Мультигенные семейства

Таблица 9.7. Мультигенные семейства некоторых белков

Мультигенное семейство, образованное [c.116]

В гено.ме обнаруживаются также рассеянные или находящиеся в кластерах гены, кодирующие гомологичные белки со сходными функциями. Например, это гены для разных типов актина, тубули-на, белков оболочки яйца насекомых, гонадотропинов позвоночных. Перечисление этих генов показывает, что семейства таких генов могут выпатнять как общеклеточные, так и специализированные функции. Такие мультигенные семейства, включающие по 5—20 копий и кодирующие белки со сходными функциями, также можно отнести к фракции умеренно повторяющихся последовательностей [c.190]

Мышечные белки кодируются генами, составляющими мультигенные семейства [15] [c.272]

Была подробно исследована структура всех генов глобинов, опубликованы их полные нуклеотидные последовательности [981 1041 1200 1273 1304 1314]. Подобно многим генам млекопитающих, гены глобинов у человека образуют мультигенное семейство и расположены на хромосомах в составе двух кластеров (рис. 4.38, 4.39). а-кластер глобиновых генов занимает 25000 пар оснований (25 т. п. н.) в коротком плече 16-й хромосомы. Семейство y-P-5-ге-нов глобина расположено в коротком плече [c.75]

Тот же подход используется и для изучения мультигенных семейств, продукты которых очень схожи, но по-разному регулируются в процессе развития. Сливая гены с отдельными элементами таких семейств и вводя подобные конструкции в трансгенные растения, можно изучать экспрессию генов этого семейства по отдельности. [c.363]

Между гомологичны.ми генами одного мультигенного семейства (см. гл. IX) также воз.можны рекомбинационные обмены, например генная конверсия или неравный кроссинговер. Такие обмены могут [c.109]

Интересно сравнить отдельные гены и мульти-генные семейства для разных видов, а также для разных индивидов одного вида. Анализ различий в нуклеотидных последовательностях, числе копий, вставочных последовательностях и организации генов может стать важным дополнением к традиционным эволюционным исследованиям. В качестве примера рассмотрим мультигенное семейство у позвоночных, которое содержит гены гормона роста и пролактина. Это надсемейство-хорошая иллюстрация связи между структурой генов и эволюционными взаимоотношениями в пределах вида и между видами. [c.159]

Эволюция интронов. Являются ли интроны столь же древними, как первичные кодирующие участки, или же они появились в ходе последующей эволюции В семействе генов гормона роста и в других мультигенных семействах положение и число интронов одинаково как для пара-, так и для орто-логичных генов, хотя их длина и нуклеотидная последовательность варьируют. Это согласуется с предположением, что участки, прерывающие гены, имеют столь же древнее происхождение, как и большинство самих предковых генов, но они сравнительно независимы от давления отбора. Об этом свидетельствуют, например, данные о структуре генов инсулина млекопитающих. Как правило, в гаплоидном геноме позвоночных присутствует единственный ген инсулина с двумя интронами. Однако у некоторых грызунов имеется второй [c.162]

Каждому мультигенному семейству генов, кодирующих белки, присущи особые свойства, характерные для данного вида (табл. 9.7). Мы рассмотрим здесь некоторые примеры, иллюстрирующие те механизмы, благодаря которым возникают различия в физиологических свойствах клеток и в тонко отлаженных клеточных процессах. [c.171]

Как правило, члены мультигенных семейств, равно как и функциональные гены или процессированные псевдогены, многократно повторяются в не-сцепленных участках генома. Однако за немногими исключениями число копий таких последователь- [c.197]

Мультигенное семейство генов -глобина человека, состоящее из диспергированных повторов, которые принадлежат к разным семействам. [c.203]

