Поведение хромосом в клеточном цикле

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Контрольная работа

Поведение хромосом в клеточном цикле

Содержание

1. Клеточный цикл. Митоз. Хромосомы в митозе

2 Хромосомы в мейозе

2.1. Конъюгация хромосом

2.2 Реципрокная рекомбинация

Литература

1.Клеточный цикл. Митоз. Хромосомы в митозе

Различают прямое деление клеток (амитоз) и непрямое (митоз). При прямом делении генетический материал распределяется между дочерними клетками не всегда равномерно. При митозе дочерние клетки получают тождественные наборы хромосом, идентичные материнскому.

Клеточный цикл есть периодически повторяющаяся последовательная смена фаз G1, S, G2 и М, на протяжении которых происходит сначала удвоение генетического материала, а затем деление его на два идентичных дочерних набора.

В растущих тканях всегда есть клетки, которые находятся «вне цикла». Это клетки G0-периода - это переставшие размножаться клетки. Потеря способности делиться сопровождается дифференцировкой клеток. При особых условиях такие клетки могут снова начать делиться. Например, большинство клеток печени находятся в G0-периоде. При удалении части печени многие клетки вступают в G1-период и могут митотически делиться. У многоклеточных организмов большая часть клеток находится в G0-фазе.

При нарушении митоза возможно возникновение полиплоидных клеток. Есть несколько точек в процессе клеточного цикла, блокада которых может привести к появлению полиплоидных клеток. Блок может возникнуть при переходе от G2 к профазе. Клетки приступают к новому циклу репликации. В результате увеличивается количество ДНК в ядре. Происходит эндоредупликация без митотической конденсации хромосом.

Особый случай эндорепродукции - увеличение плоидности путем политении. При этом в S-фазе при репликации ДНК дочерние хромосомы остаются деспирализованными, не расходятся. В таком истинно интерфазном виде хромосомы снова вступают в следующий цикл репликации. Образуется политенная структура хромосомы интерфазного ядра. Политенные хромосомы никогда не участвуют в митозе.

Третий вариант эндорепродукции связан с нарушением веретена деления. Эндомитоз - происходит конденсация хромосом внутри ядра, без исчезновения ядерной оболочки. Эндомитоз начинается с конденсации хроматина, хромосомы обособляются. Затем хромосомы исчезают, ядро становится интерфазным, но больше по размеру в соответствии с увеличением плоидности.

Четвертый вариант - в печени взрослых млекопитающих встречаются диплоидные, тетраплоидные и октаплоидные клетки, а также двуядерные клетки разного уровня плоидности. Механизм: репликация ДНК, митоз. В телофазе отсутствует деление цитоплазмы. В результате возникает двуядерная клетка. Каждое ядро диплоидное. Интерфаза, репликация ДНК. Митоз, телофаза нормальная. В результате возникли 2 клетки с тетраплоидными ядрами. Таким образом, попеременное появление двуядерных и одноядерных клеток. Появляются ядра октаплоидные, 16-плоидные, 32-плоидные. Кроме печени такие клетки возникают в эпителии мочевого пузыря, впигментом эпителии сетчатки.

В клеточном цикле существуют особые точки, на которых осуществляется контроль завершенности одних процессов и готовность инициировать следующие события (checkpoints).

Существует система обратимых периодических модификаций белков в результате фософрилирования - дефосфорилирования, которые приводят к глобальной реорганизации структур клеток. Кроме того, пространственная локализация различных белков-регуляторов клеточного деления обеспечивает временной контроль событий клеточного цикла. Некоторые из этих регуляторов периодичного перемещаются между компартментами внутри клетки, что важно для точного времени действия специфичных протеинкиназ и фосфотаз.

Примеры точек контроля - checkpoint - G1-S, G2-M. В первой сверочной точке проверяется размер клетки и наличие повреждений в ДНК. Если клетка имеет нестандартный размер или повреждения в ДНК, то ее дальнейший переход к следующим стадиям невозможен до соответствующей коррекции.

Во второй сверочной точке проверяется точность репликации и репарации

Последняя сверочная точка - М-А (переход от метафазы к анафазе) - проверяется правильность сборки веретена и правильность прикрепления хромосом к веретену. Клетка «проверяет» число и/или состояние кинетохоров перед вступлением в анафазу. Активация точки контроля приводит либо к временной задержке цикла (до ликвидации ошибки), либо к необратимой задержке, т.е. гибели клеток (апоптозу).

