√ены эукариот: мозаичное строение


ѕредельно схематично изобразим структуру типичного белоксинтезирующего эукариотического гена и процессинг соответствующей про-м–Ќ :

    


     
И;И;И;У;У;У;У;У;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;У;У;У;У;У;И;И;И;
 ƒЌ  

                               ;  
        5'                     v                    3'
        
У;У;У;У;У;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;У;У;У;У;У;
 г€ –Ќ  
                               ;  
                               v  
   GpppG
У;У;У;У;У;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;У;У;У;У;У;
 A...An

                               ;  
                               v  

                        И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;И;
                        И;И;           И;И;
                        И;И;И;И;И;И;   И;И;И;И;И;И;
                            И;И;   И;И;
          GpppG У;У;У;У;У;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;И;И;  
И;И;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;У;У;У;У;У;  A...An

                               ;   I  —ближение сайтов
                               V      разрезани€ и сращивани€
                               
              GpppG У;У;У;У;У;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;Т;У;У;У;У;У; 
A...An   м–Ќ  

( ќбща€ схема процессинга и экспрессии типичного эукариотического гена, кодирующего белок ( –эфф,  оффмен,1986 ). Ѕелые участки соответствуют интронам, покрытые точками - экзонам, вертикальные волнистые линии - фланкирующие 5'- и 3'-последовательности. )

¬ схеме отражено самое неожиданное открытие молекул€рной биологии, датируемое 1977 г., - разделение гена на "существенные", кодирующие белок фрагменты, (экзоны) и "несущественные" (интроны) ( Gilbert, 1978 ), которые ферментативно удал€ютс€ (процесс "сплайсинга") при созревании м–Ќ  и, следовательно, не учавствуют в трансл€ции.

ѕо мозаичному, экзон-интронному, принципу почти все исследованные гены эукариот, включа€ вирусные гены, экспрессируемые в эукариотических клетках. ѕсевдогены часто лишены интронов, но они могли утратить их вторично; не исключено также, что они - "процессированные" гены или "ретрогены", образовавшиес€ путем обратной транскрипции ( Sharp, 1983 ).

„исло, размеры и внутренн€€ структура интронов измен€етс€ в очень широком диапазоне, эволюционно консервативна структура лишь экзон-интронных границ, по которым осуществл€етс€ сплайсинг.

 ак проецируетс€ мозаична€ структура генов на структуру кодируемых ими белков? ѕоиск соответстви€ между двум€ формами генетического €зыка на этом уровне дал известное правило: один экзон ƒЌ  - один домен белка ( Brack, Tonegawa, 1977 ; Gilbert, 1978 ).

ѕод доменом обычно подразумеваетс€ функционально более или менее автономна€ компактна€ субструктура белка, ведуща€ себ€ как целое в некоторых генетических тестах и непосредственно вы€вл€ема€ методом рентгенструктурного анализа. ћультидоменный принцип организации многих белков был осознан и сформулирован еще до открыти€ его молекул€рно-генетической основы - мозаичного строени€ генов. ≈стественно, предполагалось наличие и особых генетических единиц (субгенов), отвечающих доменам,и , более того, на р€де экспериментальных прецедентов высказывалось мнение, что мультидоменные белки образуютс€ в эволюции из однодоменных через делеционные сли€ни€ соответствующих "до-генов" в единый ген и что вообще эволюци€ легко оперирует такими дискретными единицами. Ќыне эти идеи общеприн€ты.

‘ормула "один экзон - один домен" лучше "работает" в случае глобул€рных, нежели фибрилл€рных белков, экзон-интронные сшивки проецируютс€, как правило, на поверхность глобулы. ¬ этом есть свой резон: с одной стороны функциональные центры построены преимущественно из внутренних аминокислотных остатков, с другой стороны, в ходе эволюции, когда мозаична€ структура гена только складывалась, сплайсинг был, надо полагать, не очень точен; следовательно, именно такое поверхностное распределение экзон-интронных границ давало тогда минимальные дефекты при ошибках сплайсинга.

“аким образом, минимальными относительно автономными семантическими единицами генетического €зыка €вл€ютс€ экзоны на уровне ƒЌ  и домены на уровне белка.

—мотрите также:

  • √ены, кодирующие белок: схема структуры
  • —“–” “”–ј √≈Ќј » ћ”“ј÷»»
  • √≈Ќќћ Ё” ј–»ќ“
  • рис 003