Організація геному

Геном – це сукупність генів, характерних для гаплоидного набору хромосом даного виду організмів. Уявлення про структуру геному формувалися під впливом даних численних експериментів і змінювалися з часом.

Так, в результаті досліджень Бідла і Татум з’явилася гіпотеза «один ген – один фермент». Однак правильніше сказати «один ген – один білок або одна поліпептидний ланцюг», хоча і цей вислів не повністю відображає положення, оскільки існують білки, які кодуються ділянками, розподіленими вздовж усього генома. Молекула ДНК виконує різні функції. У ній є нуклеотидні послідовності, що несуть генетичну інформацію про структуру білка, що ініціюють і терминирующего кодони, ділянки, які контролюють експресію (вираз) генів і реплікацію. Тому різні ділянки ДНК мають різне назва. Так, послідовності, що несуть інформацію про структуру білків, називаються структурними генами.

Кожен з них має ініціює і терминирующего кодон. До структурних генам приєднані промотор, що зв’язує ДНК-залежну РНК-полімерази, і оператор, який з’єднує регуляторні молекули. Між промотором і структурними генами знайдені короткі послідовності, звані спейсерами (розділяють послідовності). Кілька структурних генів приєднуються до промоторних-операторної області і утворюють генетичну одиницю – оперон, експресія якого включається і вимикається як єдине ціле.

Регуляторні білки – результат дії регуляторних генів. В один оперон включаються гени для білків, які використовуються в одному биосинтетической циклі. З цього правила можуть бути винятки, і гени однієї биосинтетической ланцюга можуть бути розкидані по всьому геному. У вірусів нуклеїнова кислота складається майже цілком із структурних генів. Хромосома супутника некрозу тютюну довжиною 1200 нуклеотидів містить тільки 1 структурний ген (білок оболонки). Геном інших вірусів може містити до 200 тисяч пар нуклеотидів і до сотні генів. Якщо у найпростіших вірусів транскрипція відбувається на всіх генах одночасно, то у найбільш складних є певні механізми регуляції транскрипції (гени предранніе, ранні, пізні).

У бактерій ДНК, що складається з мільйонів пар нуклеотидів, містить сотні генів і кожен ген представлений в однині (крім генів рРНК і тРНК, вони представлені кількома копіями). Геном еукаріртов організований набагато складніше, ніж у бактерій, що пояснюється як збільшенням кількості ДНК і числа генів, так і зростанням складності системи контролю активності генів в часі і просторі, пов’язаної з диференціацією клітин і тканин в онтогенезі. При загальному увелічіваніі змісту ДНК в геномі організмів різних філогенетичних рядів спостерігаються випадки відхилення від цього правила. Наприклад, вміст ДНК в геномі риб коливається від 14 до 35 000 по відношенню до геному людини.
Особливістю геному вищих організмів є висока надмірність ДНК, тобто наявність нетранскрібіруемих ділянок. Це пояснюється багаторазовим повторенням генів, наявністю великого числа регуляторних генів і тим, що частина ДНК взагалі не містить генів.

Гени рРНК повторені багаторазово. Гени 28S і 18S рРНК розташовуються завжди поруч один з одним; таких пар в геномі тварин до кількох тисяч. Вони зібрані в блоки або кластери і знаходяться в пріцентромерних ділянках хромосом. Крім того, в геномі еукаріотів встановлена категорія повторів, що характеризуються дуже високою многократностью. Це так звана сателітна ДНК, що складається з кластерів, утворених повтореною до 300 разів короткою послідовністю нуклеотидних пар (5 пар у дріжджів, 6 пар у мишей). Число таких повторів може сягати мільйона. Звідси частка сателітної ДНК досить значна (у людини до 10, у миші – 12%). Сателітна ДНК не транскрибується.

...
ПОДІЛИТИСЯ: