1.5.3. Кластер рибосомных генов
Гены, кодирующие рРНК, находятся в 13, 14, 15, 21 и 22 хромо- сомах, в области вторичной перетяжки, называемой ядрышковыми организаторами. Гены рРНК имеют большое (от 100 до нескольких тысяч у разных видов) количество копий. Это объясняется тем, что один ген рРНК обеспечивает синтез только одной молекулы рРНК, поэтому, для удовлетворения потребностей клетки количество копий генов рРНК огромно. В созревающих ооцитах лягушки происходит резкое увеличение генов рРНК (до 2 млн. на ядро). Процесс образования копий нуклеотидных последо- вательностей внутри хромосомы называется амплификацией.
Выделяют 4 вида генов рРНК у эукариот: 5S-рРНК, 5,8S-рРНК, 18S-рРНК, 28S-рРНК. Такое разделение генов обусловлено разной длиной, массой, плотностью и формой молекул рРНК, контролируемых данными генами. Разные молекулы рРНК оседают при центрифугировании с разной скоростью, то есть, имеют разные коэффициенты седиментации или коэффициенты Сведберга (S).
Гены 18S-, 5,8S-, 28S-рРНК сгруппированы (в таком именно порядке) в единый кластер, расположены по типу «голова» к «хвосту» и транскрибируются вместе (рис.22) в единную пре-рРНК, которая в процессе созревания будет разрезана на три зрелые молекулы рРНК: 18S-, 5,8S-, 28S-рРНК. Каждый кластер рибосомальных генов имеет длину от 7 до 14 т.п.н.; у разных видов количество кластеров может быть различным. Кластеры на хромосоме разделены межгенными, а внутри кластера - внутригенными спейсерами (рис.22): внешний и внутренний на 5'-конце и внешний и внутренний на 3'-конце. Внутригенные спейсеры транскрибируются, а межгенные – не транскрибируются.
Гены рРНК 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.22. Организация кластеров генов рРНК эукариот.
Самая маленькая 5S-рРНК располагается отдельно от кластер- формирующих генов и представлена в сотнях, тандемно повторяющихся копий, разделенных спейсерами (рис.23). Ген 5S-рРНК состоит из 120 нуклеотидов и не прерывается ни какими интронами. В гаплоидном геноме человека 2000 копий 5S-рРНК и локализованы они в 1 хромосоме. Промотор находится внутри гена, терминатором служит последовательность -Т-Т-Т-…..Т- . 5S-рРНК не подвергается процессингу и модификации.
Рис.23. Гены 5S-рРНК лягушки (Из: Коничев, 2003).
Гены тРНК. В эукариотических клетках насчитывается 40-60 основных типов тРНК, часто сгруппированных в кластеры, расположенные в разных хромосомах. У человека насчитывается 1300 генов тРНК (по 10-20 копий для каждого вида). Но в отличии от рибосомальных генов, транспорт- ные 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 тРНК располагается внутри кодирующей части гена (рис.24) 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 райо- нам молекулы тРНК в области дигидроуридиновой и псевдоуридиновой петель.
В генах тРНК находится один интрон, который расположен всегда у всех тРНК через один нуклеотид от 3-конца антикодона и имеет протяженность от 14 до 60 н.п (рис.25).
Р ис.25. Интрон в структуре тРНК