Рекомбинационные процессы играют также ведущую роль в эволюции строения гено.мов в цело.м. Дело в том, что перестройки генетического материала часто можно объяснить реко.убинацией. между гомологичными последовательностями, оказавшимися в негомологичном положении (роль таких последовательностей могут выполнять, напри.мер, мобильные генетические эле.менты см. гл. V). На рис. 81 (с.ч. с. 126) показан один важный частный случай ошибочной реко.мбинации — неравный кроссинговер. В результате этого процесса генетический материал одной из гомологичных хро.мосом делетн-рует, но в другой хромосоме возникает дупликация. Считается, что такие дупликации играют важную роль в возникновении родственных, но различных генов, поскольку присутствие в геноме лишних копий какого-либо гена позволяет и.м сравнительно свободно из.че-няться, что, в принципе, может привести к возникновению новых функций белка — продукта гена. По всей вероятности, это один из путей возникновения. мультигенных семейств, характерных для геномов высших эукариот и кодирующих белки со сходными, но различными функциями. [c.109]

Между гомологичными генами одного мультигенного семейства (см. гл. ГХ) также возможны рекомбинационные обмены, например генная конверсия или неравный кроссинговер. Такие обмены могут иметь ряд любопытных следствий. Некоторые мультигенные семейства, например гистоновые гены, состоят из высокогомологичных генов. Реко.мбинационные обмены между ними должны способствовать унификации последовательности всех генов семейства, так что такие семейства должны эволюционировать как единое целое, без значительной дивергенции отдельных членов се.мейства. Напротив, у тех семейств, члены которых сильно дивергировали, рекомбинация может множить разнообразие существующих вариантов, поскольку при обмене между двумя генами может получиться третий, ранее не существовавший вариант. Такие события обнаружены не только в случае специализированных рекомбинационных систем, например в генах поверхностного гликопротеина трипаносом, но и в вариабе ть-ных мультигенных семействах млекопитающих, например среди У-генов и.м.муноглобулинов и среди генов главного комплекса гистосовместимости. [c.109]

Гены эукариот, нередко располагаясь в хромосомной ДНК рядом, образуют мультигенные семейства, состоящие из небольшого числа родственных последовательностей Например, гены, кодирующие рРНК у млекопитающих, обнаруживаются в геноме сотнями своих копий, сгруппированных в зоны, а это свидетельствует об избыточности генетических программ у высших организмов (создание "повышенной прочности") [c.177]

У злаков наибольший интерес представляют запасные белки эндосперма. Запасные белки, в основном, кодируются несколькими, сходными по своей структуре и по щгйнготидному составу, генами, объединяемыми в мультигенные семейства. Обычно экспрессия этих генов строго тканеспецифична и происходит на определенной стадии развития семени. В большинстве случаев запасные белки растений имеют несбалансированный для питания человека и животных аминокислотный состав. Так, запасные белки бобовых — легумины — характеризуются низким Уровнем аминокислоты метионина, а запасные белки злаков — пролами-ны — бедны лизином, триптофаном и треонином. Дефицит этих аминокислот снижает питательную и кормовую ценность семян. [c.65]

Несмотря на значительную разницу в размерах, все белки ПФ цитоплазмы кодируются генами одного мультигенного семейства. У всех этих белков в первичной структуре полипептида есть гомологичный срединный участок примерно из 310 аминокислот, образующий протяженную а-спираль с тремя короткими не-а-спиральпыми вставками (рис. 11-74). Кроме того, большие отрезки этой срединной области имеют последовательность, характерную для полипептидов, способных к образованию спирали из двух спиралей (см. разд. 11.1.6). Подобно тропомиозипу или хвосту мышечного миозина, эта двухцепочечная спираль представляет собой димер из двух одинаковых полипептидов ПФ. Эти две цепи в гомодимере ПФ уложены параллельно друг другу, причем к срединному стержневидному домену примыкают на обоих концах глобулярные домены. При сборке ПФ стержневидные домены взаимодействуют друг с другом и формируют однородную сердцевину филамента, а глобулярные, величина которых сильно варьирует у разных белков ПФ, выступают с поверхности филамента наружу. Одна из моделей сборки ПФ из димерных субъединиц показана на рис. 11-75. [c.316]

