Структура регуляторных областей генов

Структура регуляторных областей генов гт [c.105]

Регуляторные мутации связаны с количественным нарушением в регуляторных областях гена. Они не приводят к изменениям структуры и функции белков. Фенотипическое проявление таких мутаций определяется пороговым уровнем концентрации белка, при котором еще сохраняется его функция. [c.131]

Синтетические олиго- и полинуклеотиды, а также полученные синтетическим путем гены и регуляторные области (промоторы, терминаторы и т, д.) широко используются в исследовании структуры и функции нуклеиновых кислот, генетической и белковой инженерии, биотехнологии. Синтез олиго- и полинуклеотидов, представляющий собой важный раздел биоорганической химии, имеет сегодня большое теоретическое и прикладное значение. [c.348]

Для большинства эукариотических клеток, как и клеток прокариот, стадия инициации транскрипции является основной, главной регуляторной точкой экспрессии активности генов. Тем не менее имеются существенные различия во-первых, место процессов транскрипции (в ядре) и трансляции (в цитоплазме) во-вторых, активирование транскрипции у эукариот связано с множеством сложных изменений структуры хроматина в транскрибируемой области в-третьих, в эукариотических клетках превалируют положительные регуляторные механизмы над отрицательными. [c.538]

Взаимодействие гормон-рецепторного комплекса с ядерными структурами. После перемещения в ядро активный гормон-рецепторный комплекс взаимодействует с регуляторными последовательностями структурных генов ДНК в области промотора, что приводит к увеличению транскрипционной активности (рис. 11.7). [c.140]

Изучение молекулярных деталей организации системы переключения генетических путей за счет взаимодействия белков с1 и Сго с областью Оц значительно расширило наши представления как о механизмах регуляции генов, так и о ДНК-белковых взаимодействиях. В последовательности ДНК между генами el и его расположены два противоположно направленных промотора Р м и Pr, а также три структурно близких, но не идентичных палиндромных участка Оц1, Оц2 и ОцЗ (рис. 15.16). С этими тремя участками, образующими вместе операторную область 0 , могут связываться как белок с1, так и белок Сго. Противоположная направленность регуляторных эффектов связывания этих белков с областью Оц является следствием как различий в структуре белков с1 и Сго, так и характерных различий в специфичности связывания каждого из них с участками 0 1, 0 2 и 0 3. Важнейшие свойства обоих регуляторных белков перечислены в таблице 15,2. [c.189]

Что касается синтеза макромолекул, то этап репликации 1, по-видимому, не является обычно узким местом метаболизма, хотя скорость элонгации цепи ДНК — величина достаточно постоянная, составляющая примерно 2000 пар нуклеотидов в секунду (у Е.соИ), и мало зависит от условий роста (в оптимальной области концентраций предшественников). Объясняется это наличием специальной организации регуляторных механизмов, настроенных таким образом, что при улучшении условий повышается частота инициации новых циклов репликации ДНК. Поэтому если время генерации меньше, чем период репликации ДНК (у Е.соИ — 35—40 мин), то новые циклы репликации инициируются до завершения старых циклов и в быстро растущих клетках ДНК существует в виде сильно разветвленной структуры, соответствующей по общему количеству 3—б эквивалентам хромосомы. При этом, очевидно, локусы, расположенные вблизи от точки начала репликации, присутствуют в клетке в значительно большем количестве копий, чем локусы, расположенные вблизи точки терминации, что также может оказывать регуляторное действие на скорость биосинтеза некоторых белков (эффект дозы гена ). [c.72]

Особое преимущество, которое дает определение нуклеотидной последовательности ДНК, состоит в возможности сравнительного анализа некодирующих областей, включая регуляторные последовательности. Это очень важно, поскольку помогает объяснить тот давно известный факт, что эволюция белков и морфологическая эволюция идут в разных группах организмов с совершенно разной скоростью. Важные фенотипические изменения могут зависеть не только от структуры белка, но и, например, от относительного содержания индивидуальных белков или от времени экспрессии гена. Сравнивая нуклеотидные последовательности регуляторных элементов или соседей по геному , можно выяснить роль регуляции работы генов в эволюции видов. Различия между последовательностями мо- [c.16]

Существование гиперчувствительных к нуклеазам свободных от нуклеосомных гистонов участков в промоторной и регуляторной областях — обязательный признак активного или потенциально активного в данных клетках гена. Отсутствие гистонов в этих участках может быть обусловлено различными механизмами. Во-первых, некоторые специфические последовательности ДНК, та-лне, как полиёА поли dT, не способны в силу некоторых причин (например, излишней жесткости) сворачиваться в нуклеосомную структуру. Такие свободные от гистонов области гомополимеров найдены, в частности, в промоторных областях некоторых дрожжевых генов, и их присутствие существенно для активного состояния этих генов. Другим механизмом может быть связывание специфических белков с регуляторными участками ДНК, что препятст- [c.256]

Рис. 29-28. Структура промотор-операторной области /вс-оперона Е. oli. Показана нуклеотидная последовательность обеих цепей ДНК, начиная с последних 15 оснований регуляторного (i) гена и кончая первыми девятью основаниями гена г. Видно, что промотор перекрывает оператор. Участок связывания комплекса САР-сАМР состоит приблизительно из 38 оснований, а участок первоначального связывания РНК-полимеразы-приблизительно из 40 оснований. Участок связывания /ас-репрессора в операторе содержит около 28 пар оснований и характеризуется симметрией второго порядка.

Несмотря на то что мутации молчащих сайтов нейтральны по отношению к белку, они могут влиять на экспрессию гена, вызывая изменения нуклеотидных последовательностей РНК. Это может привести к изменению вторичной структуры РНК, отражающейся на транскрипции, процессинге или трансляции. Другая возможность заключается в том, что изменение кодона на кодон-синоним потребует наличия другой тРНК, что может повлиять на эффективность трансляции. И наконец, кроме кодирующих последовательностей гена имеются и не-транслируемые участки. Мутации в этих участках также потенциально нейтральны, не считая их влияния на вторичную структуру или регуляторные области (обычно довольно короткие). [c.275]

Некоторые общие особенности регуляции экспрессии эукариотических генов, рассмотренные в предшествующих разделах, распространяются и на процессы регуляции гемоглобиновых генов, которые зависят от стадии развития организма. С этой точки зрения наиболее подробно изучались кластеры куриных глобиновых генов, что связано в первую очередь с доступностью соответствующих гемоглобин-проду-цирующих клеток на любой стадии развития. Установлено, что каждый из кластеров располагается в хроматиновом домене, который у гемо-глобин-продуцирующих клеток более чувствителен к действию ДНКазы I, чем у клеток других тканей. Более того, в хроматине гемоглобин-про-дуцирующих клеток обнаружены участки, гиперчувствительные к ДНКазе I, расположенные перед сайтами инициации транскрипции активно транскрибируемых глобиновых генов. В хроматине клеток тканей иного типа аналогичные участки не обнаруживаются. В гемоглобин-продуцирующих клетках взрослой особи инактивация эмбриональных глобиновых генов коррелирует с исчезновением гиперчувствительных участков, предшествующих сайтам инициации транскрипции этих генов. Наблюдается также пониженный уровень метилирования сайтов СО внутри и вблизи активно транскрибируемых последовательностей. Инактивация эмбриональных генов, напротив, сопровождается повышением уровня метилирования соответствующих сайтов. Таким образом, имеются характерные различия в структуре хроматиновых доменов, содержащих кластеры а- и Р-подобных глобиновых генов, в клетках эмбриона и взрослого организма. Поскольку на различных стадиях развития продукция гемоглобина обеспечивается клетками определенного типа, можно полагать, что связанная с развитием регуляция глобиновых генов сопровождается поэтапным установлением в этих клетках альтернативных вариантов структуры соответствующих областей хроматина. Безусловно, многое еще предстоит узнать о природе регуляторных молекул, ответственных за установление различных вариантов хроматиновой структуры, а также о том, на какие последовательности ДНК действуют эти регуляторные молекулы. [c.232]

Как правило, прокариотические гены состоят из небольшого регуляторного участка (100—500 п.н.) и большого кодирующего белок сегмента (500— 10000 п. н.). Часто несколько генов контролируются одним и тем же регуляторным элементом. Большинство генов млекопитающих имеют более сложную структуру. Кодирующие области эукариотических генов прерываются и чередуются с некодирующими участками. Эти участки, будучи транскрибированными, удаляются в процессе созревания первичного транскрипта. Кодирующие области (остающиеся в зрелой мРНК) называются экзонами. Нуклеотидные последовательности ДНК, находящиеся между экзонами, называются интронами (рис. 36.1). Интро-ны удаляются из первичного транскрипта до того. [c.36]

Структура внутренней регуляторной области (I R) гена 5S-pPHK X. laevis. Эта область содержит А-бокс, промежуточный сегмент и С-бокс. Они выделены более темным цветом, чем кодирующая часть гена 5S-pPHK. [c.92]

Структура фактора транскрипции TFIIIA и его взаимодействие с внутренней регуляторной областью (I R) гена 5S-pPHK. Элемент I R, находящийся между парами оснований -I- 50 и + 90, изображен вместе с 5 -концом значащей цепи. N-конец белковой цепи-располагается на рисунке справа, а С-конец- слева. Об ее ориентации относительно ДНК см. в тексте. У N-конца располагаются девять повторяющихся единиц (остатки [c.100]

Говоря об организации, мы имеем в виду три ее уровня. Первый уровень-это отдельные гены и соответствующие регуляторные элементы об этом щла речь в гл. 8. Здесь в результате изучения структуры и функций генов удалось установить наиболее важные факты и некоторые общие принципы. Второй уровень предмет обсуждения данной главы-это число генов и других сегментов ДНК и их взаимное расположение. Здесь получено довольно много данных, но общие принципы организации геномов окончательно не выяснены. Впрочем, установлен один интересный факт протяженные СС- и АТ-богатые последовательности (изохоры), обнаруженные у теплокровных животных, находятся в К- и С-областях хромосом соответственно. Лищь в очень немногих случаях относительное расположение генов подчиняется определенной закономерности. В качестве примера можно привести полицистронные опероны, характерные для прокариот и нетипичные для эукариот. Имеющиеся данные позволяют высказать предположение о значительной свободе в организации генетической информации, хотя реальная картина может оказаться несколько иной. Третий уровень относится к структуре хроматина и к ее влиянию на линейную организацию и экспрессию генов. Связь между экспрессией генов и структурой хроматина очевидна, но о ее механизме известно очень мало (разд. 8.7.а). [c.156]

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]

На сегодняшний день оперонная теория получила весьма детальное экспериментальное подтверждение. Удалось выделить репрессор в чистом виде и показать, таким образом, что он действительно имеет белковую природу. Была определена аминокислотная последовательность белка-репрессора, которая, как оказалось, полностью совпадает с последовательностью, предсказанной на основании определения нуклеотидной последовательности гена I. Была также установлена нуклеотидная последовательность регуляторных участков /ас-оперона, промоторного и операторного (рис. 15.9), локализованы мутации в этих участках. Показано, что очищенный репрессор в отсутствие индуктора действительно связывается с изолированным операторным фрагментом ДНК. Репрессор также связывается с индуктором, при этом происходит аллостерическое изменение его пространственной структуры, приводящее к значительному ослаблению связи репрессора с операторной областью ДНК. [c.177]

Один из разделов книги к моменту ее выхода начинает устаревать. За это время появилось много новых работ по клонированию и изучению генов разных регуляторных белков хроматина и по выяснению механизмов их действия, В таких белках выявлены по крайней мере два домена область, узнающая специфическую последовательность ДНК, и активирующая область. Первый домен может быть представлен или пространственной структурой а-спираль— соединительный полипептид—а-спираль, или так называемыми 7п-пальцами (полипептиды, содержащие цистеино-вые и гистидиновые остатки, взаимодействующие с 2п), или положительно заряженными отрезками. Второй, активирующий домен — это обычно отрицательно заряженная область, но иногда он представлен участками, обогащенными глютамином или пролином. Активирующая область взаимодействует с определенным участком РНК-полимеразы, состоящим из повторяющихся гептапептидов, бога- [c.231]

