Тандемные повторы генов

Рис. 6.11. Образование случайно ориентированных тандемных повторов. А. Клонированные гены вырезают из клонирующего вектора с помощью рестрицирующей эндонуклеазы Abel и отделяют от векторной ДНК. . Создают условия, при которых происходит сшивание вырезанных генов. Поскольку нуклеотидные последовательности обоих выступающих концов генов одинаковы, последние могут соединяться в любой ориентации. В результате образуются тандемные повторы из случайно ориентированных последовательностей.

Другой тип полиморфизма ДНК заключается В различном числе тандемных повторов, имеющих общую центральную часть из 10-15 пар оснований ( мини-сателлиты ) [1795]. Участок хромосомы может нести различное количество таких повторов. Возникновение полиморфизма этого типа облегчается благодаря идентичности последовательностей нуклеотидов в повторах, что приводит к делециям и дупликациям, возникающим в результате неравного кроссинговера (рис. 6.6). Длина рестрикционных фрагментов зависит от числа повторов. Такие гипервариабельные участки ДНК расположены около гена, кодирующего инсулин, и вокруг комплекса Hb в хромосоме 11, встречаются они и в других хромосомах. Поскольку данный тип поли- [c.289]

Рис. 28-5. Репликация по механизму катящегося кольца , характерная для ряда вирусных ДНК. В одной из цепей происходит разрыв, после чего к З -концу этой цепи начинают присоединяться нуклеотиды. В результате разорванная родительская цепь удлиняется комплементарно другой родительской цепи, вытесняя свой собственный 5 -конец. Затем по мере того, как вытесненная цепь сматывается с кольца, начинается ее репликация. После завершения синтеза новой дочерней цепи, комплементарной этой разматывающейся цепи, новообразованный линейный дуплекс отщепляется о помощью нуклеазы и появляется линейная вирусная ДНК. Другая новообразованная (дочерняя) цепь повторяет теперь процесс репликации ее З -конец удлиняется, а З -конец сматывается и служит матрицей для синтеза новой дочерней цепи. Таким образом, на матрице, представляющей со-бой катящееся кольцо , может быть получено много новых линейных дуплексов. Репликация по такому механизму встречается и у эукариот при синтезе тандемно повторяющихся генов рРНК. В этом случае новые гены не отщепляются, а остаются в составе одной непрерывной цепи. См. разд. 27.26 и 28.25.

Уже показано экспериментально, что уровень экспрессии генов интерферона действительно увеличивается пропорционально числу тандемных копий гена, по крайней мере до четырех копий на плазмиду. Однако тандемные повторы иногда оказываются нестабильными и со временем некоторые из них или даже все утрачиваются плазмидой. [c.118]

У одного вида морских ежей были охарактеризованы два типа повторяющихся единиц, соответствующих ранним эмбриональным генам. Основное различие этих единиц заключается в различиях их спейсеров они тандемно повторяются и при этом не перемежаются между собой. Эти данные указывают на то, что, какие бы механизмы ни были ответственны за поддержание гомогенности, они должны воздействовать на внутренние области кластера, и их действие не должно распространяться по всей его длине. [c.290]

Исследования последнего десятилетия обнаружили, что в некоторых генах, связанных с развитием наследственных неврологических болезней, имеются участки, представляющие собой тандемно организованные триплетные повторы. В норме число тандемных повторов варьирует в определенных для каждого гена пределах, однако у каждого человека имеется два варианта таких повторов, полученных им от каждого из родителей. В некоторых случаях по пока еще не ясным причинам происходит резкое увеличение числа повторов в том или ином гене, выходящее далеко за пределы его нормальной вариабельности. Это явление получило название экспансии триплетных повторов или динамической мутации и с ним связано развитие того или иного неврологического заболевания. Впервые этот феномен был обнаружен в 1991 г. при синдроме ломкости Х-хромосомы. В табл. 3 приведены примеры болезней, связанных с экспансией триплетных повторов. Видно, что последовательность триплетов, участвующих в описываемом явлении, может различаться - но большая их часть представлена повторами типа СХС, где X - любой из четырех нуклеотидов. Было показано, что с увеличением размера блока триплетных повторов тяжесть заболевания обычно возрастает. [c.316]