Новый принцип генетического анализа. Обнаружение мультигенных семейств мышечных белков дало в руки исследователей новый принцип генетического анализа. До недавнего времени анализ генов начинался с выявления генетической изменчивости. Ее можно констатировать на фенотипическом уровне, например благодаря наличию наследственной болезни, или на некотором промежуточном уровне-по отсутствию функционального белка, по электрофоретическим вариантам белка или по разным антигенным детерминантам на клеточной поверхности. Фенотипическую изменчивость затем связывали с соответствующим полиморфизмом на генном уровне. Генетические варианты часто служат экспериментальным инструментом для раскрытия основных механизмов действия гена. Однако для семейства актиновых или миозиновых генов неизвестны ни нормальные, ни патологические генетические варианты. Генетический анализ начинается с белка и генов как таковых безотносительно к межиндивидуальным различиям. Это стало возможным благодаря тому, что теперь в распоряжении исследователей имеется, если нужно, большое количество матричной РНК для этих белков. В настоящее время перед медицинскими генетиками стоит задача выявить наследственные заболевания, которые могут быть вызваны генетическими изменениями актиновых или миозиновых генов. Возможно, однако (хотя и вряд ли), что такие болезни просто не существуют-либо потому что любой генетический дефект актина или миозина ле-тален, либо потому что экспрессия гена в мультигенном семействе настолько эластична , что мутации в одном локусе компенсируются активностью других локусов. [c.139]

По мере углубления наших знаний о структуре генетического материала (наличие интронов, цромоторных последовательностей, нсевдогенов и т.д.), и особенно в связи с открытием мультигенных семейств генов, таких, как семейство НЬР, понятие ген становится все более и более расплывчатым. В настоящее время все еще [c.149]

Внутрихромосомный неравный кроссинговер. У структурно-гомологичных (но не по-зиционно-гомологичных) генов, таких, как найденные в мультигенных семействах (разд. 2.3.3.8), неравный кроссинговер происходит не только между гомологичными хромосомами, но также между сестринскими хроматидами (внутрихромосомный неравный кроссинговер). Теоретические рассуждения показывают, что этот процесс мог сыграть определенную роль в молекулярной эволюции [1941]. [c.230]

Разнообразие потенциал-зависимых и лиганд-зависимых ионных каналов в мембранах нервных клеток обеспечивается существованием кодирующих такие каналы мультигенных семейств (например, потенциал-зависимые Ыа-каналы) и опять-таки альтернативным сплайсингом (потенциал-зависимые К-каналы)- Один и тот же ген у дрозофилы кодирует четыре по-липептидные цепи, участвующие в формировании функционально активного К-канала. Эти полипептиды имеют одинаковые центральные домены, содержащие характерные для потенциалзависимых каналов элементы. [c.24]

Получена кДНК и установлена первичная структура ряда изоформ цит. Р-450. Было показано, что цит. Р-450 кодируется семейством супергенов , которое составляет по крайней мере 50 генов, организованных в несколько (не менее 9) мультигенных семейств. Эти семейства содержат от одного до нескольких ген- [c.134]

Если можно получить пробы для гибридизации (синтетические олигонуклеотиды или кДНК, или геномные субклоны), комплементарные негомологичным областям нуклеотидной последовательности в нетранслируемой области транскрипта и помогающие различить нативный и перенесенный ген в трансгенных растениях или же различить транскрипты, образовавшиеся в результате экспрессии различных членов мультигенного семейства (например, экспрессия семейства генов ab в петунии [12]). [c.325]

Обратная трансляция аминокислотной последовательности Met-Phe-Asn- ys-Trp указывает на необходимость синтеза 15-звенного вырожденного олигонуклеотида со следующей первичной структурой ATGTT(T/ )AA(T/ )TG(T/ )TGG, в которой нуклеотиды в скобках отмечают места с неоднозначной последовательностью. Теоретически олигонуклеотид длиной в 14-15 нуклеотидов, полученный путем обратной трансляции последовательности из пяти аминокислотных остатков должен быть уникальным для геномов такого размера, как геном человека. Впрочем, это утверждение верно лишь в том случае, если геном представлен случайной последовательностью. На практике это не так. В любом большом геноме встречаются мультигенные семейства с близкой первичной структурой, и наблюдается гомология между многими последовательностями, которая отражает их зависимое друг от друга происхождение. Поэтому 15-звенный олигонуклеотид при исследовании генома человека скорее всего не окажется геноспецифическим. Однако извлечь специфическую геномную последовательность с помощью таких олигонуклеотидов можно при использовании их в качестве праймеров для ПЦР на матрице кДНК соответствующей клонотеки. В этом случае неспецифические олигонуклеотиды скорее всего не будут участвовать в образовании продукта ПЦР. [c.165]

