Рост растений и дефференцировка -
Скачать (прямая ссылка):
J Г г г г sc sc sc sc
В =r::. I „ ¦ I I I , I , I :3=3=;
в n r* * * r*
rz ¦? 0 Q f? f$
Рис. 13.3. Три типа расположения повторяющейся ДНК, характерные для хромосом высших растений. (Из R. Flavell, 1980.)
Л. Короткие отрезки повторяющейся ДНК (repeated, г) длиной 50—200 пар оснований чередуются с уникальной ДНК (single copy, SC) длиной 200— 4000 пар оснований, Б. По существу, одинаковые повторяющиеся участки, расположенные тандемио. В. Независимые друг/ от друга короткие’ повторы (гt—га), расположенные в различных сочетаниях.
вестиа. Подобное исследование, проведенное на растениях табака, показало, что: 1) повторяющиеся последовательности
большей частью короткие и состоят в среднем из 300 пар нуклеотидов; 2) повторяющиеся последовательности разделены уникальными последовательностями ДНК длиной 1400, а иногда 4000 нуклеотидов, Размеры повторяющихся и уникальных последовательностей ДНК различаются у разных животных и растений (некоторые примеры показаны на рис. 13.3).
Разработка изящной методики «клонирования» ДНК для получения большого количества точных копий специфических фрагментов ДНК (рис. 13.4) открыла в последнее время новые горизонты в изучении структуры, организации и функции генома. Если расщепить двухцепочечную ДНК одним из ферментов «рестрикции» (одной из нуклеаз), специфично узнающих и расщепляющих короткие последовательности нуклеотидов (4—•
6 пар), то возникают в высшей степени воспроизводимые фрагменты ДНК. Концы двух цепей ДНК обычно бывают смещены относительно друг друга вследствие специфичности мест разрезания двухцепочечной молекулы, цепи которой комплементарны по составу оснований. Если плазмидную ДНК (саморешш-цирующаяся внехромосомная двухцепочечная ДНК, обычно содержащаяся в бактериальных клетках) расщепить тем же ферментом рестрикции, то концы, образующиеся на исследуемой ДНК и плазмиде, будут одинаковыми, так что в условиях, когда эти ДНК смогут соединиться, фрагменты исследуемой ДНК с низкой частотой будут встраиваться в плазмидную последовательность. ДНК обычно встраивают в плазмидный ген, важный для селекции, такой, как геи устойчивости к антибиотикам, что позволяет содержащим такую плазмиду бактериям расти в присутствии антибиотика.
Экспрессия генов и детерминация клеток в развитии
455
Чужеродная ДНК
Расш.елленная /рерме№7юи\ рестршш/и
Клетка ? cell
Рис. 13.4. Метод рекомбинации ДНК. (С. Grobstein, Sci. Amer., 237(1), 22 1977.) ДНК «чужого» организма сначала обрабатывают ферментами рестрикции, расщепляющими ее в случайных участках, но по вполне определенным нуклеотидным последовательностям двухцепочечиой молекулы. Потом тем же ферментом расщепляют ДНК плазмиды, выделенной из Е. coli. При. подходящих условиях концы отрезка чужеродной ДНК могут спариваться с последовательностями плазмиды и восстанавливать ее циклическую форму. Плазмиду затем можно ввести в клетку Е. coli, где она будет реплицироваться. Таким путем можно получить большое число «клонированных» копий встроенной последовательности, нуклеотидов чужеродной ДНК.
Восстановленные лигазами плазмиды вновь вводят в бактериальные клетки, и бактерии, содержащие эти плазмиды, в которых встроенная ДНК инактивирует ген «селекции», отделяют от бактерий, содержащих нормальные плазмиды или вообще не содержащих плазмид, выращивая их на средах с различными концентрациями антибиотика. В бактериях при репликации образуется много копий плазмид, и таким образом можно «вырастить» большие количества встроенных фрагментов ДНК, а затем снова просто выделить их путем расщепления тем же самым ферментом рестрикции с разделением полученных продуктов гель-электрофорезом. Использование этого метода рекомбинации ДНК произвело революцию в изучении генов.
456
Глава 13
13.4. ПРОЦЕССИНГ ПРОДУКТОВ ТРАНСКРИПЦИИ
Как мы уже видели (с. 453), в большинстве клеток основным местом образования рибосом является ядрышко, и гены, кодирующие рибосомпую РНК (рРНК), находятся в ядрышковом организаторе.
Рибосомиая РНК состоит из двух крупных молекул разного размера, у растений 25 S и 18 S (у животных 28 S и 18 S), п небольшой 5S-PHK. (Размер макромолекул выражают коэффициентом седиментации, S, и определяют по скорости седиментации при высокоскоростном центрифугировании.) 25S- и 18S-PHK кодируются разными, но, очевидно, тесно сцепленными генами, так как при синтезе рибосомной РНК сначала образуется тяжелый (33—38 S) предшественник, содержащий последовательности как 18S-, так и 25S-PHK (рис. 13.5). Молекулы тяжелого предшественника никогда не покидают ядро, а с помощью особых ферментов процессинга превращаются в более мелкие молекулы. Участки ДНК, кодирующие 18S- и 25S-PHK, расположены так, что они разделены небольшим отрезком ДНК, который транскрибируется, но затем в ходе процессинга удаляется. Кроме того, имеются более длинные связанные с этими генами
Ген ри$асомной P/i/C Спей-
