Молекулярные механизмы генетических процессов. Избранные лекции по курсу "Генетика с основами селекции". Буторина А.К - 52 стр.

                                  52
дифференцировки и развития), а позже была обнаружена во многих регу-
ляторных генах. Так, при некоторых мутациях гомеобокссодержащих ге-
нов (например, мутации гомеозисных генов Antennapedia, контролирую-
щих развитие головных сегментов) на голове у мушек вместо антенн начи-
нают развиваться ноги. Гомеобокс кодирует соответствующий ему фраг-
мент белковой молекулы длиной 60 аминокислотных остатков. Его назва-
ли гомеодоменом. ДНК-связывающий домен полипептида относится к ре-
гуляторным белкам (домен – это участок полипептида, выполняющий оп-
ределенную функцию). Т.е. гены, входящие в состав гомеобокса, обладают
способностью регулировать активность других генов путем связывания
образующейся при их трансляции аминокислотной последовательности с
двойной спиралью ДНК, включая или выключая при этом определенные
гены. Гены, обладающие гомеобоксом, выявлены также у нематод, червей,
жуков, морских ежей, лягушек, кур, мышей и человека. У дрозофилы об-
наружено свыше 20 генов, содержащих в своем составе гомеобокс.

       Метилирование ДНК как способ контроля активности генов
      Метилирование – процесс присоединения к нуклеотиду метильной
группы (-CH3). Метилазы (метилтрансферазы) – ферменты, присоединяю-
щие метильную группу к определенным азотистым основаниям в ДНК.
Это обратимая химическая модификация азотистого основания. В природе
широко распространено метилирование цитозина. В результате присоеди-
нения метильной группы к углероду в 5-ом положении молекулы цитози-
на, входящих в состав динуклеотидной последовательности –CG (это ми-
шени метилирования ДНК), образуется 5-метилцитозин. Каждый сайт ме-
тилирования наследуется при репликации дочерними молекулами ДНК.
Метилирование ДНК широко представлено в геномах разных организмов
(бактерий, растений, насекомых, млекопитающих) и имеет большое значе-
ние для их развития. Так, в геноме млекопитающих, в том числе у челове-
ка, 70-80% молекул цитозина в составе динуклеотидов 5′-CG-3′ (CpG ди-
нуклеотиды) представлены 5-метилцитозином.
      В начале 80-х годов была выявлена корреляция между характером
экспрессии генов и степенью метилирования ДНК. Сателлитная ДНК
обычно метилирована в значительно большей степени, чем ДНК структур-
ных генов. Метилированная ДНК обычно ассоциирована с неактивным со-
стоянием генов, а диметилированная – с активацией генов. Т.е. ДНК неак-
тивных генов метилирована сильнее, чем ДНК активных генов. Метилиро-
вание ДНК может включать в себя прямое подавление транскрипции путем
сворачивания метилированного промотора в сильнокомпактизованную, не
доступную для транскрипционных факторов структуру. Степень метили-
рования ДНК меняется в процессе развития, а также зависит от возраста
организма и гормональных воздействий. Статус метилирования в клетке
может изменяться под влиянием вредных экологических факторов, в
частности, тяжелых металлов.