Уникальные и повторяющиеся последовательности в ДНК

Рис. 2.96. Характер распределения Alu-элементов на коротком отрезке. Повторяющиеся последовательности длиной около 100-300 п. н. перемежаются с уникальными последовательностями 200 п. н. Повторы могут быть разнонаправленными (ab - <- ba) и следовать непосредствен-

Как правило, в ДНК эукариот наряду с уникальной последовательностью нуклеотидов обнаруживается огромное количество повторов, т.е. [c.377]

Дупликации сравнительно небольших участков ДНК, состоящих из нескольких нуклеотидов, входящих в состав одного гена или соседних генов, происходят в процессе эволюции весьма часто. Около 10% генома мыши составляют высокоповторяющиеся нуклеотидные последовательности, причем каждый такой участок содержит около 10 нуклеотидов и повторяется тандемно примерно 10 раз (гл. 9). В основном эти последовательности сосредоточены в гетерохроматиновых центромерных участках хромосом. Другие, более длинные последовательности повторяются реже они рассеяны среди уникальных последовательностей ДНК и транскрибируются вместе с ними (см. рис. 9.5). Участки с высокой и умеренной повторностью нуклеотидных последовательностей имеются в генотипах многих млекопитающих, а также у представителей других классов животных и у растений. [c.40]

Рис. П.14. Обратная транскрипция и интеграция ДНК-копии ретровирусного генома в хромосому. А. Структура ретровирусного одноцепочечного РНК-генома. Как и в случае клеточных мРНК, на 5 -конце вирусной РНК находится кэп , З -конец полиаденили-рован. Повторы нуклеотидной последовательности, расположенные на концах генома, отмечены символом К. Две уникальные нуклеотидные последовательности, расположенные у 5 - и З -конца РНК (115 и иЗ соответственно), при образовании двухцепочечной ДНК-копии, которое направляется обратной транскриптазой, объединяются

Векторы для трансформации растений на основе Ti-плазмид. Уникальные биологические свойства Ti-плазмиды делают ее идеальным природным вектором для переноса генов Ti-Плазмида имеет широкий круг хозяев, встраивает Т-ДНК в хромосомы растений, где она может реплицироваться, и ее гены транслируются с образованием белка. Существенно также, что границы Т-ДНК обозначены прямыми повторяющимися последовательностями длиной 25 нуклеотидных пар, и любой фрагмент чужеродной ДНК, вставленный между этими повторами, будет перенесен в растительную клетку. Однако манипуляции с Ti-плазмидой затруднены из-за больших размеров, вставить ген в плазмиду традиционными методами не представляется возможным. Поэтому Ti-плазмида была модифицирована генно-инженерными путями, и на ее основе были получены векторы для трансформации растений. [c.54]

Структуры различных форм ДНК вируса сравниваются с РНК на рис. 38.1. Вирусная РНК содержит прямые повторы на концах. В различных штаммах вируса длина таких R-сегментов варьирует от 10 до 80 нуклеотидов. Рядом с R-сегментом в 5 -конце вирусного генома находится область U5, состоящая из 80-100 нуклеотидов. Ее название свидетельствует о локализации этой последовательности на 5 -конце. В З -конце R-сегменту предшествует уникальный сегмент U3, содержащий 170-1250 нуклеотидов. [c.491]

ДНК в данном случае скорость реассоциации зависит от числа идентичных (или почти идентичных) повторов. Наконец, имеются еще уникальные последовательности ДНК (единичные копии), кинетика реассоциации которых сходна с таковой для бактериальной ДНК (рис. 2.78). [c.115]

Эти данные вместе с результатами молекулярно-биологических исследований (см. ниже) позволяют сформулировать интегральную модель хромосомы она состоит из единственной двойной спирали ДНК, объединенной с гистонами в нуклеосомы. Некоторые районы этой двойной спирали представлены в основном повторяющимися последовательностями, высокоповторяющиеся копии сателлитной ДНК могут быть рассеяны по геному. Участки, богатые повторяющимися последовательностями (в первую очередь в центромерной области и во вторичных перетяжках), обнаруживают признаки конститутивного гетерохроматина. Заметим, однако, что преобладающими в молекуле ДНК являются все-таки уникальные последовательности длиной в 2 ООО (и больше) нуклеотидных пар. Они рассеяны между мало и умеренно повторяю- [c.120]

ДНК бактерий почти не содержит повторов, в то время как в ДНК эукариот повторы многочисленны. Так, около 70% ДНК мыши представлены уникальными последовательностями, около 10% содержат очень часто повторяющиеся (до 10 раз) участки. Остальные 20% ДНК — это нуклеотидные последовательности, повторяющиеся умеренно — от 10 до 10 раз на геном (табл. 6.3). [c.141]

Уникальные последовательности Повторы средней кратности 1 54 1,6 10 [c.351]

Анализ гибридизации ДНК из клеток человека показал, что примерно 70% одноцепочечных фрагментов гибридизуется очень медленно, т. е. так, как и следует ожидать в случае большого набора уникальных (неповторяющихся) последовательностей (полная гибридизация присходит в течение нескольких дней). Однако остальные 30% цепей ДНК гибридизуется гораздо быстрее. Эти цени содержат последовательности, которые многократно повторены в геноме, и, следовательно, могут относительно быстро найти своего партнера. Большая часть такой ДНК не кодирует белки, приблизительно одну ее треть составляют тандемно повторяющиеся сателлитные последовательности, остальные две трети приходятся на рассеянную по геном) повторяющуюся ДНК. Эти диснергированные повторы, но-видимому, произошли из транспозируемых элементов, размножившихся в нашем геноме и достигших исключительно высокой степени конийности. [c.242]

Такого рода исследования показали, что геномы эукариот содержат последовательности ДНК разных типов с разной степенью повторяемости отдельных нуклеотидных последовательностей. Один тип ( частые повторы ) состоит из быстро реиа-турирующих последовательностей ДНК, представленных 10 — 10 копиями другой, промеоюуточньиХ класс состоит из последовательностей, повторяющихся Ю —10 раз существует класс умеренно повторяющихся (20—50 копий) и класс уникальных неповторяющихся) последовательностей, представленных 1—2 копиями. Таким образом, большая доля ДНК генома эукариот состоит из множества копий определенных последова- [c.452]

Бактериальный Г. содержит в осн. неповторяющиеся гены лишь немногие гены, напр, кодирующие рибосо-мальные РНК, присутствуют в бактериальном Г. в виде неск. копий. В Г. высших организмов по степени повторяемости выделяют три осн. типа нуклеотидных последовательностей высокоповторяющиеся (до 10 копий), умеренно повторяющиеся (10 -10 копий) и уникальные. Последние м.б. представлены одной или неск. копиями. В эту фракцию входит подавляющее число генов, кодирующих белки. Повторяющиеся последовательности обычно составляют в зависимости от вида организма 10-70% всего Г. Их, как правило, меньше у низкоорганизованных организмов и больше у высших. Выяснены ф-ции лишь очень малой части всех повторов. Особую фракцию Г. составляют мигрирующие генетические элементы. [c.519]

Умеренно повторяющиеся последовательности, присутствующие в количестве менее чем 10 копий на гаплоидный геном, не образуют кластеров, а чередуются с неповторяющимися (уникальными) последовательностями. Они могут быть как короткими, так и весьма протяженными. Длинные диспергированные повторы состоят из 5000—7000 пар оснований и представлены в количестве 1000—100000 копий на гаплоидный геном. Они фланкированы с обоих концов прямыми повторами длиной в 300— 600 пар оснований (рис. 38.8). Во многих случаях длинные повторы транскрибируются РНК-полимеразой II в виде молекул мРНК, содержащих такие же кэпированные 5 -концы, как и мРНК. [c.70]

Третье различие между системами репликации ДНК фагов Т4 и Т7 касается способа превращения конкатемера в зрелый мономерный геном. В первом случае длина сегмента ДНК, отрезаемого от конкатемера, задается не специфической нуклеотидной последовательностью (как у Т7), а вместимостью фаговой головки кон-катемерная молекула ДНК начинает упаковываться в головку, а когда головка заполнится, активируется эндонз клеаза, которая отщепляет оставшийся снаружи участок молекулы. Поскольку в головку помещается сегмент ДНК, превышающий по своим размерам уникальную последовательность вирусного генома, повторение актов упаковки и нарезания генерирует молекулы с кольцевыми перестановками и прямыми концевыми повторами (рис. 147). Отметим, что в фаговом геноме закодирован фермент, способствующий превращению разветвленных молекул ДНК в линейные. [c.280]

Существуют ли мобильные элементы в геноме человека До сих пор подобные элементы в геноме человека еще не выявлены. Однако, также как и у дрозофилы, у человека имеются рассеянные по геному повторяющиеся фрагменты ДНК (разд. 2.3.1.1), иногда содержащие даже палиндромные последовательности, которые по аналогии могли бы рассматриваться в качестве мобильных элементов. Например, онкогены имеют структурную гомологию с клеточными РНК-вирусами (ретровирусами, разд. 5.1.6) сходные с ретровирусами повторяющиеся элементы идентифицированы в ДНК человека [429] показано, что вирусная ДНК мутагенна для клеток млекопитающих [1463]. В геноме человека обнаружена особая группа диспергированных повторяющихся последовательностей, так называемые Alu-последовательности. Уже указывалось, что ядерная ДНК человека организована по типу ДНК Xenopus, т.е. состоит из уникальных последовательностей длиной 1-2 т.п.н., перемежающихся повторяющимися последовательностями длиной 0,1-0,3 т.п.н. Мы говорили также, что некоторые из этих последовательностей представляют собой палиндромы, т.е. состоят из комплементарных инвертированных повторов (разд. 2.3.1.1). Однако если в геноме Xenopus эти повторяющиеся последовательности формируют много разных семейств, то у млекопитающих, таких, как грызуны или приматы, они обнаруживают сильную гомологию [505]. У человека 3-6% всей геномной ДНК приходится на повторяющиеся последовательности длиной 300 п. н. и 60% таких повторов, как показано рестрикционным анализом, ока- [c.143]

Рис. 20.15. Два STR-aллe-ля. Один из них (аллель 1) содержит повтор (СА) , другой (аллель 2) - (СА) д. Повторы в обоих случаях фланкированы одинаковыми уникальными последовательностями.

Для создания STS были разработаны различные подходы. В одном из них ДНК из очищенного препарата одной хромосомы человека, изолированной при помощи проточной цитофотометрии, обрабатывают рестриктазой и клонируют в векторе, способном акцептировать небольшие (<1000 п. н.) фрагменты ДНК. Затем секвенируют вставки из клонов, выбранных случайным образом, и отбрасывают те клоны, в которых вставки короче 100 п. н., и те, которые содержат последовательности из повторяющихся элементов ДНК человека. Наличие повторов определяют при помощи компьютерных программ, сравнивая нуклеотидную последовательность вставки с последовательностями всех известных повторов ДНК человека. Затем для каждого отобранного клона находят нуклеотидные последовательности праймеров. Каждый STS тестируют на предмет уникальности амплифицируемого фрагмента хромосомной ДНК. [c.463]

В результате проведенных исследований было установлено, что в молекулах ДНК бактериофагов почти все последовательности нуклеотидов уникальны, т. е. встречаются один раз. В ДНК бактерий большинство генов также уникальны, но некоторые последовательности (кодирующие транспортные и рибосомные РНК) повторяются по нескольку раз. В геноме эукариотов уникальные последовательности нуклеотидов, т. е. структурные гены, несущие информацию о структуре специфических белков, составляют около 60% ДНК. Остальную часть ДНК составляют повторяющиеся последовательности. От 10 до 25% генома животных представлено умеренно повторяющимися последовательностями. Они являются структурными генами продуктов, необходимых ктетке в больших количествах. Это гены рибосомных и транспортных РНК, белков гистонов, отдельных цепей иммуноглобулинов. Они, как правило, расположены в ДНК в виде тандемных повторов, т. е. друг за другом, один ген отделяется от другого спейсером (от англ. spa er — промежуток). В группу умеренно повторяющихся последовательностей входят также участки ДНК, выполняющие регуляторные функции. Кроме того, в ДНК эукариот встречаются часто повторяющиеся последовательности (10 —10 раз). В основном это сате-литная ДНК, обнаруживаемая в центромерных областях хромосом, участвующая, по-видимому, в спаривании и расхождении хромосом. [c.178]

ДНК эукариотического генома можно разделить на два класса последовательностей . Это уникальные, или неповторяющиеся, последовательности и повторяющиеся последовательности ДНК (повторы). К первому классу последовательностей ДНК относятся однокопийные гены, кодирующие белки. Класс повторяющихся последовательностей ДНК представлен повторами с копийностью от 2 до 10 на клетку. [c.69]

ЭТОМ чужеродная ДНК, не имеющая этих опознавательных метильных групп, разрущается рестриктирующими эндонуклеазами. В эукариотических ДНК присутствует большое число высокоповторяющихся коротких последовательностей, меньшее число более длинных умеренных повторов, которые, как полагают, играют регуляторную роль, и ряд уникальных (неповторяющихся) участков, представляющих собой, видимо, структурные гены. Эукариотические гены содержат вставочные нетрансли-руёмые нуклеотидные последовательности, называемые интронами, которые вставлены между транслируемыми участками, называемыми экзонами. С помощью недавно разработанных методов были определены нуклеотидные последовательности ряда генов и вирусных ДНК. [c.891]

Наиболее освоенным в этом смысле является использование данных по количественному содержанию ДНК у бактерий, т. е. о величине генома. Поскольку ДНК бактерий почти целиком состоит из уникальных последовательностей, не имеющих повторов, величина генома должна быть веским показателем усложнения организма с увеличением объема наследственной информации. Существует точка зрения, что близкородственные микроорганизмы должны содержать приблизительно равное количество генного материала, что отражает общность их филогенетического происхождения (Mandel, 1969 Neimark, 1971, Ашмарин и соавт., 1972). [c.123]

Молекулы нативной и денатурированной ДНК связываются с гидроксиапатитом при низкой концентрации фосфата (0,01 — 0,03 М натрий-фосфатный буфер, pH 6—8). При 0,12—0,14 и 0,4—0,5 М концентрации указанного буфера элюируются соответственно одно- и двухцепочечные формы ДНК [101—104]. Присутствие других однозарядных анионов, по-видимому, не имеет значения, однако добавление в элюент мочевины и (или) детергентов, например додецилсульфата натрия, приводит к увеличению выхода высокомолекулярной ДНК. Концентрация ионов фосфата, при которой с колонки с гидроксиапатитом элюируются молекулы нативной или денатурированной ДНК, не зависит от температуры. Поэтому при фракционировании на таких колонках можно использовать как процессы денатурации ДНК (т. е. разделять комплементарные цепи ДНК, денатурированной непосредственно на колонке под действием температуры или денатурирующих агентов типа формамида), так и реассоциации ДНК (образования двойной спирали из отдельных цепей ДНК). Реассоциация главным образом зависит от концентрации комплементарных цепей и, следовательно, от частоты их повторов в рассматриваемой последовательности [105]. С помощью контролируемой реассоциации ДНК генома с оли-гонуклеотидными зондами (фрагментами РНК или ДНК) и последующего разделения полученных гибридов на колонках с гидроксиапатитом можно определить число повторяющихся или уникальных последовательностей этой ДНК [105]. [c.183]

В другом случае структурный ген может быть уникальным в том смысле, что он действительно представляет собой последовательность ДНК, кодирующую специфический белковый продукт, но в геноме могут присутствовать и другие последовательности, сходные с этим геном и кодирующие сходные белки. Такая ситуация наблюдается, когда кодирующая последовательность дуплицируется с последующей дивергенцией ее копий и появлением разных белков. В зависимости от степени сходства между последовательностями ДНК, числа копий и точно не предсказуемых последствий ошибок спаривания при реассоциации такие последовательности могут обнаруживаться во фракциях как неповторяющейся, так и умеренно повторяющейся ДНК. Еще один возможный способ организации генома эукариот состоит в том, что структурные гены могут повторяться может существовать более одной копии последовательности, кодирующей специфический белок. Вследствие выро-жденности генетического кода последовательности ДНК, кодирующие один и тот же белок, в действительности могут быть неидентичными. Однако любая последовательность, представленная небольшим числом копий (более двух или трех), будет вести себя как составная часть фракции умеренно повторяющейся ДНК. (Понятно, что такие последовательности могут составлять только часть, этой фракции, поскольку известно, что основная часть умеренно повторяющейся ДНК состоит из отдельных последовательностей, слишком коротких, чтобы кодировать белки, и чередующихся с уникальной ДНК.) [c.230]

Структура частицвирионовразных бактериофагов различна (рис. 9.1). В отличие от вирусов эукариотов бактериофаги часто обладают специализированным органом прикрепления к поверхности бактериальной клетки, или хвостовым отростком, устроенным с разной степенью сложности, но некоторые фаги не имеют хвостового отростка. Капсид содержит генетический материал фага, его геном. Генетический материал разных фагов может быть представлен разными нуклеиновыми кислотами. Некоторые фаги содержат ДНК в качестве генетического материала, другие — РНК. Геном у больншнства фагов — двупитевые ДНК, а геном некоторых относительно редких фагов — одноните-вые ДНК. На концах молекул ДНК некоторых фагов присутствуют липкие участки (однонитевые комплементарные последовательности нуклеотидов), у других фагов липкие участки отсутствуют. У некоторых фагов последовательности генов в молекулах ДНК уникальны, тогда как у других фагов выявлены пср-мутации генов. У одних фагов ДНК линейная, у других замкнутая в кольцо. У некоторых фагов на концах молекулы ДНК имеются концевые повторы нескольких генов, у других фагов такая концевая избыточность обеспечивается присутствием относительно коротких повторов. Наконец, у некоторых фагов геном представлен набором из нескольких фрагментов нуклеиновой кислоты. [c.168]

Принято считать, что подавляющее большинство функционирующих генов является уникальными последовательностями. Из этого правила есть исключения. Это, в частности, гены, кодирующие структуру гистонов и рРНК, которые располагаются в виде тандемных повторов. Большинство умеренно повторяющихся последовательностей не функционирует в качестве матриц, т. е. не транскрибируется. У дрозофилы и мыши повторяющиеся последо- [c.141]

Прежде всего мы рассмотрим экспериментальные приложения уравнения (23.62), а за тем вернемся к нему, чтобы пояснить смысл константы Аг2 на молекулярном уровне Предположим, что АиВ получены из исходной ДНК (содержавшей Т пар оснований) фрагментированной для получения небольших сегментов. Исходная ДНК имела 2Т нукле отидов. Полную концентрацию нуклеотидов в растворе этой ДНК, Со. легко измерить Концентрация исходных молекул ДНК будет равна С ХГ. Такую же концентрацию будут иметь и все уникальные фрагменты, полученные после фрагментации исходной ДНК, при условии, что в последней нет повторяющихся последовательностей, что она гомогенна и что при нарезании получаются определенные, неперекрываюшиеся фрагменты. В обшем случае, однако, концентрация двухцепочечных фрагментов с определенной последовательностью будет равна = пС /ТГ, где п является мерой гетерогенности (< 1) и числа повторов (> 1) в исходной ДНК. [c.348]

Если ДНК содержит понторы, после фрагментации соответствующие сегменты будут присутствовать в большей концентрации, чем сегменты с уникальными последовательностями. Поэтому ренатурация повторов будет идти быстрее, что учитывает множитель п в уравнении (23.67). Из рис. 23.20 видно, что poly (А U) и сателлитная ДНК мыши ренатурируют несравненно быстрее, чем другие ДНК. Если гомогенная ДНК содержит повторы с различной кратностью, удобно ввести так называемый параметр кинетической сложности, Х . Параметр кинетической сложности — это такая длина цепи ДНК, в которой содержится по одной копии каждого уникального участка всей последовательности. Для последовательности, в которой все повторы имеют одинаковую кратность, Х = Т/п. Уравнение (23.67) позволяет экспериментально определить Х при условии, что была проведена калибровка константы Atj. Для гомополимера = 1 для чередующейся последовательности типа d(AT) d(AT) Х = 2 для уникальной последовательности без повторов Х = Т. Изучение кинетики ренатурации позволяет получить определенную информацию о средней повторяемости последовательностей, если известен размер генома. [c.350]

РИС. 23.21. Кинетика ренатурации ДНК Е. oli (сплошная кривая) и ДНК из тимуса теленка (пунктирная кривая). В последнем препарате можно выделить три класса последовательностей уникальные, для которых Сд t — 1(Я последовательности со средней кратностью повторов, Ср i = 10 небольшие последовательности с высокой кратностью повторов и палиндромные последовательности, q i < 10 . Наличие повторов и приводит к тому, что часть ДНК из тимуса теленка ренатурирует быстрее, чем ДНК Е. соИ, хотя у последней размер генома значительно меньше. (Britten R. J., Kohne D. Е., [c.351]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология