Лекція 4 Організація генетичного матеріалу в евкаріотів

Лекція № 4 Організація генетичного матеріалу в евкаріотів План • 1. Унікальні та повторюючи послідовності. • 2. Сателітна ДНК. Міні- та мікросателіти. • 3. Помірно повторювальні послідовності • 4. Гени гістонів, рибосомних РНК, гемоглобіну.

1. Унікальні та повторюючи послідовності 1. Послідовності ДНК, які не повторюються, називаються унікальною ДНК. 2. Повторена ДНК складається з нуклеотидних послідовностей різної довжини і складу, які зустрічаються в геномі кілька разів або в тандемною-повторюваному, або в диспергованому вигляді.

1. Унікальні та повторюючі послідовності Велика кількість некодуючих повторюючих послідовностей представлені багатьма копіями Розрізняють декілька класів повторюваних ДНК - тандемні і дисперговані повтори Тандемні (часто повторювані) повтори - послідовності повторюваних фрагментів ДНК, які розташовані один за одним «голова до хвоста» , із змінним числом копій. Представлені моно-, ди-, три- та тетра нуклеотидами у повторах. Залежно від розміру підрозділяються на три класи: сателіти, мінісателіти і мікросателіти. Дисперговані (або помірно) повторювальні послідовності ДНК, не організовані у великі блоки, а розсіяні по геному. Представлені 10104 копіями.

2. Сателітна ДНК. Міні- та мікросателіти. Сателітна ДНК: Довжина послідовності високоповторюючих сателітів складає від 100 тисяч до більш ніж 1 мільйона нуклеотидів. Повторювана послідовність, як правило, складає більше 100 п. о. Властивості сателітної ДНК: а) швидка і точна реасоціація в процесі ренатурації ДНК; б) багато копій; в) проста первинна структура; г) гомогенний склад (протяжні кластери одних і тих же повторюваних блоків послідовні); д) пурин-піримідинова асиметрія в розподілі нуклеотидів по ланцюгам ДНК; е) концентрування в прицентромірному гетерохроматині; ж) обмежена реплікація (недоріплікація) при політенізаціі хромосом; з) перебування в складі хромосом у вигляді тандемно (один за одним) розташованих кластерів.

2. Сателітна ДНК. Міні- та макросателіти (продовження). Міні- і мікросателіти на відміну від сателітних ДНК виявляються в еухроматині. Мікро- (повторювані фрагменти ДНК довжиною від 1 до 6 п. о. ) і мінісателітні (повторювані фрагменти ДНК довжиною від 7 до 100 н. ) ДНК характеризуються високою варіабельністю за кількістю копій в геномах організмів навіть одного виду, і в ряді випадків мають генетичну нестабільність як в нормі, так і при деяких патологічних станах організмів. Серед мікросателітних повторів найбільш частіше в геномі людини зустрічається СА-повтор. Блоки з цих повторів можна виявити, приблизно через кожні 30 тис. п. н.

3. Помірно повторювальні послідовності Інший тип повторів - дисперговані повторювальні послідовності ДНК (або помірно повторювальні послідовності), не організовані у великі блоки, а розсіяні по геному. Мають два великих класи: 1. SINE (short interspersed elements) – короткі (довжина 90– 400 п. о. ) В геномі людини та деяких приматів є так звані Alu-повтори (довжина повторюваних одиниць складає ~ 300 п. о. ). Alu-повтори представлені в геномі людини ~ 106 копіями і в середньому зустрічаються через кожні 4 т. п. о. , складаючи ~ 5% від сумарної кількості ДНК. 2. LINE (long interspersed elements) – довгі дисперговані елементи (7 т. п. о. ). Представляє собою один із варіантів ретротранспозонів, в структурі якого є ген зворотної транскриптази.

3. Помірно повторювальні послідовності Роль повторюваних елементів геному може бути різною: 1. Тіломірні і центромірні повтори, мають структурне значення; 2. Повторювані гени р. РНК забезпечують більш високий рівень синтезу продукту, тобто грають функціональну роль. 3. Роль мікросателітних повторів, диспергованих по геному, а також Alu, LINE і багатьох інших повторюваних послідовностей поки залишається неясною.

4. Гени гістонів, рибосомних РНК, гемоглобіну. а) Гени гістонів кодуючий ланцюг матричний ланцюг 5' ген Н 1 ген Н 4 ген Н 2 В ген Н 3 ген Н 2 А ген Н 1 3' 5' 3' транскрипція гя. РНК 5' 3'

4. Гени гістонів, рибосомних РНК, гемоглобіну. Гени рибосомних РНК До складу рибосом входять чотири види р. РНК: 5 S-р. РНК, 5, 8 S-р. РНК, 18 S-р. РНК, 28 S-р. РНК Кластер генів р. РНК ген 18 S-р. РНК ген 5, 8 S-р. РНК ген 28 S-р. РНК ген 18 S-р. РНК 5΄ 3΄ 3΄ 5΄ транскрипция Пре-р. РНК 5΄ 3΄

4. Гени гістонів, рибосомних РНК, гемоглобіну Гени гемоглобіну У нормі зустрічається 4 види гемоглобіну, до складу яких входять субодиниці 5 видів: Вид Нb: Нb А 2 (гемоглобін дорослих) субодиничний склад α 2 β 2 α 2 δ 2 Нb ембріона α 2 ε 2 В Нb F γ-ланцюги бувають двох видів: γG γA (відмінність по одному амінокислотному залишку). Нb F (Нb плоду) α 2 γ 2

4. Гени гістонів, рибосомних РНК, гемоглобіну Гени гемоглобіну Кластер глобінових генів ген γG ген γA ген δ ген β 3΄ 5΄ спейсер Ген β інтрон спейсер