Современная генетика. Том 3 - Айала Ф.
Скачать (прямая ссылка):
дупликации могут возникать и при неравном кроссинговере. Когда в соседних
участках хромосомы оказываются похожие последовательности ДНК, то
конъюгация гомологов может произойти неправильно. Кроссинговер в таких
неправильно конъюгировавших участках хромосом приводит к образованию
гамет с дупликацией или делецией. Именно этим способом в результате
неравного кроссинговера возникают гемоглобины Ьероге и анти-Lepore (рис.
21.10). К дупликациям и делециям приводит также иногда кроссинговер у
особей, гетерозиготных по инверсиям или транслокациям. (Эти типы
перестроек мы обсудим в двух следующих разделах этой главы.)
Дупликации сравнительно небольших участков ДНК, состоящих из нескольких
нуклеотидов, входящих в состав одного гена или соседних генов, происходят
в процессе эволюции весьма часто. Около 10% генома мыши составляют
высокоповторяющиеся нуклеотидные последовательности, причем каждый такой
участок содержит около 10 нуклеотидов и повторяется тандемно примерно 106
раз (гл. 9). В основном эти последовательности сосредоточены в
гетерохроматиновых центромерных участках хромосом. Другие, более длинные
последовательности повторяются реже; они рассеяны среди уникальных
последовательностей ДНК и транскрибируются вместе с ними (см. рис. 9.5).
Участки с высокой и умеренной повторностью нуклеотидных
последовательностей имеются в генотипах многих млекопитающих, а также у
представителей других классов животных и у растений.
У эукариот некоторые структурные гены представлены в генотипе двумя или
более тождественными копиями. Другие структурные гены произошли путем
дупликаций от общего предкового гена, но в процессе эволюции накопили
некоторые различия и в настоящее время кодируют несколько различные белки
с различными функциями. Примерами могут служить гены семейств
иммуноглобулинов и глобинов (гл. 16).
Молекулы гемоглобинов человека представляют собой тетрамеры, каждый из
которых содержит по два полипептида одного типа, и по два-другого.
Полипептиды одного из этих двух типов кодируются геном, принадлежащим к
Р-семейству (хромосома 11), полипептиды другого типа кодируются генами а-
семейства (хромосома 16) (рис. 21.11). Каждый полипептид р-семейства
состоит из 146 аминокислотных остатков, а полипептиды а-семейства
содержат по 141 остатку. Последовательность ДНК в этих генах и в
промежутках между ними полностью расшифрована. Некоторые гены
представлены парами, оба члена которых тождественны друг другу: 8у и Ау
или а1 и а2. Все гены одного семейства имеют сходные последовательности
ДНК и кодируют похожие полипептиды. Некоторое сходство существует также
между генами и полипептидами разных семейств, однако оно гораздо слабее
сходства внутри каждого семейства. Промежутки между генами также содержат
сходные последовательности ДНК, как это показано на
Хромосомные мутации
41
6-0 (Lepore)
Рис. 21.10. Возможный механизм возникновения гемоглобинов Lepore в
результате неравного кроссингове-ра. У гемоглобинов Lepore N-конец такой
же, как у 5-цепи, а карбоксильный конец-такой же, как у Р-цепи. Каждая из
этих цепей состоит из 146 аминокислот, последовательность расположения
которых очень близка. Гены, ответственные за синтез этих цепей,
локализованы в хромосоме 11 поблизости друг от друга.
"1'Л -.ч
Их сходство провоцирует неправильную конъюгацию, при которой Р-ген одной
хромосомы конъюгирует не с Р-, а с 5-геном гомологичной хромосомы. В
результате неравного кроссинговера образуется хромосома с делецией
(Lepore) и хромосома с дупликацией (анти-Lepore). Гемоглобины анти-Lepore
с Р-аминным концом и 5-карбоксильным концом также обнаружены у человека.
Локусы
Полипептиды
Гемоглобины
Эмбриональные
Рис. 21.11. Генетическое определение гемоглобинов человека. Греческими
буквами обозначены гены глобинов и соответствующие им полипеп-тидные
субъединицы. Все гемоглобины представляют собой тетрамеры. Гемоглобин
Gower 1 присутствует в эмбрионе примерно 8 не-
дель, а затем постепенно замещается гемоглобинами Portland и Gower 2. По
мере превращения эмбриона в плод происходит смена эмбрионального
гемоглобина на фетальный. Примерно 98% гемоглобина взрослого человека
составляет А., 2%-А,.
Хромосома 16
т.п.н. 30 20 10 0
1 1 I I I 1 1 1 1 1 1 i------1---1----1-I---1
f Ф1 фа dl ol
<3--------?-Ш-Ш-з'
Рис. 21.12. Гомология а-глобинных генов и межгенных нуклеотидных
последовательностей. Участки гомологии выделены одинаковой штриховкой: а1
тождествен а.2 и близок к фа (псевдоген, утративший свои функции в
результате накопления точечных мутаций). Межгенные после-
Y
D
довательности также в значительной степени гомологичны, хотя
последовательность между xj/ot и а2 длиннее, чем последовательность между
а2 и а1 (это означает, что либо в первой из них содержатся вставки
нуклеотидов, либо во второй-делеции; возможно и то и другое).
Рис. 21.13. Филогенетическое древо генов глобинов. Кружочками обозначены
дупликации предковых генов, дающие начало новым линиям эволюции.