Хорошо изучена роль гена р53 в контроле клеточного цикла на стадии G1/S. Белок этого гена участвует в регуляции апоптоза. Продукт нормального гена р53 обеспечивает гибель клетки с поврежденной ДНК на этапе G1/S, исключая их из популяции пролиферирующих клеток. Продукт мутантного гена не способен выполнять нормальные функции и клетки с поврежденной ДНК могут проходить контрольно-пропускной пункт.

К основным регуляторам клеточного цикла относятся:

- циклин-зависимые киназы (CDK) - фосфорилируют белки, участвующие в основных событиях клеточного цикла;

- циклины - контролируют переход от предыдущей фазы клеточного цикла к следующей. 2 подсемейства - циклиныG1 (короткоживущие белки, быстро разрушаются, их уровень определяется скоростью транскрипции мРНК) и митотические циклиныG2-M (стабильны в интерфазе и быстро разрушаются в митозе; циклин А в комплексе с циклин-зависимой киназой Сdk2 регулирует прохождение стадий G1-S, необходим для репликации ДНК, а переход G2-M регулирует комплекс CycA/Cdk1). Все циклины имеют общий гомологичный район - “cyclinbox”, ответственный за связывание с киназой; комплексы киназ и циклинов контролируют прохождение фаз клеточного цикла. Различные CDK контролируют начало S фазы и М-фазы. На границе G1/SкиназаCDK4 связывается с циклиномD и активирует транскрипцию генов, необходимых для прохождения S фазы. Начало митоза контролируется CDK1 / циклин В. При связывании с циклиномCDK1 активируется и фосфорилирует цитоплазматический белок кальдесмон, что инициирует распад ядерной мембраны и перестройку цитоскелета. Активная CDK1 фосфорилирует гистон Н1, что может играть роль в конденсации хроматина..

- CDK-активирующий киназы - активируют комплексы Cyc/Cdk;

- митоз-индуцирующие фосфотазы - ключевые инициаторы митоза эукариотических клеток; активируют циклин-зависимые киназы, дефосфорилируя их;

- ингибиторы циклиновыхкиназ - останавливают клетки в фазах G1, G2, или в начале S-фазы, в М-фазе через направленное ингибирование определенных Cyc/Cdk-комплексов и регуляцию внутриклеточной локализации.

В зависимости от характера внешних сигналов клетки выбирают различные программы развития: пролиферацию, апоптоз или дифференцировку. Дифференцировка клеток высших эукариот происходит чаще всего в фазе G1 и означает выход в фазу G0. У дрожжей контрольная точка в фазе G1, в которой совокупность условий внешней среды и внутриклеточных условий определяет, может ли клетка заканчивать G1 фазу и готовиться к S-периоду, называется СТАРТ-позицией. В клетках млекопитающих перед точкой СТАРТ расположена точка R (restrictionpoint), в которой клетки чувствительны к факторам роста и гормональным стимулам.

Активированные поверхностные рецепторы запускают каскад реакций фосфорилирования-дефосфоридлирования. Фактор роста связывается с рецептором и активируется рецепторнаятирозинкиназа и т.д. Комплексы CycD/Cdk4 млекопитающих охарактеризованы как регуляторы клеточного цикла, отвечающие на стимуляцию деления, вызванную факторами роста. Синтез циклинов типа D контролируется внеклеточными сигналами.

Центральную роль в контроле фазы G1, перехода G1-S играет тумор-супрессорный белок ретинобластомыpRb. В гипофосфорилированномсостоянии pRb белок связывает ряд транскрипционных факторов. Активные комплексы CycD/Cdk4 фосфорилируют белки семейства Rb, что обеспечивает высвобождение и активацию транскрипционных факторов. Гиперфосфорилированная форма pRb присутствует в момент перехода от фазы G1 к S. Основная роль комплекса CycЕ/Cdk2 - регуляция перехода G1-S и инициация транскрипции; комплекса - CycА/Cdk2 - продолжение транскрипции и прохождение S-фазы.

