Гены коллагена

При изучении любого белка, играющего какую-то роль в функционировании организма, мы всегда сталкиваемся с генетическими проблемами. В случае коллагена возможность вредных мутаций повышается, поскольку этот белок кодируется больше чем одним набором генов - . Было идентифицировано по меньшей мере четыре типа коллагена, характеризующихся вполне определенными различиями на молекулярном уровне, и было показано, что различные гены коллагена по-разному проявляют себя в разных тканях. Например, молекулы коллагена хрящей состоят преимущественно из трех идентичных а-цепей, отличающихся по аминокислотной последовательности от а1- и а2-цепей коллагена сухожилий и костей. Коллаген кожи маленьких детей и коллаген клапанов сердца и крупных артерий содержат полипептидные цепи двух других типов. [c.500]

Самым ярким примером удлинения генов посредством тандемных дупликаций служит ген коллагена а 2(1). Коллаген-это основной струк- [c.246]

Точковые мутации служат для гонкой подстройки генома, но долговременный эволюционный процесс должен быть связан с более радикальными генетическими изменениями. Эту функцию выполняет генетическая рекомбинация, с ее помощью геном может увеличиваться или уменьшаться (при дупликации или делеции), а его части могут перемещаться из одной области в другую, образуя новые комбинации. Составляющие части генов (их экзоны и регуляторные элементы) могут перемешиваться, давая начало новым белкам, обладающим совершенно новыми функциями. Кроме того, если какой-либо ген представлен в геноме двумя копиями, одна из них может подвергнуться мутации, что приведет к дивергенции копий и их специализации для едва различающихся функций. Таким путем геном как целое постепенно усложняется и совершенствуется. Например, у млекопитающих почти каждый ген существует в нескольких вариантах разные гены актина - для различных типов сократительных клеток, разные гены родопсина - для восприятия различных цветов, разные гены коллагена - для различных типов соединительных тканей и так далее. Экспрессия каждого гена регулируется строго и специфически. Изучение последовательностей ДНК показывает, что многие гены, даже значительно отличающиеся друг от друга, могут иметь родственные модульные области. Так например, определенная часть генов родопсина имеет общего предшественника с рядом генов, кодирующих некоторые гормоны и рецепторы (см. разд. 12.3.13) эта общая последовательность, вероятно, присутствует и в других белках (см. разд. 3.3.8). [c.236]

Ряд заболеваний связан с нарушением синтеза коллагена. Основная причина — мутации. Гены коллагена широко представлены в разных хромосомах, они очень большие, имеют много коротких экзонов, между которыми располагаются большие интроны. [c.166]

A. Мутации в генах коллагена. [c.168]

B. Дефект какого типа в гене коллагена, делеция или точковая мутация, с большей вероятностью является доминантным (т.е. приводит к проявлению мутантного фенотипа у гетерозиготы) [c.268]

Исследуемый ген Гены коллагена [c.272]

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]

Иногда процесс эволюционирования гена может включать и дупликацию экзонов, в результате которой в составе белка оказываются повторяющиеся последовательности. Например, в гене коллагена цыпленка экзон размером 54 п. п., по-видимому, повторяется несколько раз. (В то же время в гене коллагена D. melanogaster имеется только два больших экзона.) [c.264]

Интрон-экзонная структура характерна для ядерных генов эукариот, а также для генов, локализованных в органеллах эукариотической клетки, например в митохондриях, и не обнаружена или по меньшей мере очень редка у прокариот. Количество интронов в разных генах, а также их длина сильно различаются. Число интронов колеблется от О (в генах, контролирующих гистоны) до 51 (в структурном гене коллагена). Длина интрона варьирует от нескольких пар оснований (в генах тРНК дрожжей) до нескольких тысяч пар оснований (в генах для рРНК нейроспоры). [c.482]

Некоторые гены эволюционировали лутем тандемной амплификации одного-единственного экзона. В качестве примера можно привести гены коллагена и а-фето-протеина млекопитающих (разд. 9.4.а). [c.17]

Рис. 14-13. Анализ мРНК контрольных (к) и мутантных (м) зародышей (задача 14-15). РНК выделена из нормальных и мутантных гомозиготных зародышей, разделена в геле и подвергнута гибридизации с радиоактивно меченной ДНК исследуемого гена и клонов гена коллагена. Числа указывают размеры мРНК в т. п. н. На нескольких дорожках видны две полосы гибридизованной РНК для некоторых генов эукариотических клеток характерно образование множественных форм мРНК.

При последующей работе вы обнаруживаете, что мРНК, соответствующая поврежденному гену, вырабатывается только фибробластами, миобластами и хондроцитами. Кроме того, вы устанавливаете, что эта мРНК появляется в заметных количествах на 12-й день и затем ее уровень существенно повышается по мере развития. Все эти факты-уровень экспрессии, типы участвующих в этом клеток и разрыв кровеносных сосудов - заставляют вас заподозрить, что дефектный ген кодирует коллаген или какой-то другой компонент внеклеточного матрикса. В соответствии с этим вы берете у других исследователей несколько клонов гена коллагена и используете их для анализа мРНК от 12-дневных нормальных и гомозиготных мутантных зародышей (см. рис. 14-13). [c.272]

A. При анализе гена коллагена а 1(1) исследуемого гена получаются идентичные наборы фрагментов мРНК, следовательно, весьма вероятно, что исследуемый ген является геном коллагена а 1(1). Разумеется, хотелось бы убедиться в этом, показав, что тестируемый зонд гибридизуется непосредственно с зондом а 1(1). [c.496]

Основные клинические характеристики синдрома Элерса-Данло обусловлены врождённой гиперрастяжимостью соединительной ткани в связи с нарушениями синтеза коллагена, обусловленными му- тациями в разных генах коллагена. Иден-[ тифицировано (клинически, биохимичес- [c.134]

Внеклеточный матрикс может влиять на дифференцированное состояние соединительнотканных клеток как физическим, так и химическим путем. Это было показано в исследованиях на хрящевых клетках (хондроцитах), растущих в культуре. При надлежащих условиях эти клетки размножаются и поддерживают свой дифффенцированный статус, синтезируя на протяжении многих клеточных поколений большие количества весьма характерного хрящевого матрикса, которым они сами себя окружают. Однако если культуру вести при относительно низкой плотности клеток в виде монослоя на культуральной чашке, то происходит трансформация клетки теряют округлую форму, типичную для хондроцитов, распластываются на субстрате и перестают вырабатывать хрящевой матрикс. В частности, они прекращают синтез коллагена типа II, характерного для хряща, а вместо этого начинают производить коллаген типа I, характерный для фибробластов. За месяц существования такой культуры почти все хрящевые клетки переключают экспрессию генов коллагена и приобретают вид фибробластов. Биохимические изменения в клетке должны происходить внезапно, так как лишь в очень немногих клетках отмечается одновременный синтез коллагена обоих типов. [c.195]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология