Консенсусная последовательность
Консенсусная последовательность (consensus sequence) — искусственная последовательность ДНК или РНК, содержащая в каждой позиции нуклеотид, наиболее часто встречающийся у нескольких гомологичных последовательностей. Она представляет собой результат множественного выравнивания последовательностей, в которых гомологичные последовательности сравниваются друг с другом. Такая информация важна при изучении ДНК- или РНК-связывающих белков, таких как транскрипционные факторы или РНК-полимераза[1].
Биологическое значение[править | править код]
Сайт связывания с белком, представленный консенсусной последовательностью, может быть короткой последовательностью нуклеотидов, которая несколько раз встречается в геноме и, как полагают, играет одинаковую роль в разных местах. Например, многие факторы транскрипции распознают определенные закономерности в промоторах этих генов, которые они регулируют. Таким же образом, рестрикционные ферменты обычно имеют палиндромные консенсусные последовательности, как правило соответствующие участку, где они разрезают ДНК. Транспозоны действуют примерно таким же образом при идентификации последовательностей-мишеней для транспозиции. И, наконец, сайты сплайсинга (последовательность непосредственно вокруг экзона — интрон границ) также можно рассматривать как консенсусные последовательности. Таким образом, консенсусная последовательность является моделью предполагаемого сайта связывания ДНК : она получается путем сопоставления всех известных примеров определенного сайта узнавания и определяется как идеализированная последовательность, которая представляет преобладающее основание в каждом положении. Все реальные примеры не должны отличаться от консенсуса более чем несколькими заменами, но такой подсчет может привести к несоответствиям. Любая мутация, позволяющая мутированному нуклеотиду в основной последовательности промотора больше походить на консенсусную последовательность, известна как восходящая мутация. Этот вид мутации обычно делает промотор более сильным, и, таким образом, РНК-полимераза образует более прочную связь с ДНК, которую она хочет транскрибировать, и транскрипция активируется. Напротив, мутации, разрушающие консервативные нуклеотиды в консенсусной последовательности, известны как мутации вниз. Эти типы мутаций подавляют транскрипцию, поскольку РНК-полимераза больше не может так прочно связываться с основной последовательностью промотора[2].
Цис-регуляторные элементы ДНК и РНК[править | править код]
Цис-действующие регуляторные элементы (cis-regulatory elements): участки ДНК или РНК, которые связываются с регуляторными молекулами, как правило, белками и содержат сигналы регуляции функционирования генов, расположенных на той же молекуле ДНК, что и регуляторный элемент. Цис-регуляторные элементы состоят из ряда коротких последовательностей ДНК — модулей, повторяющихся в разных сочетаниях в разных регуляторных элементах. К таким модулям относятся, например, TATA-бокс (консенсусная последовательность ТAТA(A/Т)A(A/Т)), CAAT-бокс (консенсус GGCCAATCT), GC-бокс (консенсус GGGCGG), октамерный бокс (консенсус ATTTGCAT) и другие [ Свердлов Е. Д. 2009 ].
ДНК участок: CAAT-бокс (последовательность промотора)[править | править код]
CAAT-бокс: консенсусная последовательность GGCCAATCT — короткая последовательность ДНК , модуль, повторяющийся в регуляторных элементах .
Последовательность CCAAT (CAAT) встречается в промоторной зоне разных тканеспецифических генов: в положении −80-50 разных генов глобинов, в гене тиреоглобулина и других генах. CAAT — блок расположен в той же области, что и GC-блок .
Роль мотива CCAAT может быть достаточно важной в регуляции активности глобиновых генов, активируемых или репрессируемых на определенных стадиях развития. Репрессия синтеза ню-глобина плода у взрослого организма снимается в случае мутационного замещения одного нуклеотида в последовательности CCAAT. Мутация приводит к так называемой наследственной персистенции (сохранению синтеза ню-глобина плода у взрослых).
В промоторах глобиновых генов GC-мотив отсутствует[3].
TATA-бокс (бокс Хогнесса, TATA-box)[править | править код]
TATA-бокс (бокс Хогнесса, TATA-box): у эукариот консенсусная последовательность ДНК , богатая A-Т парами (ТAТA(A/Т)A(A/Т)), содержащая обычно 7 или 8 нуклеотидов, и расположенная приблизительно за 25 пар оснований перед сайтом начала транскрипции. Модуль, повторяющийся в регуляторных элементах; служит в качестве сайта связывания для РНК полимеразы.
Положение TATA-бокса строго определяет сайт инициации транскрипции, то есть 5'-конец транскрипта . При повреждении или удалении TATA-бокса образуется набор молекул РНК с разными 5'-концами. Отдельные нуклеотидные замены в TATA-бокса могут приводить к резкому снижению эффективности транскрипции.
Промоторная зона некоторых генов (например, гена гидроксиметилглутарил KoA-редуктазы — ключевого фермента биосинтеза холестерина у человека) не содержит TATA-бокса, и транскрипция начинается с нескольких разных сайтов. Образующиеся РНК различаются по 5'-концам в районе нетранслируемой лидерной последовательности. Возможно, различные лидерные зоны определяют характер регуляции экспрессии генов на уровне трансляции[4].
Примечания[править | править код]
- ↑ Нуклеиновые кислоты: от А до Я / Б. Аппель [и др.]. — М.: Бином: Лаборатория знаний, 2013. — 413 с. — 700 экз. — ISBN 978-5-9963-0376-2.
- ↑ Victor Kusnetsov, Martin Landsberger, Jörg Meurer, Ralf Oelmüller. The Assembly of the CAAT-box Binding Complex at a Photosynthesis Gene Promoter Is Regulated by Light, Cytokinin, and the Stage of the Plastids (англ.) // Journal of Biological Chemistry. — 1999-12. — Vol. 274, iss. 50. — P. 36009–36014. — doi:10.1074/jbc.274.50.36009. Архивировано 25 мая 2021 года.
- ↑ Thomas Lathrop Stedman. Stedman's medical dictionary.. — 28th ed. — Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 2006. — 1 volume (various pagings) с. — ISBN 0-7817-3390-1, 978-0-7817-3390-8, 978-0-7817-6450-6, 0-7817-6450-5.
- ↑ Xu et al. Core promoter-specific gene regulation: TATA box selectivity and Initiator-dependent bi-directionality of serum response factor-activated transcription (англ.) // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms. — 2016. — Vol. 4. — P. 553-63. — doi:10.1016/j.bbagrm.2016.01.005. Архивировано 4 июня 2021 года.