Ugrás a tartalomhoz

Molekuláris biológia I-II.

Bálint Miklós (2010)

Educatio Társadalmi Szolgáltató Nonprofit Kft.

7.8. A magasabb rendű eukarióták repetitív DNS-szekvenciái

7.8. A magasabb rendű eukarióták repetitív DNS-szekvenciái

A humán DNS 30%-a olyan, hogy legalább 20-szorosan ismétlődik. Azon DNS-szekvenciákat, amelyek 100-500 bázispár hosszúak és a genom közötti részekben találhatók, SINES-eknek nevezzük (short interdispersed repeates). A hosszabb ismétlődések viszont LINES rövidítést kapták (long interdispersed repeates).

A SINES és LINES szekvenciák más terminológia szerint a repetitív szekvenciák közé tartoznak, ami kb. 106 kópiát jelent haploid genomonként. Az Alu szekvenciák SINES szekvenciákban bővelkednek. (Természetesen az Alu szekvenciákon kívül számos más SINES szekvencia is ismert). Ezek kb. 300 bázispár hosszú szekvenciák, amelyek egymilliószor ismétlődnek a humán genomban. (Az elnevezés onnan származik, hogy a humán DNS mindegyik 20 kbázis hosszú darabja tartalmaz átlagosan egy Alu szekvenciát, amit az ún. AluI restrikciós endonukleáz több helyen is hasítani képes.) Az ezen Alu szekvenciák azonossága két egyén között 85%-os. Érdekes felfedezés volt az, hogy az Alu szekvenciák hasonlók a 7SL RNS-ben találhatókkal. Ez az RNS, az ún. kis citoplazmatikus RNS (Small cytoplazmic RNA) az ún. jelfelismerő partikulumokban (signal recognition particle) vesz részt (7.17. ábra).

 

7.17. ábra. Az ,,Alu” szekvenciák humán DNS esetén hasonlítanak a 7 SL RNS-hez. Ez egy olyan citoszolikus RNS (300 nukleotid hosszú), ami része az ún. jelfelismerő részecskének (signal recognition particle), és ez részt vesz a fehérjék célba juttatásában. A homológ szekvenciákat X jel mutatja.

 

   

A jelfelismerő partikulum a naszcens membránfehérjéket és szekretálandó fehérjéket szállítja az endoplazmatikus retikulumba. Lehetséges, hogy az Alu szekvenciák a 7 SL RNS reverz transzkripciója, majd az így keletkezett cDNS-nek a genomba való visszaépülése révén keletkeztek.

Valóban a legtöbb SINES olyan génekből származtatható, amelyek kis citoszolikus RNS-t, vagyis pl. tRNS-t vagy 7 SL RNS-t kódolnak. Egyébként a SINES és LINES-ek funkciója továbbra is rejtély, bár együttesen a genom 25%-át teszik ki és transzpozíció révén terjednek a humán genomban. Nem funkcionáló gének, az evolúció mégis meghagyta őket a genomban. Valószínűleg azért, mert mint transzpozábilis elemek elősegítik a kromoszómák átrendeződését, transzpozícióit, génduplikációkat, amplifikációkat okozhatnak, hiszen ők maguk is a rekombinációs folyamatok célpontjai. Megemlítjük pl., hogy a hemofília A nevű vérzékenységi betegséget az okozza, hogy VII-es véralvadási faktor bizonyos helyére egy LINEs elem inszertálódik és a gén így nem funkcionál. A neurofibromatózis génjében (NF1 gén) pedig egy Alu elem ismétlődik, és így a szignáltranszdukciós folyamatok gátlódnak, ezért tumor képződik a periferiális idegekben.

Az ,,erősen repetitív szekvenciák” nincsenek szétszórva a genomban, hanem a kromoszóma centroméra régióba tömörülnek, és több mint 106 kópia található belőlük a haploid genomban.

Mindössze 10 bázispár hosszúak, és tandem módon követik egymást, akár ezerszer is. A genom megfelelő módon történő fragmentálása (nyíróerő révén pl. injekciós tűn való többszöri átpréselés) és CsCl-ben való sűrűséggradiens-centrifugálás révén az ilyen DNS több frakcióra bontható és vizsgálható (7.18. ábra).

 

7.18. ábra. A Drosophila virilis DNS sűrűséggradiens centrifugálás után kapható képe. Az egyes csúcsok sűrűségét a számok jelzik. A fő DNS-tömeg mellett I, II, III-mal jelölt szatelit DNS-fajta jelenik meg. Az ezekben lévő DNS jellegzetes heptanukleotid szekvenciáit a 7.19. ábra mutatja.

 

   

Az ábra tanúsága szerint a háromféle szatelit DNS összességében a teljes DNS-állomány mintegy 40%-át képezi. Mivel a Drosophila virilis haploid genomja 4,4×107 bázispár, ezért a három szatelitszekvencia 1,6, 0,5 és 0,5 milliószor ismétlődik.

 

7.19. ábra. A 7.18. ábrán szeparált háromféle szatelit DNS heptanukleotidjainak szekvenciája.

 

   

Tríciumjelölt szekvenciapróbák révén kimutatható volt, hogy a szatelit szekvenciák a kromoszómák centromérarégiójában lokalizálódnak. Mint ismeretes, ezen régiókhoz kötődik a mitotikus orsó. De hogy mi a szerepe az osztódásban a szatelit DNS-nek, nem ismert. Az valószínűsíthető, hogy in vivo nem íródik át RNS-be, egymás mellé rendezi a kromoszómákat a mitózis során és elősegíti a rekombinációjukat. Mindezt az is bizonyítja, hogy a szatelit DNS-régió teljesen eliminálódik a szomatikus sejtek esetén. Ezek a sejtek el is vesztik totipotenciájukat. Viszont mindig megvannak ivarsejtek esetén. Sajnos még nem ismeretes olyan fehérje vagy enzim, ami a szatelitszekvenciákhoz specifikusan kötődne.