B качестве репортерного гена использовали ген (i-глюкуронидазы Е. oll. Ферментативную активность нормировали по среднему значению для растения, когда ген находился под контролем 355-промотора. Фактические величины, полученные при тестировании на табаке, примерно в 30 раз превьпиают те, которые получены на рисе. Сложный промотор включал 355-промотор, сигнал терминации транскрипции гена нопалинсинтазы, семь тандемных повторов энхансерных элементов и fi-последовательность ДНК вируса табачной мозаики. Средний уровень экспрессии генов — это среднее значение, полученное по данным для нескольких трансгенных растений, а максимальный уровень — это наибольшее значение, наблюдавшееся на каком-либо растении с данным промотором. [c.384]

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]

Рассматривая геном с точки зрения индивидуальных генов, можно обнаружить самые разные варианты его организации. Ген может занимать такое положение, где его нуклеотидная последовательность будет единственной в своем роде, хотя в других участках генома могут находиться сходные последовательности. Он может входить в состав небольшого кластера генов, происшедших от общего гена-предка и выполняющих сходные функции (как в случае систем глобиновых генов). Другие кластеры могут иметь большие размеры и состоять из многократно повторяющихся генов, идентичных или обладающих очень большим сходством. Про гены (или другие последовательности), которые обнаруживаются в виде множе-схва последовательно расположенных копий, говорят, что они тандемно повторяются. Один из видов кластеров тандемно повторяющихся генов кодирует гистоны, другой — рибосомные РНК. В обоих случаях многократная повторяемость генов, по-видимому, свидетельствует о потребности в больших количествах кодируемого ими продукта. [c.289]

На основе имеющихся в настоящее время данных об организации генов гистонов у охарактеризованных в этом плане видов организмов можно увидеть разницу в способе организации этих генов в геномах с их низкой повторяемостью (менее 50) и геномах с высокой повторяемостью (более 100). В случае низкой повторяемости генов гистонов встречаются различные варианты их организации. В случае высокой повторяемости они организованы по более жесткому принципу, когда все гистоновые гены расположены по единому типу, в виде кластера тандемных повторов. Во всех этих случаях гены гистонов имеют одинаковую структуру в настоящее время общим правилом представляется отсутствие интронов у всех функционально активных генов гистонов. [c.290]

В некоторых случаях обнаружена менее жесткая форма организации гистоновых генов. Гистоновые гены у X.laevis объединены в кластер, но их организация имеет гетерогенный характер, поскольку гены одного типа могут иметь различных соседей. При наличии тандемных повторов, по-видимому, имеется более одного класса повторов с разным порядком расположения генов. У цыплят имеется кластер гистоновых генов, но порядок расположения генов варьирует, а тандемные повторы отсутствуют. Переходя к млекопитающим, мы снова обнаруживаем, что гены могут не иметь упорядоченной организации в виде повторяющихся единиц, но могут располагаться небольшими группами или даже в виде индивидуальных генов. Несмотря на то что необходимо иметь намного больше данных, чтобы оценить значение таких способов организации гистоновых генов, в настоящее время их можно считать промежуточными вариантами между небольшим кластером генов (таким, как глобиновый) и кластером тандемно повторяющихся генов. [c.291]

Не все 58-гены идентичны. Нуклеотидная последовательность минорного компонента 5S-PHK ооцита (tra e 5S-RNA) имеет некоторые отличия. Она также кодируется набором тандемно организованных генов и спейсеров, но длина повтора составляет только 350 п.н., и спейсер не имеет сходства со спейсером большого кластера. И снова мы видим, что нуклеотидная последовательность гена может претерпевать небольшие изменения, тогда как спейсер меняется полностью. Аналогичным образом нуклеотидная последовательность спейсера кластера 5S-re-нов X. borealis не обладает сходством ни с одной из охарактеризованных нуклеотидных последовательностей спейсеров X. laevis. [c.295]

Последовательности, гомологичные инсерциям I типа, встречаются помимо генов рРНК в других положениях, что согласуется с представлением о них как о бывших транспозонах. Они часто встречаются в виде тандемных повторов, перемежающихся с негомологичной ДНК. [c.476]

Рис. 26.24. Соотношение между предковой последовательностью ДНК, состоявшей из, 12 тандемных повторов исходного строительного блока длиной 48 п.н. [слева) и современным геном JgV ] мыши (справа). Каждый строительный блок изображен состоящим из трех частей, последовательности нуклеотидов в которых изображены на