Можно также предположить, что UEP для генов плацентарного лактогена и гормона роста человека различаются. Но есть еще одно объяснение-неадекватность простой модели часов в ходе эволюции происходят не только накопление и фиксация точ-ковых мутаций, но и другие события, а независимая эволюция двух генов ограничивается еще какими-то механизмами. Здесь необходимо учесть два принципиальных факта. Во-первых, гены гормона роста и плацентарного лактогена человека гораздо ближе по своей организации ортологичным генам крысы и быка. Во-вторых, интроны генов гормона роста и плацентарного лактогена человека близки друг другу почти в такой же степени, как кодирующие последовательности этих генов, в то время как обычно аналогичные интроны в паралогичных генах существенно различаются по длине и нуклеотидным последовательностям. Очевидно, что эволюция паралогичных генов не зависит от так называемой согласованной эволюции, или гомогенизации. Это отмечается и в других мультигенных семействах (например, семействах глобиновых генов разд. [c.162]

В отличие от генов, кодирующих РНК, полипептидные гены представлены в геноме в единственном числе, однако при этом геном часто содержит сегменты, гомологичные данному специфическому гену. Таким образом, однокопийный ген может входить в состав семейства близкородственных последовательностей (например, в семейство генов гормона роста). Члены такого семейства могут кодировать незначительно различающиеся белки (например, изозимы). Однако они могут иметь разные регуляторные сигналы, ответственные за экспрессию генов в разных тканях или на разных стадиях развития (как в случае генов гормона роста или плацентарного лактогена). (Напомним, что согласно определению гена, принятому в данной книге, ген включает регуляторные элементы, не входящие в единицу транскрипции.) Равным образом членами семейства могут быть и псевдогены. Условились, что два неаллельных гена считаются идентичными, если они кодируют фактически одинаковые белки и находятся под общим контролем. Близкородственные гены считаются членами одного мультигенного семейства, даже если они неидентичны (табл. 9.6). [c.170]

Так, Р- и у-актины человека различаются всего по четырем аминокислотным остаткам. У большинства организмов гены, кодирующие различные актины. образуют мультигенные семейства, а кодирующие области этих генов гомологичны у разных видов. Например, аминокислотная последовательность а-актина скелетных мышц одинакова у курицы и млекопитающих, а актиновая мРНК, выделенная из вегетативных клеток Di tyostelium, служит также хорошим зондом при отборе клонированных актиновых генов дрожжей, кукурузы, сои и млекопитающих. [c.172]

Еще одна особенность мультигенного семейства актиновых генов состоит в вариабельности числа и положения интронов (рис. 9.10), обнаруживающейся при сравнении как паралогичных генов (например, генов Р- и а-актинов скелетных мышц крысы), так и ортологичных актиновых генов растений и беспозвоночных. Это существенно отличается от обычной ситуации, характерной для большинства ортологичных генов и мультигенных семейств, где интроны располагаются одинаково. Представляется маловероятным, что в ходе эволюции актиновых генов в них встраивались новые интроны. Каждое такое событие приводило бы к смещению соседних последовательностей и к сдвигу рамки считывания. Можно предположить обратное большинство актиновых генов содержали инт- [c.172]

В отличие от кодирующих последовательностей, 5 - и З -фланкирующие участки тубулиновых генов а-и р-мультигенных семейств значительно различаются. По-видимому, это связано с независимой регуляцией экспрессии. Например, один из генов а-ту-булина мышей экспрессируется только в семенниках. У Drosophila концентрация мРНК, транскрибируемых с различных тубулиновых генов, неодинакова в разных тканях и на разных стадиях развития. Один из а-тубулиновых генов экспрессируется только у взрослых самцов дрозофилы, другой-только в яичниках, а два экспрессируются постоянно. У дрожжей два гена а-тубулина, по-видимому, кодируют одинаковые в функциональном отношении полипептиды, хотя один из генов экспрессируется эффективнее другого. Единственный ген Р-тубулина дрожжей существен для их роста. Оказалось, что дрожжевые клетки, у которых блокировано деление, несут мутацию в гене р-тубулина (мутация d ). [c.174]

