Гетерохроматин: структура, молекулярная эволюция и регуляторные взаимодействия

Возникновение блоков гетерохроматина в геноме эукариот. Тандемные повторы гетерохроматина. Кластер повторов в гетерохроматине. Структура районов гетерохроматина, заполненных разными типами повторов, с подвижными элементами. Эффекты положения генов.

Рубрика Биология и естествознание
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 21.09.2009
Размер файла 18,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Реферат

по биологии на тему:

"Гетерохроматин (структура, молекулярная эволюция и регуляторные взаимодействия)"

2009

Молекулярная эволюция гетерохроматина

В геноме многоклеточных эукариот выделяют два компонента: эухроматин и гетерохроматин. Гетерохроматин включает значительную, иногда более половины по весу, часть ДНК. У дрозофилы гетерохроматин составляет более 30% ДНК. На рис. показаны эухроматиновые и гетерохроматиновые участки хромосом, наблюдаемые в делящихся клетках. Гетерохроматин сконцентрирован в основном около центромеры. Основная масса генов локализована в эухроматине, материал которого доступен для визуального анализа благодаря наличию у дрозофилы политенных хромосом, присутствующих в ядрах не делящихся клеток слюнных желез. Политенные хромосомы представляют собой жгуты, составленные из параллельно расположенных молекул ДНК, образующихся в процессе последовательных актов редупликации ДНК. Существование таких гигантских политенных хромосом открывает новые возможности исследования геномов и определения в хромосомах локализации трансгенов, а также подвижных элементов с помощью гибридизации in situ.

Гетерохроматин обогащен подвижными элементами и представлен главным образом некодирующими повторяющимися последовательностями ДНК. Остается неразгаданным, почему в геноме эукариот сохраняется масса гетерохроматина, представленная, на первый взгляд, в основном "генетически инертным" материалом. Однако и в гетерохроматине, несмотря на небольшую концентрацию генов в расчете на количество ДНК, обнаруживаются отдельные жизненно важные гены. Один из них участвует в регуляции клеточных делений. Таким образом, гетерохроматин представлен неоднородными нуклеотидными последовательностями, включающими не только разные типы повторов, но и уникальные последовательности. Однако известна нуклеотидная последовательность лишь небольших участков гетерохроматина. При завершении проекта секвенирования генома районы гетерохроматина по техническим причинам остались белыми пятнами, соседствующими с эухроматином, представленным известной нуклеотидной последовательностью. В районах гетерохроматина ДНК более плотно упакована, гетерохроматин характеризуется либо более компактным расположением нуклеосом, либо представлен специальными "ненуклеосомными" структурами. Биологическая роль гетерохроматина остается в значительной степени не выявленной, и решение этого вопроса является одной из фундаментальных задач молекулярной генетики высших эукариот. Гетерохроматиновые районы, по-видимому, определяют самые разные функции: поведение хромосом в митозе и мейозе, пространственную организацию хромосом в неделящемся ядре и, наконец, активность рядом расположенных генов.

Особый интерес к гетерохроматину не ослабевает в связи с исследованиями явления эффекта положения гена, который представляет собой многообещающую модельную систему для понимания молекулярных механизмов эпигенеза. Классическим объектом исследования эффектов положения генов, несмотря на обнаружение этого явления и у млекопитающих, остается дрозофила.

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 нуклео-тидных 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 рибо-сомные РНК. Вряд ли можно дать исчерпывающий ответ на вопрос, почему рибосомные гены и подвижные 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. Образование таких кластеров подвижных элементов в гетерохроматине отражает процессы эволюции генома.

Исследование возникновения кластеров гетерохроматиновых повторов и экспрессии отдельных повторов в составе кластера представляется важным для выявления особенностей функционирования генов и в эухромати-не. Актуальность таких исследований подчеркивается наблюдениями за трансгенами, искусственно вводимыми в геном. Недавно было показано, что трансгены, представленные рядом тандемно повторяющихся генов, могут быть неактивными. Однако после удаления большой части генов из кластера остающиеся гены реактивируются. Это наблюдение указывает на роль повторяющихся последовательностей ДНК в функционировании генов и способности локально амплифицировнных участков ДНК приводить к инактивации генетического материала. Кроме того, оказалось, что искусственное введение в геном добавочного числа генов, рассеянных по геному, может приводить не к увеличению общего количества кодируемого ими белка, а, напротив, к их общей инактивации. Поэтому вопросы о механизмах регуляции активности транскрибируемых гетерохроматиновых повторов могут иметь непосредственное отношение к проблеме взаимной инактивации повторов, присутствующих в эухроматиновых районах генома. Проблема исследования возникновения и регуляции активности самих гетерохроматиновых повторов и прилегающих к ним генов составляет один из важных разделов исследований молекулярной эволюции геномов и механизмов эпигеномной изменчивости.

Изучаются следующие нерешенные вопросы, касающиеся эволюции и функции гетерохроматина.

1. Возникновение гетерохроматиновых повторов и их эволюция, в том числе проблемы "согласованной эволюции" единиц тандемных повторов; представление о "согласованной эволюции" возникло на основании анализа кластеров повторов у близких видов, когда выяснилось, что различие в нук-леотидной последовательности повторов данного типа для каждого отдельного вида невелико, тогда как межвидовые различия оказываются значительными.

2. Взаимодействие гомологичных гетерохроматиновых элементов в геноме и молекулярная природа инактивации повторяющихся генов.

3. Характер и закономерности инактивации генов, обусловленные их соседством с гетерохроматином, приводящие к известному явлению - эффекту положения генов, который проявляется как нестабильная, обратимая инактивация генов.

4. Пространственное расположение хромосом в ядре, обусловленное взаимодействием сегментов гетерохроматина, и активность генов.

Возникновение блоков гетерохроматина в геноме эукариот

Структурные исследования гетерохроматина необходимы, с одной стороны, для понимания закономерностей возникновения гетерохроматиновых блоков, а с другой, как необходимый материал для дальнейших функциональных исследований этого компонента генома. Секвенированные геномы нематоды и дрозофилы схожи по размерам и общему числу генов. Однако у нематоды отсутствует развитый гетерохроматиновый компонент и не обособлены прицентромер-ные районы. Напротив, у дрозофилы прицентромерный гетерохроматин составляет значительную часть хромосомы. Причины этих различий структур генома дрозофилы и нематоды остаются загадкой. Вопрос о первых этапах становления гетерохроматина у дрозофилы, как и всех высших эукариот, также покрыт тайной неизвестности.

В наших исследованиях рассмотрена эволюция отдельных блоков гетерохроматина Х- и Y-хромосомы, представленных повторами двух типов:

1) повторяющиеся друг за другом гомологичные гены. Особенности эволюции этих повторов различаются в Х- и Y-хромо-сомах. Интерес к этим повторам обусловлен их необычным взаимодействием, определяющим важную биологическую функцию - плодовитость самцов. Сверхэкспрессия повторов Х-хромосомы в отсутствие Y-повторов, приводит к стерильности самцов, а Y-повторы, подавляя экспрессию повторов Х-хромосомы, обеспечивают плодовитость особей. Таким образом, взаимодействие гетерохроматиновых повторов, молекулярный механизм которого представляет большой интерес, может играть существенную роль в судьбе популяции;

2) перемежающиеся друг с другом разные типы повторов.

Тандемные повторы гетерохроматина

Тандемные повторы, собранные в кластеры, обнаруживаются в геномах эукариот. Тандемными повторами представлены жизненно важные для каждой клетки гены, например, гены рибосомных РНК и гены гисто-нов - компонентов нуклеосом, являющихся структурными единицами хроматина. Вопрос о том, как возникли эти повторы и каким образом поддерживается внутренняя идентичность единиц повторов, остается нерешенным. Тандемный кластер генов, кодирующий белки эука-риотической клетки, известен только в случае генов гистонов. Второй пример - это обнаруженный кластер генов Stellate в гетерохроматине Х-хромосомы дрозофилы. Выявленные тандемно организованные гены кодируют белок, чрезвычайно близкий по аминокислотной последовательности к регуляторной субъединице одной из протеинкиназ, участвующей в регуляции клеточного деления и модулирующей активность многих белков - факторов транскрипции. Это первый случай обнаружения в гетерохроматине повторов, кодирующих белки. Функция белка Stellate остается неизвестной, однако изменчивость единиц кластера ограничена и находится под сильным давлением отбора, что указывает на наличие определенной функции. Кластер генов Ste можно рассматривать как модель для исследования особенностей молекулярной эволюции эукариотических кластеров генов, кодирующих белки.

В эухроматине был обнаружен ген, сходный по своей структуре и нук-леотидной 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. 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 Х- и Y-хромосо-мах остается загадочным.

Были рассмотрены особенности эволюции кластера SYe-повторов и родственного ему кластера тандемных повторов в Y-хромосоме. Кодирующие последовательности Ле-повторов, как правило, не повреждены, а различия между ними обусловлены в основном отдельными ну-клеотидными заменами в третьем положении кодона, не приводящими к изменению аминокислотной последовательности белка. Такой характер нук-леотидных замен указывает на сдерживающее действие отбора в ответ на спонтанные изменения последовательностей. В то же время было отмечено, что Ste-повторы, прилегающие с обеих сторон к ретротранспозону, внедрившемуся в межгенный район кластера, накапливают различия в нуклеотидных последовательностях по сравнению с повторами, непосредственно соседствующими друг с другом. Этот результат показывает, что внедрение ретротранспозона может нарушить согласованную эволюцию генов в составе тандемного повтора и ускорить накопление различий в дуплицированных генах. Нуклеотидные замены, если они несинонимичные, могут, в конце концов,

Кластер повторов Stellate в гетерохроматине

Треугольник обозначает внедрение ретротранспозона. Помечены повторы с отличающейся друг от друга нуклеотидной последовательностью привести к возникновению новых функций генов под действием отбора. Оказалось, что согласованная эволюция повторов Y-хромосомы заметно нарушена по сравнению со Ste-повторами. Значительно более сильные различия в нуклеотидных последовательностях Y-повторов могут приводить к функциональным изменениям аминокислотной последовательности предполагаемых полипептидов, кодируемых Y-повторами. В Y-повторах обнаружены также нуклеотидные замены в некодирующих белок районах, не меняющие характера сплайсинга транскрип-тов Y-повторов и соответственно предсказываемой аминокислотной последовательности полипептидов, кодируемых такими транскриптами. Обнаруженная изменчивость тандемных Y-повторов внутри кластера, сопровождающаяся изменением характера созревания транскриптов, демонстрирует интересный случай молекулярной эволюции отдельных повторов, собранных в составе тандемного кластера.

Нарушения кодирующей функции Y-повторов можно рассматривать и как свидетельство прекращения их прежней функции, состоящей в кодировании белков. Вероятно, на смену кодирующей функции приходит другая функция, связанная с их способностью подавлять экспрессию Ste-повторов Х-хромосомы. Действительно, сравнение нуклеотидных замещений в Ste-no-вторах и в Y-повторах показывает, что на определенных этапах их эволюции в Y-хромосоме отбор поддерживал их кодирующие функции, а затем "давление отбора" ослаблялось, кодирующая способность терялась и, по-видимому, возникала функция, связанная с репрессией гомологичных Х-повторов.

Структура районов гетерохроматина, заполненных разными типами повторов, образованных подвижными элементами

Подобные структуры, по-видимому, представляют собой "островки", погруженные в "море" коротких, многократно тандемно повторенных последовательностей, так называемых сателлитных ДНК. Исследование структур протяженных гетерохроматиновых повторов показало, что они представляют собой мозаику из повторов разной природы, образовавшуюся в результате последовательных событий внедрения подвижных элементов в другие предсуществовавшие повторы. В результате основная масса ДНК островков представлена материалом подвижных элементов. Хотя "море" сателлитных последовательностей располагается в районе центромеры, наличие сателлитной ДНК, как оказалось, необязательно для формирования этой структуры, необходимой для расхождения хромосом в процессе деления клетки. Недавно было обнаружено, что отдельные фракции сателлитной ДНК, могут быть сайтами активного связывания регуляторных белков дрозофилы. В таком случае сателлиты рассматриваются как важный элемент, регулирующий концентрацию регуляторных белков, связывающихся со множеством эухроматиновых генов. Роль "островков" в функционировании сателлитных ДНК остается неясной.

Мы рассматривали структуру повтора размером около 60 тыс. н. пар. Число копий повторов приближается к десяти в расчете на гаплоидный геном. Функция такого повтора неясна. Однако эти повторы расположены в районах, соответствующих участкам гетерохромати-на Х-хромосомы, ответственным за ряд жизненно важных функций: регуляцию числа рибосомных генов, а также процессов раннего развития дрозофилы. Схематически структура повтора, составленного в основном из подвижных элементов разных типов, перемещающихся с помощью принципиально разных механизмов, показана на рис. Ретротранспозоны внедрились либо в межгенные некодирующие районы Ле-повторов, либо друг в друга. Наши наблюдения показывают, что число этих повторов поддерживается отбором и, возможно, они могут играть определенную функциональную роль. Не исключено, что такие повторы могут быть частью загадочного локуса АВО в гетерохроматине Х-хромосомы, нехватка которого нарушает самые ранние стадии развития дрозофилы.

Репрессия SFE-повторов Х-хромосомы гомологичными y-повторами осуществляется с помощью механизма РНК-интерференции

Рассмотрение природы подавления экспрессии Ste-повторов гомологичными Y-повторами половых хромосом представляет биологический интерес прежде всего потому, что эти взаимодействия обеспечивают важную биологическую характеристику - плодовитость самцов дрозофилы, а молекулярный механизм взаимодействия повторов описывается в рамках явления РНК-интерференции, к которому сейчас привлечено большое внимание. РНК-интерференцией называют способность двухните-вых молекул РНК подавлять экспрессию гомологичных по нуклеотидной последовательности генов. Способность двухнитевой РНК специфически подавлять активность того или иного гена сейчас с успехом используется в геномике, поскольку завершение секвенирования ряда геномов требует выяснения функции гена с известной нуклеотидной последовательностью. Это можно осуществить, поскольку инъекция двухните-вой РНК с последовательностью, идентичной данному гену, приводит к возникновению фенотипа, характерного для мутаций по этому гену. Механизм подавления экспрессии гена, осуществляемый на уровне деградации информационной РНК, представлен на рис. Двухнитевая РНК под действием комплекса ферментов распадается на короткие двухцепочечные нуклеотидные фрагменты, одна из цепей которых "узнает" гомологичные им по нуклеотидной последовательности мРНК. Затем осуществляется деградация РНК, причем середина короткого фрагмента РНК указывает сайты расщепления мРНК. РНК-интерференция описана в случаях искусственного введения двухнитевой РНК или в результате конструирования геномов с увеличенным числом того или иного гена. В последнем случае, в основном в опытах с трансгенными растениями, наблюдалось подавление суммарной экспрессии генов, несмотря на увеличение их числа. Это явление получило название косупрессии. Механизм косупрес-сии можно объяснить образованием двухнитевой РНК в результате транскрипции обеих нитей разных трансгенов, которые внедрились в разные участки генома и транскрибируются с промоторов, оказавшихся по соседству с трансгеном. В результате в одном случае будет осуществляться копирование смысловой кодирующей нити РНК, а в другом - образование антисмы-словой некодирующей РНК.

Удаление из Y-хромосомы Y-повторов приводит к сверхэкспрессии fte-повторов в Х-хромосоме, что сопровождается резким снижением плодовитости самцов. Особенности структуры Y-повторов по сравнению с повторами Ste показаны на рис. Y-повторы, в отличие от Ste-повторов, содержат подвижные элементы, локализованные в межгенных промежутках кластера. Ste- и Y-повторы транскрибируются с образованием "смысловых" транскриптов, которые в случае Ste-повторов кодируют белок, способный активировать каталитическую субъединицу протеинкиназы. Однако Y-повторы продуцируют и комплементарные "антисмысловые" некодирующие транскрипты, образование которых начинается, по-видимому, в районе внедрений подвижного элемента. В результате создается условие для образования двухнитевой РНК, которая в свою очередь является предшественником коротких фрагментов РНК, непосредственно атакующих Ste-мРНК. Таким образом, можно предполагать следующие этапы эволюции Y-повторов: сначала они выступали как кодирующие белок гены, а затем, после внедрения транспозона, стали терять эту способность, приобретая другое свойство - способность к образованию "антисмысловой" РНК, старт транскрипции которой находится внутри транспозона. Спасение самцов от стерильности достигается функционированием механизма РНК-интерференции и направлено на преодоление избытка транскриптов повторяющихся Ste-генов. Здесь просматриваются определенные аналогии с явлением косупрессии у растений, когда гомологичные гены, введенные извне, подавляют экспрессию собственных клеточных генов. В то же время в нашем случае имеет место естественный процесс подавления экспрессии генов с помощью механизма РНК-интерференции.