МИ в результате 12 тандемных повторов исходной предковой последовательности протяженностью 48 пар нуклеотидов. На рис. 26.24 схематически изображены предковый ген и возникший из него современный ген JgVn- Дальнейший анализ обнаруживает, что сам блок из 48 нуклеотидных пар возник в результате соединения трех участков длиной 14, 21 и 15 п.н. со сходными последовательностями, возможно возникших друг из друга также посредством тандемной дупликации (рис. 26.25). Сходство между предковыми блоками и гомологичными им последовательностями в современных генах может достигать 60-80% (рис. 26.26). [c.246]

Дупликации генов обычно объясняют редкими событиями, которые катализируются некоторыми рекомбинационными ферментами. Однако у высших эукариот имеется эффективная ферментативная система, которая соединяет концы разорванной молекулы ДНК. Таким образом, дупликации (а также инверсии, делеции и транслокации сегментов ДНК) могут возникать у этих организмов вследствие ошибочного воссоединения фрагментов хромосомы, которая по каким-то причинам оказалась разорванной. Если дуплицированные последовательности соединяются голова к хвосту , то говорят о тандемных повторах. Появление одного тандемного повтора легко может привести к возникновению их длинной серии в результате неравного кроссинговера между двумя сестринскими хромосомами, поскольку длинные участки спаривающихся последовательностей представляют собой идеальный субстрат для обычной рекомбинации (рис. 10-63). Дупликация ДНК и следующий за ней неравный кроссинговер лежат в основе амплификации ДНК, процесса, который, как выяснилось, способствует возникновению раковых клеток (см. рис. 21-26). В ходе неравного кроссинговера число тандемно повторяющихся генов может как увеличиваться, так и уменьшаться (см. рис, 10-63). Большое количество повторяющихся генов будет поддерживаться естественным отбором лишь в том случае, если существование дополнительных копий окажется выгодным для организма. Как отмечалось выше, у позвоночных тандемный повтор кодирует большой предшественник рибосомной РНК, что необходимо для обеспечения потребности растущих клеток в новых рибосомах (см. разд. 9.4.16) Кластеры тандемно повторяющихся генов кодируют у позвоночных и другие структурные РНК, включая 58-рРНК, 111- и и2-мяРНК. Тандемные повторы характерны и для гистоновых генов, на которых синтезируется большое количество белка, требующегося в каждой 8-фазе. [c.237]

II. Структурная организация экзогенной ДНК, введенной в клетку путем микроинъекции и внедрившейся в геном. Точный механизм, обеспечивающий интеграцию инъецированной ДНК в хромосомы клетки-хозяина, неизвестен, однако некоторое представление о характере процесса можно составить на основе анализа структурной организации интегрированной ДНК в геноме трансгенных мышей [12]. Примерно у 70% трансгенных мышей во всех соматических клетках ц клетках зародышевого пути имеется экзогенная ДНК что свидетельствует о том, что интеграция обычно происходит до первого цикла репликации ДНК. Остальные 30% трансгенных животных обнаруживают ту или иную степень мозаичности, что, вероятно, является следствием интеграции ДНК на более поздних стадиях — уже после первого цикла репликации. Количество копий трансгена в геноме сильно варьирует и может достигать нескольких тысяч. В то же время в клетках первичных трансгенных животных обычно имеется только один участок интеграции множественные копии трансгена, как правило, представляют серию тандемных повторов внутри единственного локуса. Участок интеграции в геноме клетки-хозяина, по всей видимости, строго не детерминирован и определяется случайным образом. Интеграционные события наблюдались во многих разных аутосомах [13], в Х-хромосоме [14] и У-хромосоме (Д. Мэрфи, Дж. Хэнсон и В. Хоган, неопубликованные данные). [c.313]

Есть разные типы семейств генов. Одни из них — тандемно повторенные гены. В этом случае все представители семейства одинаковы по структуре и кодируют одни и те же продукты. Сюда относятся гены для рибосомной РНК, 58 РНК, гены для гистонов и некоторые другие. Так, например, в случае гистоновых генов в определенном участке хромосомы многократно (десятки или сотни раз в зависимости от вида) повторяется одинаковый блок, состоящий из пяти генов, разделенных спейсерами, содержащими контрольные элементы. Повторяющиеся единицы [c.78]