Один из самых важных выводов, который можно сделать из результатов изучения геномной организации, состоит в том, что родственные последовательности ДНК часто образуют тандемные повторы. Иногда, например в случае генов рРНК или гистоновых генов, тандемно повторяются группы одинаковых генов. В других случаях в тандемы организуются такие родственные, но все же различающиеся гены, как члены мультигенных семейств глобиновых, овальбумиповых генов и генов гормона роста человека. Однако тандемные повторы встречаются не только в целых генах, они присутствуют также в их кодирующих и некодирующих участках. [c.183]

Впервые Alu-последовательности были выделены и клонированы (случайным образом) из ДНК человека (рис. 9.41), и исходя из этих данных была построена каноническая последовательность. Затем клонированные члены Alu-семейства использовали в качестве зондов для определения числа копий методом кинетики реассоциации. Было обнаружено 9 10 копий Alu-последовательностей на гаплоидный геном (или около 9% геномной ДНК человека). В среднем на каждые 5 т.п.н. генома человека и других приматов Старого Света приходится одна Alu-последовательность. С Alu-зондами гибридизуется ДНК более 90% рекомбинантных фагов, содержащих хромосомную ДНК человека, а больщинство из клонированных сегментов длиной 15-20 т.п.н. содержит более одного члена Alu-семейства. Соседние Alu-последовательности могут располагаться друг относительно друга в любой ориентации, поэтому некоторые из них входят во фракцию схлоп-нувщейся геномной ДНК. Например, из восьми Alu-последовательностей в пределах сегмента ДНК длиной 65 т.п.н, которые входят в состав мультигенного семейства генов -глобина, пять ориентированы в одном направлении, а три-в другом (рис. 9.42). [c.202]

Гены всех четырех белков образуют мультигенное семейство, которое, вероятно, произошло от одного предкового гена в результате амплификаций и мутаций как кодирующей, так и регуляторной последовательностей (рис. IV. 1). Имея в распоряжении эти гены, мы можем теперь исследовать механизм, с помощью которого в соседних клетках синтезируется только один из пигментов родопсин в палочках, а чувствительные к красному, зеленому или синему цвету пигменты-в различных колбочках. Клонирование этих генов дает ответ на вопрос и о причине высокой частоты цветовой слепоты у человека. У мужчин, не страдающих дальтонизмом, имеются один ген чувствительного к красному цвету пигмента и разное число (один или три) генов пигмента, чувствительного к зеленому цвету, которые образуют тандем на длинном плече Х-хромосо-мы. Результаты блот-гибридизапии с использованием геномной ДНК мужчин, страдающих разными типами красно-зеленой цветовой слепоты, показывают, что аберрантное цветовосприятие часто бывает связано с мутациями, возникающими при рекомбинациях, сопряженных с неравным кроссинговером [c.341]

Организация мультигенного семейства, кодирующего зрительные пигменты человека. Все гены родственны друг другу. Гены, кодирующие красный и зеленый пигменты, образуют тандем на Х-хромосоме Благодаря их высокой гомологии между ними часто происходит рекомбинация. Аминокислотная последовательность красного и зеленого пигментов совпадает на 96%, а другие пары пигментов (например, зеленый и синий) на 40 45%. [J. Nathans, Annu, Rev, Neuros i, 10 (1987), p. 163.] [c.341]

Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот (1990) -- [ c.109 , c.190 ]

Молекулярная биология (1990) -- [ c.109 , c.190 ]

Гены и геномы Т 2 (1998) -- [ c.171 , c.172 , c.173 , c.174 , c.175 , c.176 , c.177 , c.178 , c.179 , c.180 , c.355 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология