Мобильные элементы генома - BioinforMatix.ru - портал по биоинформатике, имейджингу и биософту
Мобильные элементы генома |
|
|
| Автор Неизвестен | |
| 03.12.2008 г. | |
|
Открытие и классификация мобильных элементов Мобильными генетическими элементами (МГЭ) называют подвижные фрагменты генома клеток, способные к самостоятельным перемещениям внутри генома. Мобильные генетические элементы были открыты американским генетиком Барбарой Мак-Клинток на кукурузе в 1951 году, а в 1983 году это открытие получило Нобелевскую премию.
В начале 40-х гг. американская исследовательница Б. МакКлинток открыла существование гена, или локуса, который вызывал повышение частоты хромосомных перестроек у кукурузы. Среди потомков от скрещивания, в котором оба родителя несли такие перестройки, появлялись нестабильные мутации с неожиданно высокой частотой. В 1948 г. она опубликовала результаты исследований этого локуса, «вызывающего разрывы хромосом, сделав вывод, что он является совершенно необычным, поскольку может перемещаться из одного участка хромосомы в другой. Б. МакКлинток назвала эти перемещения транспозицией, 1) Они могут перемещаться из одного сайта в другой; 2) Их встраивание в данный район влияет на активность генов, расположенных рядом; 3) Утрата КЭ в данном локусе превращает прежде мутабильный локус в стабильный; 4) В сайтах, в которых присутствуют КЭ, могут возникать делеции, транслокации, транспозиции, инверсии, В 60-х годах МГЭ были открыты также у микроорганизмов. В конце 70-х годов одновременно в СССР (группой советских генетиков во главе с Г.П. Георгиевым) и США (группой американских генетиков Д. Хогнесс) были открыты МГЭ у дрозофилы. С того момента исследования ускорились. Кроме того, различные МГЭ были найдены также у дрожжей, млекопитающих, включая человека. Иначе говоря, мир МГЭ оказался велик и многолик. МГЭ подвижны в геноме хозяина, причем содержат внутри себя гены, обеспечивающие транспозицию. Опыт построения генетических карт твердо указывал, что положение генов на карте очень стабильное (с точностью до редких хромосомных перестроек) устойчиво наследуется, 1. Устойчивую – совокупность устойчивых генов и других элементов генома; 2. Подвижную – совокупность копий МГЭ генома, способных к перемещениям со всеми генетическими последствиями (мутациями генов, перестройками). По механизмам транспозиции мобильные элементы перемещаются, используя обратную транскриптазу, т.е. на РНК-матрице мобильного элемента синтезируется ДНК. Обратная транскриптаза (ревертаза) не только ведет синтез нити ДНК на РНК, но и осуществляет синтез второй комплементарной нити ДНК,
Транспозоны млекопитающих У млекопитающих в составе генома обнаружено несколько классов умеренно повторенных последовательностей: SINE (short interspersed nuclear elements) и LINE (long interspersed nuclear elements). Элементы SINE — это фрагменты длиной 100-300 п.н., чередующиеся с уникальными последовательностями от 1000 до 2000 п.н. Элементы LINE имеют длину более 5 тпн, они чередуются с уникальными последовательностями до 35 т.п.н. длиной. Как SINE, так и LINE представлены семействами, состоящими из одинаковых элементов. В геноме человека SINE широко представлены семейством элементов Alu. Члены этого семейства имеют длину 300 п.н. и повторены в геноме от 300 000 до 500 000 раз. Около 3 % генома человека приходится на долю этих повторов. Наименование Alu этот элемент получил, поскольку содержит сайт узнавания рес-триктазы Alul. Каждая /i/м-последовательность фланкирована прямыми повторами длиной от 7 до 20 п.н. По этой причине полагают, что Alu-повторы являются мобильными элементами, скорее всего ретротранспозонами.
Фукциональное значение мобильных элементов Наличие мобильных элементов в геномах имеет разнообразные генетические последствия.
1. Перемещения и внедрение мобильных элементов в гены может вызывать мутации. Так, большинство «спонтанных» мутаций в локусе white у дрозофилы индуцированы инсерциями мобильных генетических элементов. Около 80% спонтанных мутаций, изученных в разных локусах дрозофилы, вызвано инсерциями мобильных элементов. Внедряясь в ген, мобильный элемент может повредить экзон, разорвав его. В таком случае ген будет лишен возможности кодировать белок. Попадая в район промоторов или энхансеров, мобильный элемент может повредить регуляторную зону гена. Наконец, инсерция в район интрона может оказаться безвредной, поскольку вся последовательность интрона вместе с мобильным элементом будет вырезана во время процессинга мРНК,
2. Изменение состояния активности генов. Длинные концевые повторы являются промоторами ретротранспозона, причем как LTR, так и сам ретротранспозон содержат нуклео-тидные последовательности, являющиеся энхансерами транскрипции. Поэтому перемещение этих сигналов в геноме может изменять регуляцию активности генов. Например, если мобильный элемент оказался около протоонкогена, то результатом может быть сверхпродукция белка и злокачественное перерождение клетки.
3. Формирование хромосомных перестроек. В результате кроссинговера между одинаково ориентированными элементами возникает делеция и дупликация материала, расположенного между инсерциями. Если инсерции ориентированы в противоположном направлении, возникает инверсия.
4. Формирование теломер. У дрозофилы отсутствует теломеразная машина, но концы ДНК удлиняются за счет перемещений ретро транспозонов.
5. Участие в горизонтальном переносе генов. Инфекционные ретровирусы способны заражать организмы, принадлежащие разным видам, и переносить собственный генетический материал, образуя копии ДНК, встраивающиеся в геном. Таким образом могли распространяться ретротранспозоны. Подобный способ передачи генов получил название горизонтального в отличие от вертикального наследования генов из поколения в поколение.
6. Транспозоны на основе Р-элемента используют для трансформации у эукариот, клонирования генов, поиска энхансеров и т.д.
Читайте также: Геномика личности |
|
| Последнее обновление ( 06.04.2009 г. ) |
| « Пред. | След. » |
|---|