Эукариотические гены, кодирующие белки Экзоны и интроны

Одно из самых удивительных открытий семидесятых годов, десятилетия, отмеченного выдающимися открытиями, – выяснение структуры эукариотического гена. Генетики, изучающие бактерий, пришли к выводу, что белковый продукт колинеарен кодирующему его гену, т.е. 5’-конец РНК определяет аминоконцевую аминокислоту белка, и каждый кодон транслируется в аминокислоту до тех пор. пока не будет достигнут карбоксильный конец белка. В 1977 г. было обнаружено, что в случае некоторых мРНК эукариот дело обстоит иначе. Большинство расшифрованных с тех пор эукариотических генов оказались разорванными. Иными словами, 5'- и 3'-концы информационной РНК не происходят из одного непрерывного участка хромосомы. Между участками ДНК, кодирующими белок (экзонами), лежат промежуточные последовательности (интроны), которые не имеют никакого отношения к аминокислотной последовательности белка¹. На рис. 12.1 показана структура гена ß-цепи гемоглобина человека. Этот ген состоит из следующих элементов:

1. Область промотора, ответственная за присоединение РНК-полимеразы и последующую инициацию транскрипции. Эта область содержит, как будет показано позже, три различных элемента и располагается с 95-й по 26-ю пару оснований перед сайтом инициации транскрипции (т.е. от –95-й до —26-й).

2. Последовательность АЦАТТТГ, на которой инициируется транскрипция. Ее часто называют кэп-последовательностью. потому что она кодирует 5'-конец РНК, который получит вскоре после транскрипции группу из модифицированных нуклеотидов – кэп (о чем будет говориться ниже).

3. Кодон АТГ, инициирующий трансляцию. Этот кодон лежит через 50 пар оснований после точки инициации транскрипции. Промежуточная область из 50 пар оснований между точками инициации транскрипции и трансляции называется лидерной последовательностью.

4. Экзон, содержащий 90 пар оснований, которые кодируют аминокислоты 1–30 в ß-цепи гемоглобина человека.

¹ Известны, однако, интересные исключения (например, гены гистонов), когда таких промежуточных последовательностей в генах не содержится. Любая гипотеза, касающаяся функции этих последовательностей, должна учитывать такие исключения.