Подготовка у универсиаде 2012 / Генетика (Жимулев) / 7-3ver7

7.9. Псевдогены

Иногда в геномах встречаются т.н. псевдогены. Они имеют все необходимые черты генов, т.е. полный набор экзонов, характерных для каких-то генов, поли-А/Т хвостыикороткиепрямыеповторыдлиной1020 п.н. (как у мобильных элементов) в ДНК мишени, однако остаются функционально неактивными.Существуют2типапсевдогенов: 1.Традиционныепсевдогены(семействогенов глобинов–см.раздел7.10).Онивозникаютза счетдупликацийопределенныхгенов,которые затем выключаются в результате делеций и точковых мутаций. 2. Процессированные

псевдогены.Унихнетинтронов,ноестьостатки поли-А-тракта. По флангам псевдогена чаще всего находят прямые повторы. Этот вид псевдогенов часто встречается у млекопитающих,иредко–удрожжей.

У дрозофилы псевдогены встречаются редко,чащеэтогенытранспортныхилималых ядерных РНК (тРНК, snRNA). Еще один известный пример - псевдоген личиночного кутикулярного белка и псевдоген Adh у D. mulleri,онисохраняютсвоиинтроны.Пример процессированного псевдогена (т.е. без интронов)описандлягенаAdhуD.teissieriиD. yakuba.

расположенывразличныхрайонаххромосомы

èдажевразличныххромосомах.Например,у дрозофилыгены,кодирующиеферменты,под контролемкоторыхпроисходитпревращение триптофана в бурый глазной пигмент, разбросаны во множестве участков генома.

Вместе с тем, известны некоторые примеры кластерной организации генов. У человека известно несколько типов гемоглобинов. Каждыйиз них синтезируется

в определенном органе и на определенной стадии развития. Например, гемоглобины ζ и ε синтезируются в клетках эмбрионального желточногомешканараннихэтапахразвития.

В это время молекула белка состоит из двух цепей ζ -подобного α -гемоглобина и двух цепей ε (β− подобный). К концу третьего месяца развития синтез гемоглобина этого типа заканчивается и начинается синтез фетального (утробного) гемоглобина в

клетках печени и селезенки. Фетальный гемоглобин состоит из двух α -полипептидов

èäâóõ γ (β− подобных): двух γ A или двух γ G. Во время постэмбрионального развития

гемоглобинсинтезируетсявклеткахкостного мозга и состоит из α , β полипептидов и некоторого количества β -подобного δ полипептидов. Большая часть гемоглобина в

крови взрослого человека состоит из тетрамера α 2β 2 (Hb-A).

В геноме человека гены гемоглобина расположеныдвумякластерами:вхромосоме 16 расположены все α− подобные гены, в то времякаквсеβ− подобныегенырасположены в хромосоме 11 (Рис. 7.67). В каждом кластере есть псевдогены.

Интересно,чтогенырасположенывтом порядке, вдоль по хромосоме, в какой очередности они включаются в работу в ходе онтогенеза. Однако, каких-либо данных, свидетельствующих об их функциональной сцепленности или общем контроле по принципуопероннойорганизации,неполучено. Тотфакт,чтоэтигеныфункционируютвразных тканях и на разных этапах онтогенеза, скорее свидетельствует о независимом контроле экспрессииэтихгенов.

Гены транспортной РНК у дрозофилы расположенывомногихрайонахпо1-2генав каждом. Однако, в одном из районов 16 генов занимаютнебольшойучастокдлиной50т.п.н. (Рис. 7.68), хотя их транскрипция не контролируетсяоднимпромотором.

Организациягенов18Sи28SрРНКувсех эукариот в общих чертах одинаковая. Последовательности генов 18S, 5.8S и 28S рРНК,лидернойпоследовательности,атакже

не предотвращают активности остальных. Клоныгенов5SрРНК,выделенныеизразных частейкластера,нормальнотранскрибируются вмолекулы5SрРНКвсистемеооцитаксенопуса (Xenopus).Такимобразом,последовательности ДНК не составляют единицу транскрипции и функционируютнезависимооднаотдругой.

Общаядлинакластерагистоновыхгенов у дрозофилы составляет примерно 500 т.п.н. (100 повторов единицы около 5 т.п.н. с пятью генамивкаждой).Отдельныегенывпределах повторенной единицы транскрибируются в противоположныхнаправлениях(т.е.сразных цепей ДНК), что свидетельствует о независимостиихфункционирования(Рис.7.70).

Удругоговиданасекомых-хирономуса (Chironomus thummi) эти же пять гистоновых генов составляют кластер длиной 6262 п.н., однако, и у этого вида гены, расположенные в кластере,могутсчитыватьсясразныхцепей(см. Рис. 7.70).

Иногда в кластеры объединяются и неповторенныегены.Семьгенов,кодирующих белки теплового шока (см. раздел 12), располагаются во фрагменте ДНК длиной 12 т.п.н.,картируемомспомощьюгибридизацииin situвпуфетепловогошока67В.Длягеновэтого районатакжехарактернаразнаянаправленность транскрипции(см.Раздел13).

Гены,контролирующиеразвитиекрупных частей тела (гомейозисные гены) дрозофилы, собранывкластеры.Ихназываюткомплексами. Головная капсула дрозофилы формируется в результате активности генов комплекса Antennapedia(Antp-C),брюшнаячасть-генами комплексаBithorax (BX-C) (Рис.7.71).

Литература к разделу 7.10.

Жимулев И.Ф. Хромомерная организация политенныххромосом.Новосибирск,Наука, 122-124, 1994.

Lewin B. Genes. Oxford, New York, Tokyo; Oxford

UniversityPress,726-728,1994.

Russell,P.J.GeneticsFifthedition.MenloPark,California,

AddisonWesleyLongmanInñ, 400-408,1998.