Основы молекулярной биологии - В.И. Резяпкин 2009

Перестройки геномов
Амплификация

Процесс образование дополнительных копий последовательностей ДНК называется амплификацией. Образовавшиеся в результате амплификации копии последовательностей ДНК (генов) могут интегрировать в геном или входить в состав внехромосомной ДНК. Увеличение числа копий гена обеспечивает синтез большого количества продукта закодированного в данном гене. Амплификация бывает запрограммированной или незапрограммированной. При запрограммированной амплификации увеличение числа копий гена происходит в определенных клетках в определенный момент времени, перед тем как продукт этого гена потребуется клетки в больших количествах. Незапрограммированная амплификация осуществляется под влиянием какого-либо фактора. Образовавшийся при этом продукт ам- плифицированного гена позволяет уменьшить негативное воздействие указанного фактора.

Запрограммированная амплификация

Примером запрограммированной амплификации является амплификация в фолликулярных клетках генов белков оболочки яйца у Drosophila. У насекомых фолликулярные клетки, окружающие созревающий ооцит, должны за относительно короткое время синтезировать и секретировать в больших количествах белки, формирующие оболочку яйца. У ряда насекомых это достигается за счет эффективной транскрипции повторяющихся генов, кодирующих эти белки. У Drosophila же эти гены представлены лишь единичными копиями. Однако за несколько часов до начала синтеза белков они амплифицируются и затем интенсивно экспрессируются, обеспечивая, таким образом, синтез большого количества белка в короткий отрезок времени. Амплифицированные гены находятся в составе хромосом Drosophila.

Запрограммированной амплификации могут подвергаться и гены рРНК. Известно, что большинство геномов содержат многочисленные копии генов рРНК. Это связано с тем, что продукты этих генов клетке нужны в больших количествах. Тем не менее в ооцитах эти гены могут быть амплифицированы. Например, в ооцитах у Xenopus гены рРНК амплифицированы тысечекратно. Амплифицированные гены организованы в крупные внехромосомные кольцевые молекулы ДНК, содержащие до сотни повторяющихся единиц генов рРНК. Незапрограммированная амплификация запрограммированные амплификации в ряде случаев позволяют компенсировать недостаточную активность некоторых ферментов в клетках, например, при действии на клетки ингибиторов этих ферментов. Так при выращивании клеток в присутствии ингибитора определенного фермента происходит гибель большинства клеток из-за недостаточного синтеза продукта, образование которого катализирует данный фермент. Однако незначительная доля клеток при этом все-таки выживает и размножается в указанных условиях. Если эти клетки далее выращивать при более высоких концентрациях ингибитора, ранее рассмотренная ситуация повторится. Только небольшая доля клеток выживет и будет расти. Постепенно увеличивая концентрацию ингибитора можно получить клетки, устойчивые к высоким его концентрациям. Такие клетки, чтобы преодолеть действие ингибитора, продуцируют в больших количествах фермент. Увеличение синтеза фермента достигается за счет амплификации его гена и вследствие этого увеличения образования иРНК, трансляция которой и определяет повышенное содержание ферментов в клетке.