Cтраница 2
Наличие фенотипической корреляции между двумя признаками ничего не говорит о том, какие механизмы лежат в ее основе. Эта связь может осуществляться на уровне средовых факторов, обусловливающих зависимость между исходными признаками, а может являться результатом проявления единой генетической системы, имеющей отношение к обоим признакам. В последнем случае речь идет о генетической корреляции, смысл которой заключается в наличии общих генов и эффекте плейотропии. Установление генетической корреляции является важным доказательством общих наследственных механизмов, определяющих развитие признаков, которые связаны такой корреляцией. [16]
Генетическая модификация животных при помощи технологии рекомбинантных ДНК ( трансгеноза) основана на введении клонированного гена ( ов) в геном клетки, которая могла бы дать начало клеткам зародышевой линии. Обычно для этого вводили клонированный ген в оплодотворенную яйцеклетку мыши с помощью микроинъекции, имплантировали ее в реципиентную самку и проверяли потомство на наличие введенного гена. [17]
Среди теорий экономической эволюции Ходжсон выделяет два на ления: теории развития ( К. Принципиальное р чие между ними состоит в том, что первые не признают генетиче кода, передаваемого от одной ступени эволюции другой; вторые же дят из наличия генов. Эволюционный процесс является генетичес поскольку он некоторым образом вытекает из совокупности неизме существенных свойств человека. [18]
Известно, что некоторые дрожжи при выращивании их в сахарном растворе часто приобретают способность сбраживать такой сахар, который они раньше сбраживать не могли. Для этого они начинают вырабатывать так называемый адаптивный фермент. Биохимики и генетики знают, что, как правило, данный вид дрожжей может образовывать адаптивный фермент для данного сахара только тогда, когда эта способность заложена в его наследственности. Другими словами, образование адаптивного фермента зависит от наличия соответствующего гена. [19]
В евязи с этим возникает вопрос: если заболевание смертельно, то почему дефектный ген сохранился до сего времени. В результате исследований, проведенных в Африке в 50 - х годах XX века, ответ на этот вопрос был Найден. Как оказалось, лица с признаками серповидноклеточно-сти, у которых только один дефектный ген, обладают более выраженным иммунитетом к малярии по сравнению с нормальными людьми. Видимо, серповидные клетки чем-то не устраивают малярийных паразитов, и они в них не селятся. Как свидетельствуют результаты исследований, в районах, где свирепствует малярия, у детей с одним геном серповидных клеток шансов дожить до детородного возраста на 25 процентов больше, чем у и нормальных сверстников. То есть наличие непарного гена серповидных клеток ( только обязательно непарного - парный вызовет анемию) дает значительные преимущества. [20]
Таким образом, на этом уровне транскрипция, безусловно, может лимитировать трансляцию. Неясно, однако, можем ли мы считать, что в дальнейшем эти два процесса протекают независимо как во времени, так и в пространстве. Недавние эксперименты, проведенные на различных бактериальных системах, показывают, что транскрипция и трансляция - тесно связанные процессы. Одной интересной особенностью синтеза РНК у бактерий является зависимость этого синтеза ( у так называемых жестко контролируемых штаммов) от присутствия в среде полного набора всех аминокислот. Если отсутствует хотя бы одна аминокислота, необходимая для роста данного ауксотрофа, то синтеза РНК не происходит. Такой жесткий контроль определяется наличием особого гена ( RCst), место которого на генетической карте можно определить с помощью обычных методов. Мутации в этом гене ( RCrel) приводят к появлению штаммов, у которых уже не наблюдается столь четкой зависимости между содержанием аминокислот в среде и синтезом РНК. [21]
Смешивают клетки трех разных штаммов. Когда клетки оказываются в непосредственной близости друг от друга, конъюгативная плазми-да, которая в данном случае обладает также мобилизационными свойствами, сама переходит в клетку, содержащую мобилизуемый плазмид - ный вектор, а затем обеспечивает перенос векторной ДНК в реципиентную клетку. В такой системе реализуются все возможные пути переноса, но подобные штаммы и плазмиды обладают такими генетическими свойствами, чтобы можно было отобрать реципиентную клетку, получившую данный плазмидный вектор. Предположим, что мы имеем три штамма: 1) штамм А, который несет конъюгативную мобилизуемую плазмиду, но не может расти на минимальной питательной среде и чувствителен к антибиотику X; 2) штамм В, который также не может расти на минимальной питательной среде и несет неконъюгативный плазмидный вектор, который имеет ген резистентности к антибиотику X; 3) штамм С - рецепиентная клетка-мишень, которая может расти на минимальной среде, не имеет несовместимых плазмид и чувствительна к