4.5.3. Кластер рибосомных генов

Гены, кодирующие р-РНК, находятся в 13, 14, 15, 21 и 22 хромо- сомах, в области вторичной перетяжки, названной ядрышковыми организаторами. Гены р-РНК имеют большое (от 100 до нескольких тысяч у разных видов) количество копий. Это объясняется тем, что один ген р-РНК обеспечивает синтез только одной молекулы р-РНК, поэтому, для удовлетворения потребностей клетки количество копий генов р-РНК огромно. В созревающих ооцитах лягушки происходит резкое увеличение генов р-РНК (до 2 млн. на ядро). Процесс образования копий нуклеотидных последовательностей внутри хромосомы называется амплификацией.

Выделяют 4 вида генов р-РНК у эукариот: 5S р-РНК, 5,8S р-РНК,18S р-РНК, 28S р-РНК. Такое разделение генов обусловлено разной длиной, массой, плотностью и формой молекул р-РНК, контролируемых данными генами. Разные молекулы р-РНК оседают при центрифугировании с разной скоростью, то есть, имеют разные коэффициенты седиментации или коэффициенты Сведберга (S).

Гены 18S-, 5,8S-, 28Sр-РНК сгруппированы (в таком именно порядке) в единый кластер и транскрибируются вместе (рис.101) в единную пре-рРНК, которая в процессе созревания будет разрезана на три зрелые молекулы р-РНК: 18S - , 5,8S - , 28S - р-РНК. Каждый кластер рибосомальных генов имеет длину от 7 до 14 т.п.н.; количество кластеров у разных видов разли- чается. Кластеры на хромосоме разделены межгенными спейсерами (рис.101). Внутри кластера гены разделены н внутригенными спейсерами: внешний и внутренний на 5'-конце и внешний и внутренний на 3'-конце. Внутригенные спейсеры транскрибируются, а межгенные – не транскрибируются.

Гены р-РНК не содержат интронов и имеют высокое содержание ГЦ-пар.

Кодирующие части рибосомальных генов является консервативными для всех видов; длина и последовательность межгенных спейсеров сильно различаются и содержат большое количество тандемно повторяющихся последовательностей.

Рис.170. Организация кластеров генов рРНК эукариот.

Самая маленькая 5S–РНК располагается отдельно от кластер- формирующих генов и представлена в сотнях тандемно повторяющихся копий, разделенных спейсерами (рис.102). Ген 5S–РНК состоит из 120 нуклеотидов и не прерывается ни какими интронами. В гаплоидном геноме человека 2000 копий 5S р-РНК и локализованы они в 1^й хромосоме. Промотор находится внутри гена, терминатором служит последовательность –Т–Т–Т-…..Т- . 5S р-РНК не подвергается процессингу и модификации.

Рис.172. Гены 5S-рРНК лягушки (Из: Коничев, 2003).

Гены т-РНК. В эукариотических клетках насчитывается 40-60 основных типов т-РНК часто сгруппированных в кластеры, расположенные в разных хромосомах. У человека насчитывается 1300 генов т-РНК (по 10-20 копий для каждого вида). Но в отличии от рибосомальных генов, транспортные гены в составе кластеров сильно различается у разных организмов. Направление транскрипции гена в каждом кластере может быть противоположным, а гены разделены спейсерами длиной в 100-150 т.п.н. Природа этих спейсеров не известна.

Промотор гена т-РНК располагается внутри кодирующей части гена (рис.103) и имеет два района: А-бокс и В-бокс, которые обеспечивают правильную транскрипцию. А-бокс имеет последовательность: 5' –Т-Г-Г-Ц-N-N-А-Г-Т-Г-Г-3'; В-бокс: 5' –Г-Г-Т-Ц-Г-А-N-N-Ц-3' (N –любой нуклеотид). Районы гена в области А - и В-боксов соответствуют определенным районам молекулы т-РНК в области дигидроуридиновой и псевдоуридиновой петель.

В генах т-РНК имеется один интрон, который расположен всегда у всех т-РНК через один нуклеотид от 3-конца антикодона и имеет протяженность от 14 до 60 н.п.

Рис.173. Структура гена тРНК (промотор располагается внутри гена: А-и В-боксы, С-спейсеры).