это эволюционное древо объясняет, как произошло разделение генов глобина на классы. Причины возникновения дупликаций индивидуальных генов, обозначенных кружками, не известны. Время дивергенции генов не установлено. [c.277]

Последовательность, содержащая мутировавший сайт, практически идентична последовательности, содержащей границы сплайсинга мутация приводит к тому, что шесть из семи оснований оказываются гомологичными. (А различающееся основание занимает положение, в котором и в нормальных сайтах сплайсинга других Р-подобных генов глобина находятся разные нуклеотидные основания.) Обратите внимание на то, что последовательность, состоящая из семи нуклеотидов, захватывает и область справа от сайта сплайсинга, не входящую в состав участка универсальной последовательности правой границы экзон—интрон. [c.328]

Тот факт, что только небольшая часть генома представлена в виде гяРНК (скажем, менее 5% в случае клеток млекопитающих), указывает на первостепенную роль регуляции транскрипции в экспрессии генов. Нам известно, что некоторые гены транскрибируются только в тех клетках, где они экспрессируются. Два примера такого рода-гены глобина (которые транскрибируются только на определенных стадиях развития клеток эритроидного ряда) и гены овальбумина (которые транскрибируются только при воздействии эстрогенов на яйцеводы кур). Ко- [c.336]

Каковы временные отношения между приобретением состояния чувствительности к ДНКазе и началом процесса транскрипции Хотя мы и располагаем некоторыми данными, полученными на системе глобина курицы, их нельзя четко интерпретировать. Клетки эритроидного ряда 5-дневного эмбриона продуцируют только эмбриональный глобин, тогда как эритроидные клетки 14-дневного эмбриона производят глобины взрослого типа. Однако в клетках 5-дневных эмбрионов гены глобинов обоего типа (эмбрионального и взрослого) чувствительны к ДНКазе I (хотя, как видно из рис. 30.8, гены эмбрионального глобина более чувствительны). Аналогично в клетках 14-дневных эмбрионов ген взрослого глобина высокочувствителен (более чувствителен, чем в 5-дневных клетках), а ген эмбрионального глобина проявляет промежуточную чувствительность. [c.383]

ДНК сверхчувствительных сайтов активных генов глобина у кур расщепляются нуклеазой S1, субстратом которой служит одноцепочечная ДНК. Исходя из этого, было высказано предположение, что само состояние двухцепочечной ДНК в сверхчувствительном сайте может быть модифицировано. [c.391]

Все ли гены глобина входят в состав кластеров В каждом геноме все активные гены глобина относятся к а-и Р-кластерам, иногда вместе с псевдогенами. В геноме мыши было обнаружено несколько дополнительных псевдогенов, не входящих в состав кластеров. а-Кластер состоит из одного эмбрионального и двух взрослых генов. Два таких псевдогена располагаются в разных хромосомах. Могут обнаруживаться также и другие псевдогены. Их возникновение, по-видимому, было обусловлено транслокациями, в результате которых произошло удаление гена от кластера. [c.270]

После частичного деметилирования в результате воздействия 5-азацитидина активируются не все гены. Например, неактивные тканеспецифические гены глобинов не начинают транскрибироваться, несмотря- на сильное деметилирование. Вероятно, деметилирование отдельных участков гена может быть необходимым, но не достаточным для обеспечения активной экспрессии гена. [c.220]

Микроинъекцию клонированных генов проводят в один или оба пронуклеуса только что оплодотворенной яйцеклетки мыши. После инъекции яйцеклетку немедленно имплантируют в яйцевод приемной матери или дают возможность развиваться в культуре до стадии бластоцисты, после чего имплантируют в матку. Таким образом были инъецированы гены интерферона и инсулина человека, ген глобина кролика, ген тимидинкиназного вируса герпеса и кДНК вируса лейкемии мышей. Выживает обычно от 10 до 30 % яйцеклеток, а доля мышей, родившихся из трансформированных яйцеклеток, составляет от нескольких до 40 %. [c.127]

А—электрофореграмма продуктов расщепления ДНК 1-бактериофагов H Gt (t, 3) и Н Оз (2, 4), содержащих встроенные фрагменты гена -глобина человека длиной 15 000 пар оснований, рестриктазами E oRl (1, 2) и Pst 1 (3, 4). Электрофорез проводили в пластинках 0,8%-ного агарозного геля в 40 мМ трис-буфере, содержащем 5 мМ ацетат натрия и 1 мМ ЭДТА и доведенном до pH 7.4 путем добавления уксусной кислоты. Для обнаружения полос гель обрабатывали раствором бромистого этидия (0,5 мкг мл) и фотографировали при УФ-освещении. [c.186]

Б — результаты молекулярной гибридизации фрагментов ДНК, перенесенных на диазо-бензилоксиметилцеллюлозу, с Р-меченной плазмидой JW102, содержащей последовательность кДНК й-глобина человека. Гибриды обнаруживала с помощью радиоавтографии (рентгеновскую пленку предварительно засвечивали импульсной вспышкой), а—ж обозначены полосы, которые отвечают фрагментам ДНК, содержащим участки гена -глобина. [c.186]

