Сложность ядерной и цитоплазматической рнк

Следующий вопрос касается числа различных типов последовательностей РНК, присутствующих в ядре и цитоплазме. Содержится ли в ядре большее разнообразие последовательностей, чем в цитоплазме, или и там, и там разнообразие последовательностей примерно одинаковое? Ответ на этот вопрос покажет нам, какая часть генома транскрибируется в яРНК и насколько адекватно можно судить об этой части по набору мРНК. Разнообразие нуклеотидных последовательностей называют сложностью. Для измерения сложности определенное количество радиоактивной РНК добавляют к избытку денатурированной ДНК и дают им возможность ренатурировать. Чем выше сложность РНК,

¹ Термины ядерная РНК (яРНК) и гетерогенная ядерная РНК (гяРНК) часто используются как синонимы, однако на самом деле они несколько различаются по значению. Термин гяРНК относится обычно к предшественникам мРНК (называемым иногда пре-мРНК), тогда как яРНК относится к общей нефракционированной РНК, экстрагированной из ядра. Мы будем использовать обозначение яРНК, а не гяРНК.

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 2: Пер. С англ. – м.: Мир, 1994. – 235 с.

____________ КОНТРОЛЬ РАЗВИТИЯ НА УРОВНЕ ПРОЦЕССИНГА РНК_________________________________ 179

Рис. 13.2. Реассоциация нуклеиновых кислот различного происхождения. Каждая кривая представляет нормальную кинетику, ожидаемую в том случае, когда все гены присутствуют с одинаковой частотой. Так как для реакции гибридизации необходима встреча двух комплементарных последовательностей, скорость гибридизации может быть описана как dC/dt= —kС2, где С – концентрация одноцепочечных последовательностей в момент времени t;. а k – константа реассоциации. Обратите внимание, что 0% соответствует верхнему значению оси ординат, а ось C0t представлена логарифмической шкалой. Видно, что ДНК Е. coli содержит примерно в 100 раз больше последовательностей, чем ДНК бактериофага Т4 (По Britten, Кohne, 1968.)

тем ниже скорость ее ренатурации с ДНК. Другими словами, если присутствует только один тип РНК (сложность = 1), то эта РНК-последовательность довольно быстро распределяется в реакционной смеси, найдя свой ДНК-гомолог. Однако если это же количество РНК содержит тысячу последовательностей (сложность = 1000), то каждая индивидуальная последовательность будет в тысячу раз более разбавленной и вероятность найти свой гомолог за то же самое время будет крайне мала. Двухцепочечные ДНК–РНК-гибриды можно легко отделить от негибридизованной РНК и затем вычислить долю радиоактивной РНК, которая нашла себе комплементарную ДНК

Определение сложности обычно представляют графически в виде кривых C₀t, причем С₀ – исходная концентрация меченой нуклеиновой кислоты (в молях на 1 л), t – время (в секундах). Степень реассо-

Рис. 13.3. Реассоциация ДНК типичного эукариотического организма. ДНК разрезают до коротких фрагментов - около 500 пар оснований и денатурируют в щелочи с целью получения отдельных цепей. Затем снижают значение pH, позволяя цепям ДНК ренатурировать. Кривая показывает быстро ренатурирующую фракцию, которая представляет высокоповторяющиеся последовательности ДНК, фракцию умеренно повторяющейся ДНК и фракцию уникальных последовательностей ДНК. Показанные на рисунке высокоповторяющиеся последовательности представлены с примерно в миллион раз большей частотой, чем уникальные гены. Высокоповторяющаяся ДНК локализована обычно в центромерах и выполняет структурную функцию. Уникальная ДНК включает в себя гены, такие, как гены ферментов и структурных белков. Умеренно повторяющаяся ДНК, как полагают, содержит регуляторные последовательности, обнаруживаемые в интронах и в 5'- и 3'-фланкирующих областях генов. (По Hood et al., 1975.1