антибиотику X. После конъюгации клетки непродолжительное время выращивают на полноценной среде без антибиотика X, а затем переносят их на минимальную среду с антибиотиком. В этих условиях могут расти только реципиентные клетки-мишени, которые приобрели плазмидный вектор. Иногда клетка-мишень получает обе плазмиды, однако этот редкий случай можно выявить, если перенести клетки путем перепечатки на минимальную среду и отобрать трансконъюганты, которые способны расти в присуствии антибиотика X, но не могут расти при наличии гена резистентности к другому антибиотику ( например, к антибиотику Y), который имеется в конъюгативной плазмиде штамма А. Поскольку для переноса плазмидной ДНК должна произойти-конъюгация между тремя бактериальными штаммами, эта процедура получила название тройного скрещивания. [22]
Псевдогены получили такое название, поскольку рамки трансляции таких генов часто испорчены стоп-кодонами и делециями. У человека, например, обнаружены псевдогены, соответствующие генам глобинов, триозо-фосфатизомеразы, рибосомального белка L32; у мыши - генам цитохрома с, рибосомальных белков L7 и L18, глицеральдегидтри-фосфатдегидрогеназы; у дрозофилы - гену алкогольдегидрогеназы. Псевдогены представлены в геноме разным числом копий - от одной до нескольких десятков. Поскольку необходимые промоторные элементы РНК-полимеразы II локализованы перед стартом транскрипции, внедрение ДНК-копии правильно инициированной РНК приведет к образованию ретропозона, лишенного собственного промотора, и, следовательно, возможности транскрипции. Однако при внедрении ретропозона в район чужого промотора транскрипция может осуществляться, но она будет управляться уже другими регуляторными элементами. Если ретропозон правильно процес-сирован и ДНК-копия содержит открытую рамку трансляции, то возможна экспрессия ретропозона. Такие ретропозоны были обнаружены, их иногда называют ретрогенами, подразумевая возможность их функционирования в клетке. В состав ретрогена попадет и собственный промотор гена, если матрицей будет служить транскрипт, инициированный за несколько сотен нуклеотид-ных пар перед кэ / г-сайтом. Вероятно, это произошло при образовании полупроцессированного гена препроинсулина ( предшественника инсулина) у грызунов. Мыши и крысы обладают двумя генами препроинсулина. Ген II содержит большой и малый ин-трон, а ген I, ограниченный прямыми повторами - только малый; большой интрон делегирован с сохранением открытой рамки трансляции. По-видимому, транскрипт, послуживший матрицей для обратной транскриптазы, был инициирован перед нормальным сайтом инициации и включил район промотора. Наличие гена I препроинсулина, возникшего на определенной стадии эволюции и активно транскрибируемого, возможно, обеспечило животным особые селективные преимущества. [23]
Псевдогены получили такое название, поскольку рамки трансляции таких генов часто испорчены стоп-кодонами и делециями. У человека, например, обнаружены псевдогены, соответствующие генам глобинов, триозо-фосфатизомеразы, рибосомального белка L32; у мыши - генам цитохрома с, рибосомальных белков L7 и L18, глицеральдегидтри-фосфатдегидрогеназы; у дрозофилы - гену алкогольдегидрогеназы. Псевдогены представлены в геноме разным числом копий - от одной до нескольких десятков. XIII), ограничены короткими прямыми повторами, представляющими собой дупликацию геномной последовательности в области сайта внедрения ДНК-копии, образованной на мРНК - Иногда псевдоген не содержит 5 -конца гена, в таком случае можно предполагать, что обратная транскрипция не была доведена до 5 -конца молекулы мРНК - Поскольку необходимые промоторные элементы РНК-полимеразы II локализованы перед стартом транскрипции, внедрение ДНК-копии правильно инициированной РНК приведет к образованию ретропозона, лишенного собственного промотора, и, следовательно, возможности транскрипции. Однако при внедрении ретропозона в район чужого промотора транскрипция может осуществляться, но она будет управляться уже другими регуляторными элементами. Если ретропозон правильно процес-сирован и ДНК-копия содержит открытую рамку трансляции, то возможна экспрессия ретропозона. Такие ретропозоны были обнаружены, их иногда называют ретрогенами, подразумевая возможность их функционирования в клетке. В состав ретрогена попадет и собственный промотор гена, если матрицей будет служить транскрипт, инициированный за несколько сотен нуклеотид-ных пар перед кап-сайтом. Вероятно, это произошло при образовании полупроцессированного гена препроинсулина ( предшественника инсулина) у грызунов. Мыши и крысы обладают двумя генами препроинсулина. Ген II содержит большой и малый ин-трон, а ген I, ограниченный прямыми повторами - только малый; большой интрон делетирован с сохранением открытой рамки трансляции. По-видимому, транскрипт, послуживший матрицей для обратной транскриптазы, был инициирован перед нормальным сайтом инициации и включил район промотора. Наличие гена I препроинсулина, возникшего на определенной стадии эволюции и активно транскрибируемого, возможно, обеспечило животным особые селективные преимущества. [24]
Псевдогены получили такое название, поскольку рамки трансляции таких генов часто испорчены стоп-кодонами и делециями. У человека, например, обнаружены псевдогены, соответствующие генам глобинов, триозо-фосфатизомеразы, рибосомального белка L32; у мыши - генам цитохрома с, рибосомальных белков L7 и L18, глицеральдегидтри-фосфатдегидрогеназы; у дрозофилы - гену алкогольдегидрогеназы. Псевдогены представлены в геноме разным числом копий - от одной до нескольких десятков. XIII), ограничены короткими прямыми повторами, представляющими собой дупликацию геномной последовательности в области сайта внедрения ДНК-копии, образованной на мРНК - Иногда псевдоген не содержит 5 -конца гена, в таком случае можно пред-лолагать, что обратная транскрипция не была доведена до 5 -лонца молекулы мРНК - Поскольку необходимые промоторные элементы РНК-полимеразы II локализованы перед стартом транскрипции, внедрение ДНК-копии правильно инициированной РНК приведет к образованию ретропозона, лишенного собственного промотора, и, следовательно, возможности транскрипции. Однако при внедрении ретропозона в район чужого промотора транскрипция может осуществляться, но она будет управляться уже другими регуляторными элементами. Если ретропозон правильно процес-сирован и ДНК-копия содержит открытую рамку трансляции, то возможна экспрессия ретропозона. Такие ретропозоны были обнаружены, их иногда называют ретрогенами, подразумевая возможность их функционирования в клетке. В состав ретрогена попадет и собственный промотор гена, если матрицей будет служить транскрипт, инициированный за несколько сотен нуклеотид-ных пар перед / сэя-сайтом. Вероятно, это произошло при образовании полупроцессированного гена препроинсулина ( предшественника инсулина) у грызунов. Мыши и крысы обладают двумя генами препроинсулина. Ген II содержит большой и малый ин-трон, а ген I, ограниченный прямыми повторами - только малый; большой интрон делетирован с сохранением открытой рамки трансляции. По-видимому, транскрипт, послуживший матрицей для обратной транскриптазы, был инициирован перед нормальным сайтом инициации и включил район промотора. Наличие гена I препроинсулина, возникшего на определенной стадии эволюции и активно транскрибируемого, возможно, обеспечило животным особые селективные преимущества. [25]
Огромным достоинством гибридизационного анализа является возможность резко повысить его чувствительность, используя способность нуклеиновых кислот к самокопированию, приводящему к существенному увеличению числа анализируемых молекул. Этот прием известен под названием амплификации. Если речь идет об определении нуклеиновой кислоты известного строения, то содержание фрагмента этой ДНК длиной в несколько сотен пар нуклеотидов в исследуемом образце можно резко увеличить с помощью ДНК-жшимеразы. С этой целью к образцу добавляют синтетические праймеры, комплементарные 3 -концам, обеих нитей амплифицируемого участка ДНК, выбранных для репликации. В такой системе в присутствии дезоксинуклеозид-5 - трифосфатов и ДНК-полимеразы происходит репликация ДНК, причем именно той, для которой выбраны праймеры. В результате репликации появляются две новые копии с выбранными праймерами на 5 -концах. Процесс может быть продолжен, для чего необходимо расплавить сформировавшийся дуплекс и добавить новую порцию праймера, если он исчерпался. Последующее снижение температуры до уровня, позволяющего образование дуплекса матрица - праймер, позволяет осуществить следующий цикл репликации. Легко подсчитать, что теоретически достаточно 20 циклов, чтобы достичь увеличения количества ДНК в 106 раз. Так как ДНК-полимераза при нагревании может инактивироваться, то предпочтительно использовать специальные ферменты из термофильных организмов. В этом случае фермент выдерживает нагревание вплоть до температуры плавления и нет необходимости добавлять новые порции фермента после каждого цикла амплификации. Описанную процедуру называют цепной полимераэной реакцией или сокращенно ПЦР ( от англ. Она позволяет повысить в миллионы раз чувствительность, открывая таким образом возможность детектирования небольшого числа полинуклеотидных цепей, например несколько частиц вируса СПИДа в исследуемой крови. Гибридизационный анализ образцов, предварительно амплифицированных с помощью ПЦР, открывает перспективу ранней пренатальной диагностики наличия дефектного гена у плода, используя в качестве анализируемого материала небольшое число клеток околоплодной жидкости. На рис. 74 представлена принципиальная схема нескольких первых стадий процесса амплификации. Аналогичным образом можно анализировать РНК, если предварительно провести обратную транскрипцию. [26]