Гены глобинов миоглобина и легглобинов вместе образуют глобиновые суперсемейство-набор генов, происшедших от общего предка. [c.265]

У мыши, по-видимому, имеется по меньшей мере девять р-подобных генов глобина. К настоящему времени обнаружены семь генов. К ним относятся два р-гена гемоглобина взрослых, причем уровень экспрессии гена pInaJor уровень экспрессии гена р ° . Нуклео- [c.269]

Кластеры генов глобина могут иметь меньшие размеры и не содержать псевдогенов. Кластер р-глобиновых генов цыпленка имеет в длину менее 14 т.п.н. и, по-видимому, включает только четыре функционально активных р-подобных гена. Два эмбриональных гена располагаются снаружи, а два взрослых-внутри, так что между порядком экспрессии гена и его расположением корреляции нет. [c.270]

Некоторые псевдогены имеют в целом такую же структуру, как и функционально активные гены, с обычным расположением последовательностей, соответствующих экзонам и интронам. Они становятся неактивными в результате мутаций, нарушающих одну или все стадии экспрессии гена. Эти изменения могут проявляться в виде нарушения инициирования транскрипции, препятствовать осуществлению сплайсинга на границах экзон—интрон или приводить к преждевременному терминированию трансляции. Обычно псевдоген несет несколько вредных мутаций, вероятно, потому, что ген, однажды перестав быть активным, стал объектом для дальнейшего накопления мутаций. Такие псевдогены были обнаружены во многих системах генов, включая гены глобинов, иммуноглобулинов, антигенов гистосовместимости и т.д. [c.278]

Такая точка зрения может повлечь за собой следующий вопрос следует ли рассматривать в таком же свете несколько более длинные последовательности, находящиеся между индивидуальными генами, например в кластере глобиновых генов Однако между этими двумя случаями имеется важное различие. Все межгенные промежутки в кластере генов глобина различаются, тогда как нетранскрибирующиеся спейсеры кластера тандемных генов повторяются вместе с генами. [c.289]

Изменения в чувствительности генов глобинов эмбрионального и взрослого типов обсуждаются ниже в тексте. (Данные любезно предоставлены Harold Weintraub.) [c.382]

Оказывается, что расщепление до кислоторастворимого состояния только 10% общей ДНК приводит к исчезновению более 50% ДНК активных генов. Следовательно, можно предположить, что при таком расщеплении происходит преимущественная деградация активных генов. Исчезновение активных генов можно подтвердить прямым сравнением судьбы двух генов, активного и неактивного. На рис. 30.8 показано, что происходит с генами (3-глобина и с геном овальбумина в хроматине, выделенном из куриных эритроцитов (в этом хроматине гены глобинов экспрессируются, а ген овальбумина неактивен). Рестрикционные фрагменты, соответствующие генам (3-глобина, быстро теряются, тогда как фрагменты, представляющие ген овальбумина, расщепляются незначительно. (Ген овальбумина фактически деградирует с той же скоростью, что и вся ДНК, хотя это и не следует из показанного на рисунке анализа ранних стадий реакции методом блотт-гибридизации. Противоположная картина наблюдается в ткани яйцевода, в которой преимущественно деградирует ген овальбумина, тогда как глобиновые гены устойчивы, как весь остальной хроматин. Это коррели- [c.382]

Характерна ли преимущественная чувствительность только для достаточно активных генов, таких, как гены глобинов и овальбумина, или для всех активных генов Эксперименты, в которых использовали зонды для кДНК, соответствующие популяции всей клеточной мРНК, свидетельствуют о том, что все активные гены предпочтительно чувствительны к ДНКазе I независимо от того, кодируют ли они часто или редко встречающиеся мРНК. (Однако они могут различаться по степени чувствительности.) Поскольку редко экспрессируемые гены в любой момент времени, вероятно, содержат небольшое число активно транскрибирующей РНК-полимеразы, то очевидно, что чувствительность к ДНКазе I не является результатом акта транскрипции, а присуща готовым к транскрипции генам. [c.382]

Один из этих двух белков (либо HMG14, либо HMG17) эффективен сам по себе. Добавления примерно одного моля HMG достаточно для того, чтобы придать чувствительность каждой из 10-20 нуклеосом, выделенных из общей массы хроматина. Из этого следует, что HMG может выбирать соответствующую мишень в препарате хроматина. Такое же соотношение остается и для активно транскрибируемых генов, таких, как ген глобина, и для редко транскрибируемых. [c.383]

Метод трансфекции успешно применяется для введения генов в геном животных (рис. 38.14). Плазмиды, несущие интересующий исследователей ген, вводятся в зародышевый пузырек (ядро) ооцита мыши или в пронуклеус оплодотворенного яйца. Затем это яйцо имплантируется самке. Таким образом, были введены гены глобина и гибридные гены, содержащие промотор для металлотионеина, который сцеплен с кодирующей последовательностью тимидинкиназы. Промотор МТ ведет происхождение от природного гена мыши его присутствие можно определить по способности отвечать на обычную индукцию тяжелыми металлами или глюкокор-тикоидами (ответ определяют по активности тимидинкиназы). [c.501]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология