Лекция: Вопрос №45. Интрон-экзонное строение генов, роль в эволюции.

Ген имеет кодирующие участки — экзоны и неинформационные участки — интроны. Причем интронные участки длиннее. У эукариот данная структура дает эволюционную мобильность. Какие механизмы этому способствуют?

* комбинирование экзонов в результате межгенной рекомбинации, т.е. обмен экзонами между генами

* экзонизация интронных участков, т.е. возникновение новых экзонов (?)

* подключение генов к чужим промоторам, т.е. в рез-те делеции ген попадает под чужой промотор, следовательно, экспрессия будет происходить в новых тканях, а значит появятся новые ф-ции.

* комбинирование ген-их модулей из разных геномов, т.е. это скрещивание особей разного вида.

Гены, имеющие интрон-экзонное строение.

В мультидоменных белках эукариот границы доменов примерно соответствуют границам экзонов. Интрон всегда больше экзона. При неправильном кроссинговере между негомологичными хромосомами возникают новые сочетания экзонов, которые образуют новые гены, которые обеспечивают новые функции белка. Все это изменения происходят за один шаг. Механизм скачкообразного возникновения новых молекулярных функций:

— Перетасовка экзонов в результате межгенной рекомбинации.

— Перетасовка экзонов в результате ретротрансляции.

— Дупликация генов как создание резерва для будущих перетасовок.

Возникновение доменов: Прадоменами были отдельные вторичные структуры – α-спирали и β-листы – у каждого из которых были зачатки функций.

Основной механизм возникновения новых экзонов – экзонизация интронных участков. Интрон имеет стандартные границы, начало (GT) и конец (AG), которые очень консервативны. При мутации может образоваться последовательность, обозначающая лишний конец и лишнее начало. Вследствие этого из одного интрона образуется 2 интрона и один новый экзон. Доказательства:

У грызунов среди 2695 «новых» экзонов 1709 гомологичны интронам человека и свиньи.

3 уникальных гена человека возникли из некодирующих участков ДНК, присутствующих у других приматов (2009г)

Наличие интронных участков в кодирующей области гена. После транскрипции в процессе созревания первичного транскрипта до зрелой РНК – процессинга – интронные участки, в отличие от экзонных, вырезаются. В процессе созревания первичного транскрипта происходит множество различных явлений:

Обрезание 3’ либо 5’ конца.

Вырезание интронов и сшивание экзонов – сплайсинг.

Присоединение молекулярных маркеров на 5’ конец – кэпирование.

Полиаденилирование 3’ конца.

Редактирование РНК.