基礎(chǔ)分子生物學

1、Chapter 2,Interrupted Genes斷裂基因,2.1 Introduction . 簡介,真核生物基因組包含的斷裂基因由間隔的外顯子(exon表現(xiàn)在最終的RNA產(chǎn)物中的序列)和內(nèi)含子(intron 從初始轉(zhuǎn)錄物中去除的序列)組成.外顯子序列在基因和RNA中的順序是一致的,但由于內(nèi)含子的存在,斷裂基因的長度大于它的最終RNA產(chǎn)物的長度.,斷裂基因表達成前體RNA, 內(nèi)含子剪切除去后, 外顯子剪接連接在一起, 而mRN

2、A只含有外顯子的序列.,2.2 An interrupted gene consists of exons and introns. 斷裂基因由外顯子與內(nèi)含子組成.,內(nèi)含子只在RNA的順式剪接加工過程中被去除. 只有外顯子中的突變才會影響蛋白質(zhì)的序列, 但內(nèi)含子中的突變會影響RNA的剪接從而抑制蛋白質(zhì)的產(chǎn)生.,外顯子在mRNA中的順序與其在DNA中的相同, 但是基因長度與mRNA長度或蛋白質(zhì)長度之間并不相關(guān). 基因中AB之間的距離短;

3、 但在mRNA(和蛋白質(zhì))中AB之間的距離比BC之間的距離長.,2.3 Restriction endonucleases are a key tool in mapping DNA. 限制性內(nèi)切酶是DNA作圖中的關(guān)鍵工具.,限制性核酸內(nèi)切酶(Restriction endonucleases) 可以用來將DNA剪切成特定的片段. 用不同限制性內(nèi)切核酸酶作用, 可產(chǎn)生一系列DNA片段, 通過疊加方法則可用于DNA作圖.,限制酶作用產(chǎn)

4、生的DNA 切割片段按照它們的大小而分開.,限制圖譜表示的是DNA上以限定長度而分開的所有位點的線性次序. 該圖確定了酶A和酶B的酶切位點, 它們由單酶切和雙酶切消化所產(chǎn)生的不同片段來確定.,2.4 Organization of interrupted genes may be conserved. 斷裂基因的組成結(jié)構(gòu)可能是保守的,通過限制圖譜或電子顯微鏡技術(shù)比較基因與它們的RNA產(chǎn)物, 如此內(nèi)含子由于額外序列的存在而能被檢測出來,

5、但最終的定義是通過比較序列而得出的. 比較不同生物的同源基因, 我們發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子的位置通常是保守的, 但是相應(yīng)的內(nèi)含子的長度變化可以很大. 內(nèi)含子通常不編碼蛋白質(zhì).,比較珠蛋白的cDNA和基因組DNA的限制圖譜, 我們發(fā)現(xiàn)基因有兩個內(nèi)含子而cDNA中則沒有. 在cDNA和基因組DNA中, 外顯子限制圖譜的排列是一致的.,內(nèi)含子就是包含在基因中但在mRNA中缺失的一段序列(此處顯示的是cDNA序列). 讀框用交互開放和陰影區(qū)表示; 值

6、得注意的是三個可能的讀框被內(nèi)含子中的終止密碼子所阻斷.,所有功能性?-珠蛋白基因都是三個外顯子的斷裂基因結(jié)構(gòu). 圖中標識的長度亦適用于哺乳動物?-珠蛋白基因.,2.5 Exon sequences are conserved but introns vary 外顯子序列保守而內(nèi)含子序列變化多端,比較不同物種的相關(guān)基因, 我們發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的外顯子序列通常是保守的, 而內(nèi)含子序列則很少保守. 編碼蛋白質(zhì)的序列通常處于選擇壓力之下, 內(nèi)含子由

7、于沒有選擇壓力, 因此比外顯子的進化快得多.,小鼠?maj和? min珠蛋白基因在編碼區(qū)密切相關(guān), 但在兩側(cè)區(qū)域和大的內(nèi)含子中則不同.,2.6 Genes can be isolated by the conservation of exons. 通過外顯子的保守性可以分離基因,通過確定在多種生物中出現(xiàn)的片段來鑒定編碼區(qū)域, 而外顯子的保守性可以作為這種鑒定的基礎(chǔ).,外顯子捕捉技術(shù)中用到一種特殊的剪接載體. 如果基因組片段中含有一個外

8、顯子, 那么它的序列可以在細胞質(zhì)RNA中被發(fā)現(xiàn); 但如果基因組片段中只由內(nèi)含子中的序列組成, 那么剪接就不會發(fā)生, 且mRNA中也不會運輸?shù)郊毎|(zhì)中.,2.7 Genes show a wide distribution of sizes. 基因大小的變化范圍很大,酵母中大多數(shù)基因是非斷裂基因, 但在高等生物中大多數(shù)基因是斷裂基因. 外顯子通常短小, 典型的外顯子編碼不到100個氨基酸. 在低等真核生物中內(nèi)含子短小, 但在高等真核

9、生物中內(nèi)含子的長度變化范圍在幾十kb之間. 一條基因的總長度主要由它的內(nèi)含子所決定.,酵母中大多數(shù)基因是非斷裂基因, 但果蠅和哺乳動物中大多數(shù)是斷裂基因.,酵母基因比較小, 而果蠅和哺乳動物的基因大小的變化范圍廣, 有的基因可以有很大的變化.,編碼蛋白質(zhì)的外顯子通常很短.,內(nèi)含子大小的變化范圍可以從很短到很長.,2.8 Some DNA sequences code for more than one protein. 一些DNA序列

10、編碼一種以上的蛋白質(zhì).,交替使用起始或終止密碼子可產(chǎn)生兩種蛋白質(zhì), 其中一種蛋白質(zhì)片段的結(jié)構(gòu)與另一種相當. 當兩條重疊基因使用不同讀框翻譯時, 非同源的蛋白質(zhì)序列可以由相同的DNA序列翻譯得到.,差異(可變)剪接方式可包含或去除一定的外顯子, 從而產(chǎn)生在一定區(qū)域出現(xiàn)或缺失的同源蛋白質(zhì), 這可以采用包含或去除一些外顯子或在兩個外顯子中選擇其一的方式而實現(xiàn).,通過在不同的起始位點起始表達或在不同的終止位點終止表達, 一條基因可以翻譯出兩種

11、不同的蛋白質(zhì).,通過使用不同的讀框, 兩條基因可共享一段DNA序列.,可變剪接產(chǎn)生肌鈣蛋白T的?和?兩種類型.,可變剪接使用相同的前體mRNA, 產(chǎn)生的mRNA含有不同的外顯子組合.,2.12  Is all genetic information contained in DNA? 所有的遺傳信息都包含在DNA中嗎?,基因的定義已經(jīng)從“一條基因，一種蛋白質(zhì)”修改成“一種蛋白質(zhì)，一條基因” 在發(fā)育中，位置信息也很重要．,復(fù)習