В отличие от гипотез, основанных на допущении определенной функции для повторяющихся последовательностей, Дулиттл и Сапиенца (Doolittle, Sapienza), а также Орджел и Крик (Orgel, Crick) высказали предположение, что эти элементы представляют собой «эгоистичную» ДНК, т. е. что существуют, возможно, последовательности ДНК, способные включаться в геном и избегать элиминации. Эгоистичные последовательности предположительно способны реплицироваться так же хорошо или даже лучше, чем вся масса генома, не нанося вреда своему «хозяину». В заключение своих рассуждений Дулиттл и Сапиенца отмечают: «
В начальный период развития молекулярной биологии все ее внимание было в основном сосредоточено на ряде открытий, сделанных в результате очень подробных исследований бактериофага и бактериальных генов. Этими исследованиями было установлено, что конечные молекулярные продукты генов - белки - представляют собой линейные полимеры, состоящие из аминокислот, непосредственно транслируемых с мРНК. которые построены из линейной последовательности нуклеотидов, комплементарных генетическому коду, заключенному в колинеарной цепи ДНК. Казалось, что так же обстоит дело и у эукариот, поскольку можно было показать, что их гены занимают в хромосомах дискретные участки и что их мРНК, подобно мРНК прокариот, непосредственно кодируют линейные последовательности аминокислот. Однако, когда успехи методов клонирования позволили выделять у эукариот отдельные гены и подробно изучать их структуру, эти привлекательные своей простотой взгляды на гены эукариот пришлось оставить. Большинство генов оказалось разорванными (split) на несколько кодирующих участков (экзонов), разделенных находящимися между ними некодирующими последовательностями - нитронами; это схематически показано на рис. 11-4 для генов нескольких эукариот. Число нитронов достигает иногда поразительно высоких значений, если учесть точность процессинга, необходимого для продуцирования функциональной мРНК: 33 интрона для гена вителлогенина A (Wahli et al.) и даже 50 нитронов для коллагенового гена (de Crombrugghe et al.)
В результате процесса транскрипции создается копия целого гена, содержащего как интронные, так и кодирующие последовательности в виде одной крупной молекулы ядерной РНК. При процессинге этого транскрипта, приводящем к образованию мРНК, интронные последовательности очень аккуратно вырезаются из предшественника мРНК, а затем кодирующие последовательности сращиваются (сплайсируются). Ряд событий, происходящих при экспрессии разорванного гена, схематически представлен на рис. 11 -5.
Существование нитронов в значительной степени устраняет недоумения, порождаемые парадоксом значений С. Интроны содержат как повторяющиеся, так и уникальные последовательности. Общая длина нитронов в данном гене нередко превосходит длину кодирующих последовательностей в 10 раз. Образование мРНК из гораздо более длинных транскриптов находится в соответствии с существованием очень длинных транскрипционных единиц, подобных обнаруженным у дрозофилы. В геномах Metazoa половина или более ДНК нередко бывает представлена повторяющимися последовательностями, и вследствие большой протяженности нитронов лишь часть остальной уникальной ДНК может кодировать синтез мРНК.
Причины существования у эукариот разорванных генов все еще неясны. Гены гистонов и некоторые другие гены эукариот не содержат нитронов; следовательно, интроны не могут быть условием, выполнение которого абсолютно необходимо для генной экспрессии. Можно представить себе, что интроны - это эгоистичные последовательности, включающиеся в жизненноважные гены и благодаря этому укрывающиеся от процессов, которые могут их элиминировать. Возможно, что подобные последовательности действительно существуют, однако именно преобладание нитронов у всех изученных эукариот заставляет считать, что разорванные гены составляют часть генома эукариот со времени их возникновения и часто существование этих генов связано с какими-то определенными причинами.
Рис. 11-4. Некодирующие последовательности (интроны) в структурных генах некоторых эукариот. Кодирующие последовательности, которые в конечном итоге и дают мРНК, показаны черным, а интроны - белым. (Lewin, 1980).