Вопрос о том, в какой степени РНК-интерференция с участием двухни-тевой РНК может быть использована организмом для регуляции экспрессии обычных эухроматиновых генов, остается открытым. В то же время, очевидно, что двухнитевая РНК регулирует количество образующихся смысловых транскриптов Y-повторов: оказалось, что количество смысловых транс-криптов не уменьшается при резком уменьшении числа Y-повторов. Это можно объяснить снижением количества двухнитевой РНК Y-повторов, предназначенной для уничтожения не только Ste-PHK, но и смысловой РНК Y-повторов. Иными словами, налицо саморегуляция смысловой транскрипции Y-повторов, вызванная снижением концентрации двухнитевой РНК. Известны разные механизмы саморегуляции экспрессии генов, но наши наблюдения позволяет считать, что саморегуляция может быть основана и на образовании двухнитевой РНК, соответствующей определенному участку гена.

Функционирование консервативного механизма РНК-интерференции обнаружено у простейших, нематоды, дрозофилы, растений, и, наконец, у позвоночных. Считается, что РНК-интерференция может быть направлена на уничтожение или нейтрализацию таких агентов, как вирусы или подвижные элементы. Имеются прежде всего в виду вирусы, размножение которых связано со стадией образования двухнитевой РНК и, следовательно, с появлением субстрата для образования коротких РНК, уничтожающих транслируемые вирусные мРНК. Двухнитевая РНК, гомологичная подвижным элементам, например, ретротранспозонам, как и в случае трансгенов, может быть образована в результате транскрипции обеих цепей ДНК этого элемента. Может ли механизм РНК-интерференции, отвечающий за репрессию генов Ste, участвовать в подавлении экспрессии подвижных элементов? Нарушение образования коротких РНК из двунитевых транскриптов Y-повторов в результате мутаций в генах РНК-интерференции, контролирующих нарезание двунитевой РНК, может сказаться и на экспрессии ретротранспозонов. Действительно, в присутствии мутации homeless, снимающей подавление экспрессии Ле-повторов Y-повто-рами, существенно увеличивалось количество транскриптов ретротранспозонов в клетках семенников и яичников дрозофилы. Механизм действия гена homeless остается невыясненным. Известно лишь, что ген кодирует предполагаемую РНК-хеликазу, которая может участвовать на разных стадиях процесса РНК-интерференции, обеспечивая доступность двухнитевых РНК для взаимодействующих с ними белков. Следовательно, система РНК-интерференции, кодируемая генами хозяина, непосредственно контролирует уровень транскрипции и, вероятно, перемещения ретротранспозонов в геноме дрозофилы.

Эффекты положения генов

Способность гетерохроматина вызывать инактивацию близлежащих эухроматиновых генов, нестабильно наследуемую в клеточных поколениях, известна давно. Накоплен обширный материал, описывающий хромосомные белки и их комплексы, вовлеченные в инактивацию генов при эффекте положения. Эти комплексы вызывают компактизацию нуклеосомной структуры хроматина, но отдельные детали этого процесса пока выяснены только при исследовании инактивации генов у дрожжей. Достаточно много известно о белках, образующих репрессорные комплексы хроматина. В то же время, вопрос о том, какова роль и вклад собственно гетерохроматиновых последовательностей ДНК в процесс инактивации, остается открытым. Оставалось невыясненным, зависит ли степень инактивации от массы прилегающего к эухроматину гетерохроматинового блока. Вопрос о преимущественной роли определенных гетерохроматиновых последовательностей также оставался неисследованным.