Исследования показали наличие причинно-следственных связей между возникновением некоторых типов опухолей и инактивацией точек контроля. Более характернаинактивацияG1-S точки контроля.

Микротрубочки представляют собой длинные полые цилиндры, стенка которых состоит из полимеризованных молекул тубулина (альфа и бета). При полимеразации молекулы тубулина образуют 13 продольныхпротофиламентов, которые скручиваются в полую трубку. Колхицин связывается с отдельными молекулами тубулина и предотвращает их полимеразацию. Микротрубочки имеют минус-концы, обращенные к полюсу, и плюс-концы, взаимодействующие с хромосомами.

Рисунок 1. Строение микротрубочки веретена деления



В составе микротрубочек есть ассоциированные с ними МАР-белки - стабилизируют микротрубочки и ускоряют процесс полимеризации тубулина.

По функциям выделяют 3 типа микротрубочек: межполярные, кинетохорные и астральные. Межполярные тянутся от полюса до экватора и через поперечно связывающие моторные белки контактируют между собой и с микротрубочками, исходящими из противоположного полюса. Они формируют веретено.

Кинетохорные - связывают центромеры сестринских хроматид с полюсами веретена и движут хромосомы. Астральные микротрубочки осуществляют движение центросом.

Функции кинетохоров: присоединение хромосом к микротрубочкам веретена; транспортировка хромосом к полюсам веретена; задержка прохождения клеток по циклу при наличии неприкрепленного к веретену кинетохора. Основными компонентами кинетохора являются моторные белки (цитоплазматическийдинеин и CENP-E - обеспечивают прикрепление и движение хромосом) и сигнальные белки (Mps1, Bub1, BubR1, Mad1) - входят в систему checkpoint.

Кинетохор формируется на центромере во время и только на время митоза. ДНК центромерного хроматина упакована в нуклеосом-подобные частицы, в которых гистон Н3 замещен гистон-подобнымцентромерным белком CENP-A - этот белок не фосфорилируется и не ацетилируется. В результате центромерный хроматин выходит из цикла конденсации/деконденсации.

По данным электронной микроскопии кинетохор позвоночных представляет собой трёхслойную и дископодобную структуру, состоящую из белков и ДНК.

Внутренний слой состоит из хроматина, белков CENPs-A, -B, -C, -G и, по-видимому, содержит митотический, ассоциированный с центромеройкинезин-подобный белок МСАК. Петли хроматина выходят на поверхность кинетохора, связывая между собой внутренний и внешний слои. С внешним слоем ассоциированы моторный белок CENP-E, митозинCENP-F. Во внешнем слое локализованы также белки метафазного контрольного механизма: белок ZW 10 и Bubl, регулирующие центромерную функцию в клеточном цикле. На разных уровнях внешнего слоя обнаружены микротрубочки и ассоциированные с ними белки МАРs.

Известно восемь центромерных белков. Белки группы F-D, и предположительно G-H, являются структурными компонентами хроматина, моторный белок CENP-E и белок CENP-F важны для сегрегации хромосом; мутации в генах, кодирующих эти белки, приводят к потере хромосом и анеуплоидии. CENP-A участвует в формировании цетромеры.CENP-B расположен между нуклеосомами и вместе с CENP-A он связывает между собой сестринские хроматиды в центромерном районе.CENP-C необходим для сборки функционирующего кинетохора.CENP-E - кинезин-подобный моторный белок, присутствующий в кинетохоре только в профазе и метафазе.

На двуххроматидной хромосоме формируются два кинетохора, по одному на каждой хроматиде. Они ориентированны к противоположным полюсам. Число присоединяющихся к кинетохору микротрубочек варьирует у разных организмов: у почкующихся дрожжей - одна, у позвоночных - от 10 до 45, в том числе у человека -30. Микротрубочки прикрепляются к кинетохору не одномоментно. Прикрепление полного комплекса микротрубочек идёт постепенно и заканчивается, когда хромосомы выстраиваются в экваториальной пластинке. Сначала микротрубочка прикрепляется к одному из сестринских кинетохоров, обычно тому, который располагается ближе к полюсу, и двуххроматидная, но моноориентированная, хромосома начинает двигаться к этому полюсу. По мере её движения к полюсу новые микротрубочки присоединяются к кинетохору. В это время на кинетохор действует две силы.

Скорость движения в сторону экватора возрастает после прикрепления сестринского кинетохора к микротрубочке соответствующего полюса и постепенного формирования сестринской К-фибриллы.

Ошибки. Иногда один кинетохор прикрепляется к микротрубочкам, исходящим из разных полюсов, иногда оба сестринских кинетохора прикрепляются к микротрубочкам, исходящим из одного и того же полюса. Как правило, подобные ошибки исправляются, но в случае неисправленияони могут приводить к анеуплоидии. Гораздо чаще к анеуплоидии приводит неприсоединение отдельных кинетохоров к микротрубочкам и/или отставание отдельных хромосом при их расхождении в анафазе. Даже одного неприкреплённого кинетохора достаточно, чтобы система checkpoint задержала переход клеток в анафазу.

Моторные белки.Существенную роль в организации и функционировании веретена играют моторные белки, характерной особенностью которых является способность расщеплять АТФ, в этом отношении они представляют собой АТФазы. Известны два типа моторных белков: цитоплазматическийдинеин и семь семейств белков, соответствующих кинезину. Моторные белки биполярны. Они связываются с микротрубочками и движутся вдоль них, необходимую энергию для этого они получают от АТФ. Динеин движется навстречу минус- концам микротрубочек. Одни изоформыкинезина движутся к минус-концам микротрубочек, другие - к плюс- концам.

Начиная с S -периода и до анафазы сестринские хроматиды (СХ) связаны между собой в центромере и плечах посредством катенации ДНК и связывающих белков (CLIPs). Четыре белка -Mcd1/Scc 1, Scc 3, Smc 1, и Smc 3 - образуют сложный комплекс, получивший название когезин, который присоединяется к хромосомам в конце S- периода и после прохождения репликативной вилки связывает между собой СХ.

Разъединение СХ предполагает декатенацию ДНК и расщепление когезинового комплекса. Декатенация ДНК - топоизомеразаII -зависимый процесс.

В ответ на нарушения событий клеточного цикла активируется сигнальная система checkpoint. У дрожжей важнейшим элементом системы checkpoint является белок PdsI. Стабилизация этого белка играет ключевую роль в ответной реакции клеток на повреждение веретена и ДНК. PdsI выполняет две функции. Одна связана с подавлением разъединения сёстринских хроматид. Это приводит к блокированию клеток в метафазе. Другая функция связана с подавлением распада циклинов, что приводит к блокированию выхода клеток из митоза. Эти две функции не зависят одна от другой. PdsI -зависимой подавление анафазы активируется в ответ на повреждения митотического веретена и ДНК, а PdsI -зависимое подавление распада циклинов - в ответ на повреждения ДНК, но не веретена.Вответа на повреждения ДНК (но не веретена) белок PdsIгиперфосфорилируется, что защищает его от Cdc 20-зависимой деградации. Стабилизированный таким образом Pds1 ингибирует начало анафазы через подавление функции Esp 1 и может блокировать выход клеток из митоза.



2. Хромосомы в мейозе

2.1 Конъюгация хромосом

В ходе профазы мейоза I синаптонемный комплекс удерживает параллельно расположенные гомологичные хромосомы почти до момента их построения на экваторе клетки в метафазу I. Хромосомы соединяются с помощью синаптонемного комплекса на некоторое время (от 2ч удрожжей до 2-3сутоку человека), втечение которого между гомологичными хромосомами совершается обмен гомологичными участками ДНК -- кроссинговер. Образуется синаптонемальный комплекс в результате конъюгации гомологичных хромосом.

Конъюгация или синапсис - попарный контакт параллельно расположенных и слабо конденсированных гомологичных хромосом. Конъюгация и формирование синаптонемального комплекса (СК) отсутствует у низшего гриба Aspergillusnidulans, дрожжей Sc. Pombe и у самцов некоторых мух, например Drosophilamelanogaster.

Рисунок 2. Строение синаптонемального комплекса

После премейотическойS-фазы две сестринские хроматиды хромосомы формируют общий осевой элемент. Осевые элементы гомологичных хромосом включаются в виде латеральных (боковых) элементов в СК. Формируется синаптонемный комплекс (СК) - из белковых осей двух гомологичных хромосом и центрального элемента. Ширина боковых элементов составляет 30-60 нм, ширина центрального элемента - 60-120 нм. Боковые элементы состоят из мейоз-специфичных белков. Между ними формируются белковые перемычки. Первым специфическим белком СК (появляется еще в интерфазу) является белок REC8. ДНК гомологичных хромосом в виде петель отходят от боковых (латеральных) элементов СК. Большая часть ДНК локализована вне СК, лишь 0,5% геномной ДНК входит в СК, прочно связываясь с белками. Небольшое количество ДНК проходит через центральное пространство СК. ДНК СК состоит их уникальных и умеренно повторяющихся последовательностей, которые могут взаимодействовать с белками СК и белками, участвующими в рекомбинации и сегрегации гомологичных хромосом.

На 90% СК состоит из белков. Выделяют 5-10 мажорных белков с молекулярной массой от 26 до 190 кДа. У млекопитающих хорошо изучены 3 белка СК - SCP1, SCP2, CSP3 (synaptonemalcomplexprotein). Белки СК дрожжей назвали Zip1, Zip2, Red1, Hop1.

Белок SCP1 - основной белок поперечных филаментов СК. С-концы этого белка «заякорены» на латеральных элементах СК и взаимодействуют здесь с ДНК, N-концы достигают центрального пространства СК и соединяют противоположные латеральные элементы СК с помощью белок-белковых взаимодействий.

У дрожжей белок Zip1 является основным белком поперечных филаментов СК. Белок Zip2 действует как инициатор синапсиса, образуя центры полимеризации белка Zip1.

Белки SCP2, SCP3- белки латеральных элементов СК. Совместно локализуются вдоль осевых элементов хромосом и латеральных элементов СК. После диплотены концентрируются в центромерах хромосом, хотя небольшое их количество обнаруживается вдоль плеч хромосом. Т.о. эти белки участвуют в сцеплении - когезии сестринских хроматид. К белкам когезинам относятся и митоз-специфические белки - Smc1p, Smc3p, Scc1p, Scc3p.

У дрожжей белок Red1 образует центры формирования осевых элементов. Он взаимодействует с белком Hop1, который тоже является компонентом латеральных элементов СК у дрожжей.

Основа протяженных латеральных элементов-- комплекс из четырех белков когезинов. Накануне мейоза в хромосомах появляется специфичный белок когезин Rec8, который заменяет соматический когезин Rad21. Затем к нему присоединяются три других белка-когезина, присутствующие и в соматических клетках, новместо соматического когезина SMC1 появляется специфический для мейоза белок SMC1b (его N-конец на 50% отличается от N-конца соматического белка SMC1). Этот когезиновый комплекс располагается внутри хромосомы между двумя сестринскими хроматидами, удерживая их вместе. Скомплексом когезинов связываются мейоз-специфичные белки, которые становятся мажорными белками хромосомных осей и превращают их в латеральные элементы синаптонемного комплекса.

Регуляция сборки белков в СК происходит с помощью фосфорилирования-дефосфорилирования. Многие белки СК содержат по несколько сайтов фосфорилирования протеин-киназой р34.

В составе СК выделяют рекомбинационные узелки: ранние - на стадии лептотены и зиготены, локализуются в боковых элементах СК на участках инициации рекомбинации. В состав ранних рекомбинационных узелков входят ферменты, которые необходимы для инициации двунитевых разрывов в ДНК и формирования однонитевых концов. Например белок Spo11p (топоизомераза) - основная мейоз-специфичная эндонуклеаза, которая осуществляет двойные разрывы в ДНК. Поздние рекомбинационные узелки обнаружены на стадии пахитены, локализуются в центральном элементе СК. Обнаружена связь между числом и распределением поздних рекомбинационных узелков и числом и распределением хиазм в биваленте. Таким образом, поздние узелки - мультиферментные комплексы, катализирующие кроссинговер.

Инициация формирования СК у дрожжей и растений происходит в нескольких точках по всей длине бивалента (6 сайтов инициации у кукурузы, до 36 у лилии); у животных формирование СК начинается с теломер и распространяется по типу застежки «молнии». Завершение формирования СК - пахитена, его разрушение - диплотена.

Функции СК: - удерживает гомологичные хромосомы строго напротив друг друга;

препятствует слипанию гомологичных хромосом - обратимая конъюгация;

обязательная предпосылка для кроссинговера.

У мутантов с отсутствием конъюгации отсутствует и кроссинговер.

Генетический контроль конъюгации

Рожь. 3 группы рецессивных мутаций, нарушающих формирование СК.

мутации сильногоасинапсиса. Мутации блокируют конъюгацию хромосом при переходе от лептотены к зиготене.

Мутации слабогоасинапсиса или десинапсиса - самая многочисленная группа. У ржи данные мутации нарушают конъюгацию в 1-3 парах хромосом из 7. Наблюдаются как диваленты, так и униваленты; подавление формирования СК на концах хромосом; внутренние участки асинапсиса или десинапсиса. Снижается частота появления хиазм, частота кроссинговера.

Мутации индискриминантного синапсиса - одновременное присутствие гомологичного и негомологичного синапсиса, что приводит к появлению мультивалентов и унивалентов. Латеральные элементы СК могут сформировать складки из-за синапсиса «на себя».

Синапсис Х и Y хромосом

У слепушонки (род полевок) Х и Y хромосомы формируют короткий СК в ранней пахитене (конъюгируют короткими плечами), в диплотене происходит десинапсис и половые хромосомы становятся унивалентами.

Для ХY-бивалента большинства млекопитающих характерна концевая конъюгация половых хромосом (длинные плечи Х и Y хромосом), отсутствие которой нарушает расхождение половых хромосом в мейозе. Конъюгируют Х и Y хромосомы за счет гомологичного участка, содержащего такие гены как ген общей цветовой слепоты, пигментной ксеродермы, геморрагического диатеза.

ХY-бивалент выключается из метаболизма клетки путем образования полового пузырька, внутри которого неконъюгированные участки хромосом находятся в конденсированном состоянии.

Х хромосома может ассоциироваться с аберрантными хромосомами (транслоцированными, инверсионными). Это защитный механизм - если Х хромосома тесно ассоциирована с аберрантной, то вокруг полового бивалента не образуется половой пузырек. Это служит сигналом для остановки мейоза на стадии пахитены. Это предотвращает попадание поврежденных хромосом в половые клетки.

2.2 Реципрокная рекомбинация и конверсия

В ходе синапсиса гомологичные хромосомы обмениваются фрагментами. В световом микроскопе последствия этого обмена видны как перекресты, или хиазмы.



Рисунок 3. Хиазмы в результате трех отдельных перекрестов хроматид обеих хромосом и последующее расхождение хромосом

Частота рекомбинаций определяется по формуле , где N - количество рекомбинантов, - общее количество потомков. В то же время частота рекомбинаций определяет число рекомбинаций, происходящих при образовании гамет.

Частота рекомбинаций генов показывает относительное расположение сцепленных генов в хромосоме: чем дальше друг от друга находятся гены, тем выше частота рекомбинации. Это обстоятельство используется при составлении генетических карт. Условное «расстояние» между локусами двух генов считается прямо пропорциональным частоте рекомбинации. Взаимное расположение локусов трёх и более генов определяется методом триангуляции. При этом сначала берутся гены с наименьшей частотой рекомбинации. Далее выбирают следующую по величине частоту рекомбинации и указывают два возможных положения нового гена; одно из этих положений будет отсеяно на следующем шаге, когда берётся третья частота. В реальных экспериментах генетические карты могут искажаться благодаря двойному кроссинговеру, когда рекомбинация происходит одновременно в двух точках. Двойной кроссинговер особенно характерен для генов, локусы которых разделены большими расстояниями

В настоящее время общепризнаны две модели рекомбинации, приводящие к конверсии. Одна из них - модель Р. Холлидея, вторая - Дж. Жостака и др., в которой рекомбинация начинается с двуцепочечного разрыва в одном из гомологов. Для краткости изложения ограничимся демонстрацией конверсии на примере модели Холлидея. В рисунок 23 включены только те ее этапы, которые непосредственно относятся к конверсии. Если в тетраде произошел кроссинговер в участке гена В, то соотношение аллелей генов А и С, внешних (фланговых) по отношению к участку кроссинговера, не изменяется и остается равным 2А : 2а и 2С : 2с, то есть рекомбинация по ним реципрокна. Напротив, рекомбинация маркеров, попавших непосредственно в участок кроссинговера, то есть в гетеродуплекс, обычно нереципрокна из-за коррекции неспаренных оснований, внесенных разными аллелями (B и b). Протяженность гетеродуплекса в мейотической рекомбинации достигает 1 т.п.н., в случае митотической рекомбинации она еще больше. Все гетерозиготные маркеры, попавшие в гетеродуплекс, обычно конвертируют совместно, что является следствием существования участка конверсии. Этот факт основан на работе рассмотренной выше системы коррекции с вырезанием и застройкой длинных брешей.

Рис. 4 Упрощенная схема конверсии гена по модели Холлидея. Линии соответствуют цепям ДНК, две параллельные линии - хроматиде. Синий и красный цвета позволяют различать гомологов. Вертикальные линии слева обозначают центромеры, удерживающие сестринские хроматиды. Пара синих и пара красных сестринских хроматид образует тетраду. а - полухиазмаХоллидея, сформированная в результате обмена цепями между двумя хроматидами с последующей миграцией ветвления; б - два типа продуктов рекомбинации, возникшие в результате двух способов разрешения полухиазмы. Слева структуры с гетеродуплексом, но без кроссинговера по внешним маркерам. Справа структуры с гетеродуплексом и кроссинговером по внешним маркерам; в - в левой тетраде происходит конверсия от В к b, в правой - от b к В. Направление конверсии в тетрадах выбрано произвольно. Также произвольно выбрана и стадия, на которой происходит конверсия. Она может осуществляться и раньше, до разрешения полухиазмы; г - продукты рекомбинации клеточный цикл хромосома синапсис

А теперь выделим другие основные закономерности процесса конверсии. Конверсия обычно равнонаправленна. Выбор удаляемого основания из двух неспаренных случаен, поэтому тетрады 3B : 1b и 1B : 3b равновероятны. Конверсия полярна. Это проявляется в том, что частоты конверсии разных аллелей одного гена закономерно снижаются, начиная с определенной точки, чаще всего от одного конца гена к другому. У дрожжей они обычно варьируют от 18% до долей процента. Так как частота конверсии аллеля зависит от вероятности его попадания в гетеродуплекс, то полярность указывает на наличие в хромосомах фиксированных сайтов, в которых инициируется рекомбинация. В последние годы у дрожжей идентифицировано несколько таких сайтов. Их называют горячими точками рекомбинации.



Литература

Башкиров В.Н. Происхождение гетерохроматина уэукариот // Генетика. 2002. № 6. С. 789

Беридзе Т. Сателлитная ДНК. М.: Наука. 1982. 121с.

Бужиевская Т., Выговская Т.. Анеуплоидия у человека (факты и гипотезы).// Цитология и генетика.- 1990.-24.-66-72.

Вершинин А. Эпигенетика специфических районов хромосом // Генетика. 2006. Т. 42. № 9. С. 1200-1214.

Ворсанова С., Казанцева Л., Демидова И., Юров Ю.. Использование методов молекулярно-цитогенетической диагностики в практике генетического консультирования.// Информационное письмо.-1990.- 10.

Ворсанова С., Юров Ю., Демидова И., Вехова Н.. Хромосомные аномалии у детей с недифференцированными формами умственной отсталости по данным молекулярно-цитогенетических исследований.// Цитология и генетика.- 1993. - 27. - 3. - 72-78

Гайцхоки В., Паткин Е. Сателлитные ДНК и болезни - возможные механизмы // Генетика. 2000. № 7. С. 869

Геномика - медицине. М.: ИКЦ «Академкнига». 2005. 392С.

Давиденкова Е., Верлинская Д., Тысячнюк С.. Клинические синдромы при аномалиях половых хромосом.// Л.- Медицина.-1973.-198.

Ершикова Ю. Половой хроматин. Методы выявления и значение в клинической практике. М, 1971. 26с.

Жимулев И. Гетерохроматин и эффект положения гена. Новосибирск, Наука, 1993. 490с.

Жимулев И., Беляева Е. Гетерохроматин, эффект положения гена и генетический сайленсинг // Генетика. 2003. Т. 39. № 2. С. 187-201.

Иллариошкин С.Н. ДНК-диагностика и медико-генетическое консультирование. М.: Медицинское информационное агентство. 2004. 207с.

Козлова С., Демикова Н., Семанова Е., Блинникова О. Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование.//М. Практика, 1996.-305.

Коряков Д.Е. Модификация гистонов и регуляция работы хроматина // Генетика. 2006. Т. 42. № 9. С. 1170-1185.

Лазюк Г. Тератология человека.//М. Медицина, 1991.- 434.

Лазюк Г.И., Лурье И.В., Черствой Е.Д. Наследственные синдромы множественных пороков развития.-М.:Медицина,1983. 441с.

Лильин Е.Т., Богомазов Е.А., Гоман-Кадошников П.Б. Генетика для врачей- М., Медицина, 1990. 257с.

Льюин Б. Гены. М. «Мир». 1987. 544с.

Прокофьева-Бельговская А. Гетерохроматические районы хромосом. М.: Наука. 1986. 432с.

Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. М. «Мир». 1989. Т.1. 312с.

Ченцов Ю.С. Современные представления о строении митотических хромосом // Соросовский образовательный журнал. 1996. № 8. С. 14-22.

Черных В., Курило Л. Генетический контроль дифференцировки пола у человека // Генетика. 2001. Т. 37. № 10. С. 1317-1329.

Черных В., Чухрова А., Бескоровайная Т., Гришина Е. Типы делецийY-хромосомы и их частота у мужчин с бесплодием // Генетика. 2006. Т. 42. №. 8. С. 1130-1136.

Шевченко А., Павлова С., Дементьева Е., Голубева Д., Закиян С. Модификации хроматина в процессе инактивации Х-хромосомы у самок млекопитающих // Генетика. 2006. Т. 42. № 9. С. 1225-1234.

Шишкина Г., Дыгало Н. Гены, гормоны и факторы риска формирования мужского фенотипа // Успехи физиологических наук. 1999. Т. 30. № 3. С. 49-61.

Ayala F.J., Coluzzi M. Chromosome speciation: human, Drosophila, and mosquitoes // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. P. 6535-6542.

Cummings C., Zoghbi H. Fourteen and counting: unraveling trinucleotide repeat diseases // Hum. Mol. Genet. 2000. V. 9. P. 909-916.

Fan Y., Linardopoulou E., Friedman C. Genomic structure and evolution of the ancestral chromosome fusion site in 2q13-2q14.1 and paralogous regions on other human chromosomes // Genome Res. 2002. V. 12. № 11. P. 1651-1662.

Hackstein J., Hochstenbach R., Hauschten-Jungen E., Beukeboom L. Is the Y chromosome of Drosophila an evolved supernumerary chromosome? // BioEssays. 1996. V. 18. P. 317-323.

Hedges S.B., Kumar S. Genomics. Vertebrate genomes compared // Science. 2002. V. 297. № 5585. P. 1283-1285.

Jin P., Warren S. Understanding the molecular basis of fragil X syndrome // Hum. Mol. Genet. 2000. V 9. P. 901-908.

Lewin B. Genes. OxfordUniversity Press. 1994. 1272p.

Murphy W.J., Larkin D.M., Everts-van der Wind A. et al. Dynamics of mammalian chromosome evolution inferred from multispecies comparative maps // Science. 2005. V. 22. № 309. P. 613-617.

Nadeau J.H., Taylor B.A. Lengths of chromosomal segments conserved since divergence of man and mouse // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1984. V. 81. № 3. P. 814-818.

Severson D.W., de Bruyn B., Lovin D.D. Comparative genome analysis of the yellow fever mosquito Aedesaegyptiwith Drosophila melanogaster and malaria vector mosquito Anopheles gambiae// J. Heredity.2004. V. 95. P. 103-113.

Waterston R.H., Lindblad-Toh K., Birney E. et al. Initial sequencing and comparative analysis of the mouse genome // Nature. 2002. V. 5. № 420. P. 520-562.

Wolffe A., Pruss D. Deviant nucleosomes: the functional specialization of chromatin // Trends in Genetics. 1996. V12. P. 58-62.

Размещено на Allbest.ru