Войти
Спутник ДНК состоит из очень больших массивов тандемно повторяющейся, некодирующей ДНК. Сателлитная ДНК является основным компонентом функциональных центромер и формирует основную структурную составляющую гетерохроматина.
Название «сателлитная ДНК» относится к феномену, при котором повторения короткой ДНК имеет тенденцию продуцировать основание аденин, цитозин, гуанин и тимин с разной частотой и, следовательно, иметь разную плотность из основной массы ДНК, так что они образуют вторую или «сателлитную» полосу при разделении геномной ДНК на градиенте плотности. Последовательности с большим соотношением A + T демонстрируют более низкую плотность, в то время как последовательности с более высоким соотношением G + C демонстрируют более высокую плотность, чем основная часть геномной ДНК.
Сателлитная ДНК вместе с минисателлитной и микросателлитной ДНК составляют тандемные повторы.
Основные семейства сателлитной ДНК человека называются:
| Сателлитное семейство | Размер повторяющейся единицы (п.н.) | Расположение в хромосомах человека |
|---|---|---|
| α (альфоидная ДНК) | 170 | Все хромосомы |
| β | 68 | Центромеры хромосом 1, 9, 13, 14, 15, 21, 22 и Y |
| Сателлит 1 | 25-48 | Центромеры и другие области в гетерохроматине большинства хромосом |
| Сателлит 2 | 5 | Большинство хромосом |
| Сателлит 3 | 5 | Большинство хромосом |
Повторяющийся шаблон может быть от 1 пары оснований (мононуклеотидный повтор) до нескольких тысяч пар оснований, а общий размер блока сателлитной ДНК может составлять несколько мегабайт сес без перерыва. Были описаны длинные повторяющиеся единицы, содержащие домены более коротких повторяющихся сегментов и мононуклеотидов (1-5 п.н.), расположенных в кластеры микросателлитов, в которых были сгруппированы различия между отдельными копиями более длинных повторяющихся единиц. Большая часть сателлитной ДНК локализована в теломерной или центромерной области хромосомы. Нуклеотидная последовательность повторов довольно хорошо сохраняется у разных видов. Однако изменение длины повтора - обычное дело. Например, минисателлитная ДНК представляет собой короткую область (1-5kb) из повторяющихся элементов длиной>9 нуклеотидов. В то время как микросателлиты в последовательностях ДНК, как считается, имеют длину 1-8 нуклеотидов. Разница в том, сколько повторов присутствует в области (длина области), является основой для ДНК-фингерпринтинга.
Считается, что микросателлиты возникли в результате проскальзывания полимеразы во время репликации ДНК.. Это происходит из наблюдения, что микросателлитные аллели обычно полиморфны по длине; в частности, различия в длине, наблюдаемые между микросателлитными аллелями, обычно кратны длине единицы повтора.
Экспансия микросателлитов (экспансия тринуклеотидных повторов ) часто встречается в единицах транскрипции.. Часто повторение пары оснований нарушает правильный синтез белка, что приводит к таким заболеваниям, как миотоническая дистрофия.
Сателлитная ДНК принимает трехмерные структуры более высокого порядка в эукариотических организмах. Это было продемонстрировано на сухопутном крабе Gecarcinus lateralis, геном которого содержит 3% GC-богатой сателлитной полосы, состоящей из ~ 2100 пар оснований (п.н.) "повторяющегося элемента" мотива последовательности, называемого RU. RU были организованы в длинные тандемные массивы примерно по 16 000 копий на геном. Несколько последовательностей RU были клонированы и секвенированы для выявления консервативных областей обычных последовательностей ДНК на участках более 550 п.н., перемежающихся пятью «дивергентными доменами» в каждой копии RU.
Четыре дивергентных домена состояли из микросателлитных повторов, смещенных по составу оснований, с пуринами на одной цепи и пиримидинами на другой. Некоторые из них содержат мононуклеотидные повторы пар оснований C: G длиной примерно 20 п.н. Эти домены со смещенной цепью имели длину от приблизительно 20 п.н. до более 250 п.н. Наиболее распространенными повторяющимися последовательностями во встроенных микросателлитных областях были CT: AG, CCT: AGG и CCCT: AGGG. Было показано, что эти повторяющиеся последовательности принимают структуры трехцепочечной ДНК при сверхспиральном стрессе или при слабокислом pH.
Между микросателлитными повторами со смещенной цепью и мононуклеотидными повторами C: G все вариации последовательностей сохраняли одну или две пары оснований с A (пурин), прерывающим цепь с высоким содержанием пиримидина, и T (пиримидин), прерывающим богатую пурином цепь прядь. Эта особенность последовательности проявляется между микросателлитными повторами и мононуклеотидами C: G во всех секвенированных доменах со смещенной цепью. Эти перерывы в композиционном смещении приняли сильно искаженные конформации, о чем свидетельствует их реакция на нуклеазные ферменты, предположительно из-за стерических эффектов более крупных (бициклических) пуринов, выступающих в комплементарную цепь меньших (моноциклических) пиридиновых колец. Последовательность TTAA: TTAA была обнаружена в самом длинном таком домене RU, который вызывал самый сильный из всех ответов на нуклеазы. Этот конкретный смещенный по цепи дивергентный домен был субклонирован, и его измененная спиральная структура была изучена более подробно.
Пятый дивергентный домен в последовательности RU характеризовался вариациями симметричного мотива последовательности ДНК чередующихся пуринов и пиримидинов, как показано, принимают левостороннюю структуру Z-ДНК / стебель-петля при сверхспиральном стрессе. Консервативная симметричная Z-ДНК была обозначена аббревиатурой Z 4Z5NZ15NZ5Z4, где Z представляет собой чередующиеся пуриновые / пиримидиновые последовательности. За исключением мотива последовательности Z 15, последовательности Z-ДНК варьировались среди различных копий RU, в то время как чередующийся мотив пуриновой / пиримидиновой симметричной последовательности Z-ДНК сохранялся. Структура стебель-петля была сосредоточена в элементе Z 15 на высококонсервативной палиндромной последовательности CGCACGTGCG: CGCACGTGCG и фланкирована расширенными палиндромными последовательностями Z-ДНК на протяжении область 35 п.н. Многие варианты RU показали делеции не менее 10 п.н. вне структурного элемента Z 4Z5NZ15NZ5Z4, в то время как другие имели дополнительные последовательности Z-ДНК, удлиняющие чередующийся пуриновый и пиримидиновый домен до более чем 50 п.н.
В другом месте в RU, были обнаружены дополнительные тандемные повторы мотива последовательности CGCAC: GTGCG, встроенные в самый длинный из четырехцепочечных дивергентных доменов пиримидин: пурин, подробно изученных, как описано выше.
Было показано, что одна расширенная последовательность RU (EXT) имеет шесть тандемных копий мотива амплифицированной последовательности 142 п.н. (AMPL), вставленных в область, ограниченную инвертированными повторами, где большинство копий содержит только один элемент последовательности AMPL. В относительно стандартной последовательности AMPL не было обнаружено чувствительных к нуклеазе измененных структур или значительного расхождения последовательностей. Усеченная последовательность RU (TRU), на 327 п.н. короче, чем у большинства клонов, возникла в результате изменения одного основания, ведущего ко второму сайту рестрикции EcoRI в TRU.
Другой краб, краб-отшельник Pagurus pollicaris, было показано семейство AT-богатых сателлитов со структурами инвертированных повторов, которые составляли 30% всего генома. Другой загадочный спутник того же краба с последовательностью CCTA: TAGG был обнаружен вставленным в некоторые из палиндромов.