Вторая основная группа рисков связана с самим фактом вставки трансгенов в генетический материал организма. Есть основания полагать, что встраивание трансгенов происходит случайным образом, то есть они могут встроиться практически в любую область молекул ДНК, содержащихся в трансформируемой клетке в любую хромосому, любую часть хромосомы, если речь идет о высших организмах. Чем это чревато Прежде всего тем, что привнесенный ген может затронуть область ДНК, которая кодирует структуру или регуляторные элементы какого-либо гена модифицируемого организма (рис. 12). Вероятность этого события в целом не так велика, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что генетический материал высших организмов устроен таким образом, что собственно генами и их регуляторными элементами занято менее 10% длины молекулы ДНК, что, как полагают, повышает стабильность, устойчивость молекулы ДНК к внешним воздействиям. Это означает, что гены на молекуле ДНК расположены не плотно один за другим, как кадры на кинопленке, а через большие промежутки, занятые некодирующими последовательностями нуклеотидов. Более того, даже в пределах ко- [c.65]

Клонируемые сегменты часто содержат не только определенный ген, но и протяженные участки примыкающей к нему ДНК. Если использовать в качестве зондов однокопийные фланкирующие фрагменты ДНК, то из геномной библиотеки можно выделить перекрывающиеся фрагменты. Это позволяет охватить протяженные области хромосомы и получить их детальные карты. В этих картах содержится информация и о структуре генов, и о их функции. Так, например, в виде перекрывающихся фрагментов был представлен сегмент ДНК человека размером 65 т. п. н., включающий пять генов Р-глобина человека, что позволило определить его нуклеотидную последовательность и локализовать кодирующие, регуляторные и вставочные последовательности. [c.11]

К наиболее полезным для анализа модификациям в структуре гена относятся замена одного нуклеотида или группы нуклеотидов, делеции или вставки нескольких нуклеотидов или протяженных участков ДНК и перестройки внутри гена. Ниже мы обсудим, каким образом эти модификации используются для идентификации регуляторных последовательностей, которые обеспечивают правильную экспрессию гена и отвечают за его тканеспецифичную и зависящую от времени регуляцию. Кроме того, изучение новых генов, образующихся при слиянии частей различных генов, очень облегчает идентификацию последовательностей, ответственных за правильную экспрессию. Например, слияние промотора SV40 и различных его производных с последовательностями, кодирующими легко идентифицируемые бактериальные или эукариотические клеточные белки, позволяет выяснить, какие последовательности промотора обеспечивают правильную инициацию, эффективность и регуляцию транскрипции гена SV40. Аналогичные химерные гены, содержащие, например, промоторы генов инсулина или эластазы, слитые с областью, кодирующей Т-антиген SV40, позволяют идентифицировать элементы, ограничивающие экспрессию генов инсулина или эластазы исключительно Р-клетками островков Лангерганса или ацинарными клетками соответственно. Для применения методов обратной генетики необходимо, чтобы существовал один или лучше несколько способов определения фенотипического проявления измененного гена. Соответствующие бесклеточные системы, с помощью которых можно определять эффективность транскрипции нормальных и модифицированных генов, а также изучать процессинг или трансляцию РНК, дают прекрасную возможность для анализа функции генов и последствий отдельных изменений в них. Трансфицируя нормальные и модифицированные гены с помощью [c.20]

Смотреть страницы где упоминается термин Структура регуляторных областей генов: [c.66] [c.110] [c.66] [c.178] [c.221] [c.36] [c.37] [c.36] [c.37] [c.194] [c.179] [c.43] [c.221] [c.221] [c.224] [c.224] [c.208] [c.203] [c.210] [c.115] [c.123] [c.115] [c.123] [c.97] [c.122]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология