Рост растений и дефференцировка -
Скачать (прямая ссылка):
Разгадка этих парадоксов была получена при изучении ренатур ации ДНК прокариот и эукариот. Две цепи двойной спирали ДНК можно разделить при нагревании или обработке щелочью, а затем ренатурировать, т. е. позволить восстановиться двухцепочечной структуре при подходящих pH и температуре. Спариваются и реиатурируют только комплементарные одинар-
- ные цепи, и скорость ренатурации зависит от концентрации комплементарных последовательностей: чем выше их концентрация, тем чаще происходит спаривание и, следовательно, тем быстрее идет ренатурация. Поскольку одноцепочечная ДНК сильнее поглощает ультрафиолетовый свет, чем двухцепочеч-иая, о скорости ренатурации можно судить по уменьшению поглощения при 260 нм, измеряемого на спектрофотометре. Скот-
29*
452
Глава 13
1
Рис. 13.2. Кривые реассоциации ДНК, полученные от двух эукариотических организмов, Lathyrus sativus (I) и теленка (II), а также от прокариотического организма Е. coli (III). (Из Н. Rees, R. N. Jones, Chromosome Genetic, Edward
Arnold, London, 1977.)
рость ренатурации ДНК выражают в процентах реассоциации в зависимости от концентрации нуклеотидов, умноженной иа время (моль• с/л), — СОТ.
Кривые зависимости реассоциации от СОТ, полученные для бактериальной ДНК, лишены перегибов, а ДНК эукариот реас-социирует по другому типу (рис. 13.2). При низких концентрациях ДНК и коротком времени инкубации рснатурируст заметная доля одноцепочечной ДНК, а при увеличении СОТ образуется дополнительное количество двухцепочечных молекул, так что получается двухфазная кривая. Быстрая ренатурация при низких значениях СОТ показывает, что какие-то последовательности у эукариот повторяются много раз, т. е. до 10 000 раз и более.
Такого рода исследования показали, что геномы эукариот содержат последовательности ДНК разных типов с разной степенью повторяемости отдельных нуклеотидных последовательностей. Один тип («частые повторы») состоит из быстро репа-турирующих последовательностей ДНК, представленных 10Б— 106 копиями; другой, ' промезкуточный, класс состоит из последоЁательностей, повторяющихся 102—105 раз; существует класс умеренно повторяющихся (20—50 копий) и класс уникальных (неповторяющихся) последовательностей, представленных 1—2 копиями. Таким образом, большая доля ДНК. генома эукариот состоит из множества копий определенных послёдова-
Экспрессия генов и детерминация клеток в развитии
453
тельностей, и различия в количестве ДНК у разных видов можно приписать различному количеству повторяющейся ДНК.
Было обнаружено, что иногда повторяющиеся последовательности сгруппированы в определенных участках генома.' Например, наиболее частые повторы составляют так называемую «са-теллитную» ДНК, которая при центрифугировании общей ДНК в градиенте плотности дает отдельную полосу. Эта сателлит-ная ДНК состоит из более чем 106 копий коротких простых нуклеотидных последовательностей. Такую сателлитную ДНК можно использовать как матрицу для синтеза радиоактивной комплементарной РНК, и если такую копию сателлитной ДНК мыши добавить к препарату хромосом мыши, то радиоактивность сконцентрируется в области центромер каждой из хромосом. По-видимому, сателлитиая ДНК может быть связана с функционированием центромер. Однако в подобных опытах, проведенных с сателлитной ДНК растсиий, радиоактивность появлялась в различных участках хромосом. Следовательно, функции этого класса повторяющейся ДНК, вероятно, ие обязательно специфически связаны с центромерами. Итак, функция сателлитной ДНК еще не выяснена, но она не кодирует ни один из клеточных белков. Было высказано предположение, что она играет структурную роль или вовлечена в процесс спаривания хромосом.
Другой класс локально расположенных повторяющихся последовательностей ДНК представлен генами, кодирующими ри-босомную РНК, составляющую до 90% всей РНК клетки. Основным местом образования рибосом является ядрышко, и тем же методом, который был описан для сателлитной ДНК, было показано, что большинство генов, кодирующих рибосомную РНК, расположено в ядрышке группами из нескольких тысяч копий на одну клетку растения.
Имеются также данные о повторах генов, кодирующих гн-стоны. В яйцах морских ежей они представлены 400—1200 копиями и опять-таки собраны в группу. Таким образом, участки генома, связанные со структурой рибосом и хромосом, по-види-мому, состоят из многократно повторяющихся последовательностей.
Есть еще одна группа повторяющихся последовательностей, которые, очевидно, расположены не локально, а диффузно по всему геному. Об этом свидетельствуют результаты опытов, в которых измеряли степень ренатурации как функцию размера используемых фрагментов ДНК. Было обнаружено, что в большинстве случаев эти повторяющиеся последовательности распределены по всему геному и вставлены между уникальными (неповторяющимися) последовательностями ДНК. Обычно считается, что уникальная ДНК содержит как структурные гены, кодирующие белки, так и другие гены, функция которых иеиз*
454
Глава 13
