37. Повторяющиеся последовательности в геноме человека.
Почти
половина генома человека представлена
повторами:
Сателлиты: микро- и минисателлиты, альфоидные. Относятся к тандемным повторам. Повторяющиеся последовательности – вплотную друг за другом, тандемно. Особенно изобильны тандемные повторы в центромерах хромосом, где они несут структурную функцию.
Инвертированные – нуклеотидная последовательность повторяется в противоположных ориентациях на той же самой молекуле (обращенные?).
Типа LINE – способны кодировать два белка-фермента, которые и принимают участие в перемещении их самих, а заодно они способны обеспечивать «перепрыгивание» и коротких диспергированных повторов. Относятся к диспергированным, или транспозонам. Транспозоны - участки ДНК, которые могут передвигаться по геному. Передвигаются они с помощью специальных белков – транспозаз.
Типа SINE – тоже диспергированные.
Alu-повторы – тоже диспергированные.
38. Оперон и его работа
Оперон - участок ДНК, транскрипция которого осуществляется на одну молекулу информационной РНК под контролем одного специального белка-регулятора. Основная единица генетического материала, регулируемая на уровне транскрипции у бактерий.
Концепция оперона была предложена в 1961 г. Ф. Жакобом и Ж. Мано для объяснения механизма «включения» и «выключения» генов в зависимости от потребности клетки прокариотического организма в веществах, синтез которых контролируют эти гены. Дальнейшие эксперименты позволили дополнить эту концепцию, а также подтвердили, что оперонная регуляция (т. е. регуляция на уровне транскрипции) является основным механизмом регуляции активности генов у прокариот и ряда вирусов.
В состав оперона прокариот входят структурные гены и регуляторные элементы (не путать с геном-регулятором). Структурные гены кодируют белки, осуществляющие последовательно этапы биосинтеза какого-либо вещества. Этих генов может быть один, два или несколько. Они тесно сцеплены друг с другом и, что самое главное, в ходе транскрипции работают как один единый ген: на них синтезируется одна общая молекула иРНК, которая лишь потом расщепляется на несколько иРНК, соответствующих отдельным генам. Регуляторными элементами являются следующие:
промотор — участок связывания фермента, осуществляющего транскрипцию ДНК - РНК-полимеразы. Является местом начала транскрипции. Представляет собой короткую последовательность из нескольких десятков нуклеотидов ДНК, с которой специфически связывается РНК-полимераза. Кроме того, промотор определяет, какая из двух цепей ДНК будет служить матрицей для синтеза иРНК;
оператор - участок связывания регуляторного белка;
терминатор - участок в конце оперона, сигнализирующий о прекращении транскрипции.
Классическим примером организации и работы оперона служит модель лактозного оперона. Лактоза — дисахарид, она состоит из галактозы и глюкозы, соединенных р-галактозидной связью. Поэтому фермент, разрушающий эти связи, получил название р-галактозидазы. Лактозный оперон содержит гены, которые контролируют синтез ферментов, участвующих в превращении лактозы: р-галактозидазу (z), галактозидпермеазу (у) и тиогалактозидтрансацетилазу (а). Ген-оператор (о) управляет одновременно выражением всей группы этих генов. В его составе содержится промотор (р), с которым взаимодействует РНК-полимераза. Лактозный оперон содержит 5500 нуклеотидных пар, в том числе: область о + р — 50 нуклеотидных пар; цистрон z — 3700 нуклеотидных пар; цистрон у — 900 нуклеотидных пар; цистрон а — 900 нуклеотидных пар.
Работа оперона находится под негативным контролем гена-регулятора (i), который контролирует синтез белка-репрессора. Белок-репрессор имеет м. м. около 150—200 кД. Он состоит из четырех субъединиц, имеющих м. м. 38 кД. Репрессор имеет два активных участка: с одним из них взаимодействует индуктор (лактоза или ее структурный аналог), а с помощью другого он прикрепляется к оператору. В отсутствие лактозы белок-репрессор связывается с оператором и блокирует выражение этого оперона. Когда в среде появляется лактоза, она связывается со вторым активным участком репрессора, это приводит к изменению его конформации по типу аллостерического эффекта, и он становится неактивным, репрессия оперона снимается, происходит активный синтез ферментов.
Негативный контроль работы лактозного оперона хорошо объясняет сущность феномена индукции: нет индуктора — оперон молчит, его работа заблокирована. Появился индуктор — оперон разблокирован и активно работает.