Были использованы два подхода к исследованию этих вопросов:

1) оценивали степень инактивации в серии родственных эу-гетерохрома-тиновых перестроек, в результате которых гены перемещались к гетерохро-матину. Эти перестройки различались размером гетерохроматинового блока, вызывающего инактивацию прилежащих эухроматиновых генов.

2) эффекты положения моделировали с помощью искусственных трансгенных конструкций, включающих Stellate-повторы гетерохроматина и близлежащий ген-репортер, инактивация которого указывала на эффект положения.

Первый подход состоял в исследовании классического эффекта положения, сопровождающегося инактивацией ряда генов, приближенных к гете-рохроматину и определяющих, например, цвет глаз или форму крыльев. В результате хромосомной перестройки эухроматиновый ген, кодирующий винкулин, разорвался, и его фрагмент объединился с блоком сателлитной ДНК гетерохроматина. Инактивация распространяется на большое расстояние, достигая гена, отстоящего от границы с гетерохроматином на 700 тыс. нуклеотидных пар. Оказалось, что способность к инактивации распределена неравномерно по длине блока гетерохроматина Х-хромосомы, включающего около 13 106 н. пар. Оценка снижения степени инактивации по мере уменьшения размеров гетерохроматинового блока показала, что наибольший вклад в расчете на единицу массы блока вносит район центромеры. Выяснилось также, что для индукции инактивации необходимо сохранение внутренней структуры гетерохроматина: эффект положения пропадал в результате внутренней инверсии в гетерохроматиновом блоке, хотя общее количество прилегающего гетерохроматина не изменялось. Таким образом, полученные данные показали, что инактивация генов протяженными районами гетерохроматина зависит как от общей массы прилегающего гетерохроматина, так и от природы отдельных его участков и их взаимного расположения.

Эффекты положения могут определяться не только близлежащим сегментом гетерохроматина, но и дальнодействующими взаимодействиями между блоками гетерохроматина с образованием в ядре специализированного пространства гетерохроматина, обогащенного репрессор-ными белками. Полученные нами результаты соответствуют предложенной модели. Оказалось, что способность небольшого гетерохроматинового сегмента вызывать инактивацию эухроматина сильно зависит от расстояния этого сегмента до основного гетерохроматинового блока Х-хромосомы. Резкое уменьшение расстояния вызывает инактивацию, что можно объяснить увеличением вероятности ассоциации сегмента с основным блоком Х-хромосом. Подобное объяснение находится в соответствии с экспериментально подкрепленными представлениями о том, что хромосомы в неделящемся ядре располагаются не случайно в своих "компартментах", а броуновское движение способствует ограниченному перемещению хромосом в отведенном для них пространстве, обеспечивая ассоциацию определенных участков хромосом друг с другом.

Второй подход к исследования эффектов положения был нами применен с целью выявления способности клонированных и секвенированных повторов вызывать инактивацию генов эухроматина. В результате удалось показать, что зависимость инактивации от изменения гетерохроматиновых белков, определяющих компактизацию хроматина, может определяться типом прилегающих повторов. Были созданы конструкции, в которых фрагменты гетерохроматина Х-хромосомы или Y-хромосомы присоединяли к репортерному гену white, инактивация которого при эффектах положения приводит к нестабильной мозаичной окраске глаз. Получили трансгенных особей дрозофилы, несущих эти конструкции, и наблюдали мозаичную инактивацию гена white. Это, насколько нам известно, первый случай обнаружения эффекта положения, вызванного клонированным "натуральным" гетерохроматином. Инактивация генов при эффектах положения у дрозофилы происходит в результате образования в районах инактивированных генов эухроматина комплексов разных репрессорных белков. Недостаток одного из таких белков, обусловленный мутацией в соответствующем гене, вызывает нарушение образования репрессорных комплексов. Подобные, сходные по структуре и функции, белки позднее были обнаружены и у человека, причем мутации по соответствующим генам приводили к нарушениям регуляции активности генов и опухолевому росту. Мутации в генах, ответственных за образование репрессорных белков или модификацию репрессорных комплексов, приводят в случае классического эффекта положения к полной или частичной реактивации генов, вызывая так называемую супрессию эффектов положения генов. Известен набор супрессорных мутаций, ослабляющих степень инактивации при эффекте положения. Было исследовано более 10 разных супрессорных мутаций, меняющих образование или структуру известных мультимерных комплексов, но ни в одном случае не было обнаружено их влияния на инактивацию гена white, вызванную прилегающими клонированными Ste- или Y-повторами гетерохроматина. Мы предполагаем, что в образовании гетерохроматина в данном случае участвуют белки, отличные от тех, которые формируют структуру основных блоков гетерохроматина и определяют инактивацию генов при "классическом" эффекте положения. Поиск генов и белков-модификаторов эффектов положения, вызываемых повторами Ste, представляется перспективным, поскольку успех в подобном исследовании позволит выявить новый тип репрессии активности генов на хромосомном уровне. Этот тип репрессии может определяться белками, отличными от тех, которые уже были выявлены нри исследовании других описанных случаев компактизации гетерохроматина и инактивации генов при эффектах положения.


