Тест на аллелизм (комплементационный тест)

Тест на аллелизм – это экспериментальный метод, используемый для определения, являются ли две мутации, вызывающие один и тот же или очень схожий фенотип, аллелями одного и того же гена или относятся к разным генам. Принцип: Тест основан на явлении комплементации. Если две мутации находятся в разных генах, то в диплоидном организме (или гетерокарионе у грибов), несущем обе мутации, нормальная функция может быть восстановлена. Это происходит потому, что каждая мутация затрагивает свой ген, и введение дикого (нормального) аллеля другого гена компенсирует дефект.

20. Строение прокариотических и эукариотических генов. Экспрессия генов. Длина генов

1. Строение прокариотических генов:

• Компактность: Геномы прокариот очень компактны. Большая часть ДНК кодирует белки или функциональные РНК.

• Отсутствие интронов: Гены прокариот, как правило, не содержат интронов (некодирующих последовательностей). Весь ген является одной непрерывной кодирующей областью.

• Опероны: Гены часто организованы в опероны. Оперон – это кластер функционально связанных генов, которые транскрибируются вместе с одной промоторной области.

Позволяет клетке эффективно регулировать экспрессию группы генов, участвующих в одном метаболическом пути.

• Полицистронная мРНК: Транскрипция оперона приводит к образованию одной молекулы мРНК, которая кодирует несколько разных белков. Такая мРНК называется полицистронной.

• Промотор: Последовательность ДНК перед геном, к которой присоединяется РНК-полимераза для начала транскрипции.

• Терминатор: Последовательность ДНК в конце гена, сигнализирующая об окончании транскрипции.

• Отсутствие гистонов: ДНК не упакована в нуклеосомы с гистонами.

2. Строение эукариотических генов:

Распределенность: Геномы эукариот намного крупнее и менее компактны. Большая часть ДНК может быть некодирующей (интроны, межгенные промежутки, повторы).

Наличие интронов и экзонов: Большинство эукариотических генов являются "мозаичными" и состоят из:

• Экзоны: Кодирующие последовательности, которые будут экспрессированы в белок.

• Интроны: Некодирующие последовательности, расположенные между экзонами. Интроны удаляются из пре-мРНК в процессе сплайсинга. Моноцистронная мРНК: Обычно одна молекула мРНК кодирует только один белок.

• Промоторные и регуляторные элементы: Помимо промотора, существуют другие регуляторные элементы (энхансеры, сайленсеры), которые могут располагаться на значительном расстоянии от гена.

• Упаковка в хроматин: ДНК плотно упакована в хромосомы с помощью гистонов, образуя нуклеосомы и хроматин. Эта упаковка влияет на доступность генов для транскрипции.

• Кэп и поли(А)-хвост: мРНК эукариот модифицируются на 5'-конце (добавление 5'-кэпа) и на 3'-конце (добавление поли(А)-хвоста), что защищает мРНК от деградации и участвует в транспорте и трансляции.

Экспрессия генов – это процесс, в ходе которого генетическая информация, закодированная в ДНК (или РНК), используется для синтеза функционального продукта, такого как белок или функциональная РНК. Это многоступенчатый процесс, включающий: транскрипцию и посттранскрипционные модификации (только у эукариот):

• Кэпирование (5'-кэп): Добавление метилгуанозина на 5'-конец мРНК.

• Полиаденилирование (поли(А)-хвост): Добавление длинной последовательности адениловых нуклеотидов на 3'-конец мРНК.

• Сплайсинг: Удаление интронов и соединение экзонов в зрелую мРНК. Может быть альтернативным, что позволяет одному гену кодировать несколько различных белков.

Регуляция экспрессии генов: Процесс экспрессии строго регулируется на каждом этапе (транскрипционный, посттранскрипционный, трансляционный, посттрансляционный), что позволяет клетке контролировать, какие белки и в каком количестве будут синтезироваться в зависимости от ее потребностей и сигналов из окружающей среды.

Длина генов сильно варьируется:

• Прокариоты: Гены относительно короткие и компактные, обычно от нескольких сотен до нескольких тысяч пар нуклеотидов.

• Эукариоты: Гены намного длиннее из-за наличия интронов. Кодирующая область (экзоны) может быть схожей по размеру с прокариотическими генами.

Это различие в строении и длине генов отражает разную сложность организации и регуляции генетического материала у разных групп организмов.