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 .

Биологическое значение

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 .

Цис-регуляторные элементы ДНК и РНК

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)

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 .

TATA-бокс (бокс Хогнесса, TATA-box)

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 .

Примечания