Подобные документы

  • Характеристика изменений, которые происходят в геноме клетки, и возникают при вставке мобильных генетических элементов в геном. Мобильные генетические элементы в геноме Drosophila Melanogaster (дрозофила чернобрюхая). Мобильные элементы гетерохроматина.

    курсовая работа [72,8 K], добавлен 29.05.2015

  • Способы видообразования и роль в них полиплодий. Характеристика хромосомных перестроек и модификаций гетерохроматина. Роль множественных геномных перестроек и работа изолирующих механизмов. Изучение стадий эволюционной дивергенции и динамика популяций.

    реферат [2,6 M], добавлен 11.12.2011

  • Партеногенетические виды позвоночных и их особенности размножения. Структура микросателлитных повторов эукариотических геномов. Монолокусный анализ микросателлитсодержащих локусов. Электрофорез дезоксирибонуклеиновой кислоты в полиакриламидном геле.

    дипломная работа [706,2 K], добавлен 27.01.2018

  • Механизмы регуляции экспрессии генов у прокариот и эукариот. Регуляция содержания РНК в процессе биосинтеза. Согласованная регуляция экспрессии прокариотических родственных генов. Репрессия триптофанового оперона. Суммарный эффект аттенуации и репрессии.

    лекция [24,2 K], добавлен 21.07.2009

  • Дифференциальная экспрессия генов и ее значение в жизнедеятельности организмов. Особенности регуляции активности генов у эукариот и их характеристики. Индуцибельные и репрессибельные опероны. Уровни и механизмы регуляции экспрессии генов у прокариот.

    лекция [2,8 M], добавлен 31.10.2016

  • Докембрийский этап развития Земли. Условия, необходимые для возникновения и начала развития жизни на Земле. Возникновение жизни согласно гипотезе академика А.И. Опарина. Первые формы жизни на планете. Основные теории появления и развития эукариот.

    реферат [231,5 K], добавлен 25.07.2010

  • Формы взаимодействия аллельных генов: полное и неполное доминирование; кодоминирование. Основные типы взаимодействия неаллельных генов: комплементарность; эпистаз; полимерия; гены-модификаторы. Особенности влияния факторов внешней среды на действие генов.

    курсовая работа [601,5 K], добавлен 21.09.2010

  • Уровни организации живой материи. Структура и функции цитоплазматической мембраны. Хроматин: структура, функции, уровни укладки. Генный уровень организации наследственного материала. Особенности структурной и функциональной организации генов эукариот.

    курс лекций [3,9 M], добавлен 27.11.2014

  • Транскрипция – процесс переноса генетической информации от ДНК к РНК. Природа информационной связи между ДНК и белками. Строение и организация единиц транскрипции у прокариот и эукариот. Синтез РНК - выделение стадий инициации, элонгации и терминации.

    лекция [27,1 K], добавлен 21.07.2009

  • Организация наследственного материала прокариот. Химический состав эукариот. Общая морфология митотических хромосом. Структура, ДНК, химия и основные белки хроматина. Уровни компактизации ДНК. Методика дифференцированного окрашивания препаратов хромосом.

    презентация [7,4 M], добавлен 07.01.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.