Вместе с тем данные генетических исследований на растениях и животных, а также на хромосомах слюнных желез Drosophila, где каждый диск, вероятно, соответствует одному гену, показывают, что число функциональных генов, кодирующих белки, не превышает нескольких тысяч. Представляется также удивительным, что очень близкие виды растений сильно различаются по содержанию ДНК. Так, клетки Vicia faba содержат в 7 раз больше ДНК, чем близкородственный вид V. sativa, хотя не ясно, зачем первому виду необходимо большее число генов.[ ...]
Кривые зависимости реассоциацни от СОТ, полученные для бактериальной ДНК, лишены перегибов, а ДИК эукариот реас-социирует по другому типу (рис. 13.2). При низких концентрациях ДНК и коротком времени инкубации реиатурирует заметная доля одноцепочечной ДНК, а при увеличении СОТ образуется дополнительное количество двухцепочечных молекул, так что получается двухфазная кривая. Быстрая реиатурация при низких значениях СОТ показывает, что какие-то последовательности у эукариот повторяются много раз, т. е. до 10 000 раз и более.[ ...]
Было обнаружено, что иногда повторяющиеся последовательности сгруппированы в определенных участках генома. Например, наиболее частые повторы составляют так называемую «са-теллитиую» ДИК, которая при центрифугировании общей ДНК в градиенте плотности дает отдельную полосу. Эта сателлит-иая 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, сатсллитная ДНК может быть связана с функционированием центромер. Однако в подобных опытах, проведенных с сателлитной ДНК растений, радиоактивность появлялась в различных участках хромосом. Следовательно, функции этого класса повторяющейся ДНК, вероятно, не 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-босомиую РНК, составляющую до 90% всей РНК клетки. Основным местом образования рибосом является ядрышко, и тем же методом, который был описай 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 ги-стоиы. 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-видимому, состоят из многократно повторяющихся последовательностей.[ ...]
А. Короткие отрезки повторяющейся ДИК (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 тандемно. В. Независимые друг/ от друга короткие повторы; (ri—гэ) т расположенные в различных сочетаниях.[ ...]
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 ДИК 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 (саморспли-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 ген устойчивости к антибиотикам, что позволяет содержащим такую плазмиду бактериям расти в присутствии антибиотика.[ ...]
Восстановленные лигазамн 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.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Три типа расположения повторяющейся ДНК, характерные для хромосом высших растений. (Из R. Flavell, 1980.) |
 |