Хромосомы содержат разнообразные белки, связанные с определенными последовательностями ДНК

Сравнение ДНК родственных организмов позволяет выявить в ней консервативные и неконсервативные

9-6

области [5]

По мере совершенствования методов определения нуклеотидной последовательности ДНК все более реальной представляется идентификация всех 3 х 109 нуклеотидов, составляющих геном человека. Однако необходимы специальные подходы, чтобы выявить ту небольшую часть последовательности (менее 10%), которая собственно и является смысловой. Один из путей решения это задачи - определение

последовательности соответствующих областей генома родственного вида, например, мыши. Полагают, что человек и мышь произошли от общего предка около 80 х. 106 лет назад. Это дейстаточно продолжительное, время дм того, чтобы примерно два из каждых трех нуклеотидов подверглись изменениям при случайных мутациях. Следовательно, те немногие области, которые в обоих геномах оказались схожими (консервативные последовательности), представляют собой именно те участки, в которых мутация приводит к повреждению активности. Организмы, несущие такую вредную мутацию, очевидно, при естественном отборе будут элиминироваться. Неконсервативные области соответствуют некодирующей ДНК, расположенной между генами и входящей в состав интронов. Последовательности такой ДНК не оказывают столь сильного влияния на функцию.

Напротив, консервативные участки содержат функционально важные экзоны и регуляторные области. Изучая результаты столь длительного «эксперимента», поставленного природой, можно выявить наиболее интересные области геномов. Сравнение нуклеотидной последовательности ДНК у разных видов свидетельствует о том, что у позвоночных более чем 90% ДНК не имеет существенного значения.

Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К. Уотсон Дж. Д. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. 2-е изд. перераб. и доп. Т. 2.: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993. – 539 с.

Информация, хранящаяся в ДНК, организуется, реплицируется и считывается разнообразными белками, связывающимися с ДНК

(ДНК-связанные белки). Некоторые из этих белков связываются по всей длине молекулы относительно неспецифически и участвуют в ее упаковке, не мешая при этом функционированию других белков. Эти упаковывающие белки будут обсуждены ниже (см. разд. 9.1.17). Другие белки объединяются с определенными короткими последовательностями ДНК, которые часто в ходе эволюции оказываются в различных геномах консервативными (см. рис. 10-34). Такие сайт-специфические ДНК-связывающие белки имеют самые разнообразные функции. Некоторые из них, вероятно, участвуют в сворачивании длинной молекулы ДНК с образованием различных доменов, другие способствуют инициации репликации ДНК; многие из них контролируют транскрипцию генов. Каждый тип клеток многоклеточного организма содержит разнообразную смесь таких регуляторних белков. Действуя совместно, они определяют характер экспрессии различных генов (см. разд. 10.2.8).

Контроль экспрессии генов обсуждается в гл. 10. Здесь мы рассмотрим только вопрос о том, каким образом белок связывается с ДНК. Все до сих пор описанные сайт-специфические ДНК-связывающие белки узнают свою последовательность с внешней стороны молекулы и ассоциируют с ДНК, не влияя на спаренные основания. Это оказывается возможным благодаря тому, что части каждой нуклеотидной пары расположены в двух отдельных «бороздках» - большой и малой (рис. 9-8, А). В большой бороздке каждая из четырех возможных пар (А-Т, Т-А, G-C или C-G) однозначно узнается по специфическому расположению выступающих атомов, малая бороздка менее информативна в этом

Рис. 9-8. Узнавание ДНК-связывающими белками определенных пар оснований в составе молекулы ДНК. А. Двойная спираль ДНК (В-

форма): цветом выделены большая и малая бороздки. «Края» каждой пары оснований выступают в эти бороздки, что дает возможностъ ДНК-

связывающим белкам опознавать различные последовательности нуклеотидов, образуя с ними водородные связи. Предполагаемое взаимодействие аминокислоты и А-Т-пары схематически изображено на Б (вид вдоль оси спирали). Расположение водородных связей донорных и акцепторных групп в этой бороздке различно для каждого из четырех возможных сочетаний нуклеотидных пар. Необходимо отметить, что В-форма спирали ДНК правозакручена (см. рис. 3-4). Сайт-специфические ДНК-связывающие белки могут узнавать последовательности длиной от 4 до 50

нуклеотидных пар.

Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К. Уотсон Дж. Д. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. 2-е изд. перераб. и доп. Т. 2.: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993. – 539 с.

отношении. Как будет показано ниже, аминокислоты в связывающемся участке сайт-специфического белка расположены таким образом, чтобы усилить электростатические и водородные связи, возникающие при взаимодействии белка и определенной последовательности ДНК. Как и ожидалось, большая часть водородных связей с нуклеотидными парами, по-видимому, приходится на большую бороздку. Схема взаимодействия между боковой аминокислотной цепью и одной парой оснований в этой бороздке представлена на рис. 9-8, Б.

Дата добавления: 2015-08-31