Недавно появились данные, свидетельствующие о том, что ГВР существуют в виде разбросанных по всему геному семейств, родство членов которых определяется гомологией с ток или иной кор-последовательностью — основной единицей соответствующих тандемных повторов [14, 15]. Клонированные участки ГВР были использованы для приготовления проб (зондов), которые при гибридизации с геномной ДНК в мягких условиях выявляют множественные аллели ГВР. Получающийся сложный набор гипервариабельных полос и заключает в себе специфичную для данного индивидуума картину геномного дактоотпечатка (DNA fingerprint) [14] аллели, формирующие эту картину, обладают соматической стабильностью, ста- [c.191]

Джеффризу с соавторами [14] удалось впервые показать, что зонды на основе кор-последовательности ГВР могут быть использованы для одновременного выявления большого количества соответствующих генетических локусов. С помощью зонда, синтезированного путем тандемного лигирования 33 повторяющихся элементов ГВР из гена человеческого миоглобина, они обнаружили на Саузерн- блотах, несущих гидролизат геномной ДНК человека, картину из большого числа полос. Некоторые из них оказались полиморфными шоследовательностями. Для выделения этих родственных участков исследователи отобрали из геномной библиотеки соответствующие клоны, используя в качестве зонда при гибридизации в мягких условиях конкатенированные повторы из гена миоглобина. Когда же эти выделенные клоны, в свою очередь, выступили в роли зондов, с помощью некоторых из них в геномной ДНК удалось выявить сложную картину гипервариабельных полос. Клоны содержали последовательности, имеющие области гомологии с тандемными повторами миоглобиновых ГВР, которые и представляли собой общие для этой группы кор-последовательности. Последовательности этого семейства были названы минисателлитами. Для изучения доступны два из них, являющиеся вариантами основной кор-последовательности. Соответствующие зонды, названные 33.6 и 33.15, существуют в виде рекомбинантных форм векторов, полученных на основе бактериофага М13 [17] (рис. 1). Каждая из них выявляет около 15 высокополиморфных полос в диапазоне 4—20 т.п.н. Среднее значение гетерозиготности по [c.192]

Семейство ГВР, выявляемое тандемным повтором из гена П1 бактериофага М13, отличается от семейств детектируемых с помощью минисателлитных зондов 33.6 и 33.15 (рис. 2), но сход- [c.197]

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]

Еще того болсс, у дрожжей имеется 100-200 тандемных повторов рДНК в хромосоме XII Оперон включает гены 18S 5 8S и 28S, транскрибируемые РНК-полимеразой I, спейсер -,5 килобаз с геном 5S, читаемым в обратном направлении полимеразой III. Гены белков 5S рРНК и остальных стабильных РНК транскрибируются тремя разными полимеразами [c.22]

Функция сконцентрированных в гетерохроматине разных типов повторов не выяснена или вскрыта далеко не до конца. К ним относятся так называемые сателлитные ДНК, содержащие повторы от нескольких нуклеотидных пар до сотен нуклеотидных пар, а также разные типы потенциально подвижных элементов. В гетерохроматин помещены также жизненно важные для каждой клетки тандемно повторяющиеся гены, кодирующие рибосомные РНК. Вряд ли можно дать исчерпывающий ответ на вопрос, почему рибосомные гены и подвижные (или когда-то бывшие подвижными) элементы сконцентрированы в гетерохроматине. Характер распределения сгруппированных подвижных элементов по гетерохроматиновым районам хромосом дрозофилы одинаков в разных линиях и, следовательно, скорее всего рисунок их распределения поддерживается отбором (Pimpinelli et al., 1995). Образование таких кластеров подвижных элементов в гетерохроматине отражает процессы эволюции генома. [c.16]

В эухроматине был обнаружен ген, сходный по своей структуре и нуклеотидной последовательности с повтором Ste. Этот ген, как и повторы Ste, экспрессируется тканеспецифично - в семенниках, но конкретная функция этого гена остается невыясненной. Мы рассматриваем этот эухроматино-вый ген как предшественник транскрибируемых в семенниках тандемных повторов Ste Х-хромосомы и родственных им повторов в Y-хромосоме (Kalmykova et al., 1997). Очевидно, в процессе эволюции генома произошла амплификация эухроматинового гена и закрепление образовавшихся тандемных кластеров в гетерохроматине. Биологический смысл возникновения в геноме дрозофилы гомологичных тандемных кластеров в X- и У-хромосо-мах остается загадочным. [c.18]

Другими кандидатами на роль генетических элементов, участвующих в явлении дозовой компенсации генов района 2DF, могут быть обнаруженные между генами msta и msts тандемные повторы ДНК (Алаторцев и др., 1998) [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология