Procijenjeno je da 98 % DNA eukariota ne nosi nikakvu informaciju (nekada su je nazivali otpadom, engl. junk), no istraživanja pokazuju da se u toj DNA nalaze vrlo važne sekvencije koje reguliraju aktivnost gena. DNA je dakle vrlo heterogena molekula i čine ju: jedinstvena DNA sekvencija (neponavljajuća DNA) – strukturni geni; umjereno repetitivna ili umjereno ponavljajuća DNA i visoko repetitivna DNA (satelitna) koja se nalazi primarno u području centromera i telomera kromosoma.
Umjereno repetitivne sekvencije ponavljaju se u genomu od nekoliko stotina do nekoliko tisuća puta. U umjereno ponavljajuću DNA ubrajamo:
Raspršenu netranskribirajuću DNA i ponavljanja u nizu (VNTR – engl. variable number tandem repeats)
U sisavaca je velika količina umjereno ponavljajućih sekvencija koje su raspršene u genomu; npr. u genomu čovjeka nalazimo 300.000 kopija sekvencije od 300 pb. Tu sekvenciju cijepa restrikcijska endonukleaza AluI, pa ju stoga nazivamo porodica Alu-sekvencija. Prava uloga Alu-sekvencija još nije sasvim jasna. Alu pripada sekvencijama SINEs (engl. short interspersed elements).
Postoje i sekvencije LINEs (engl. long interspersed elements), sekvencije duge do 7000 pb koje se ponavljaju do 10.000 puta u genomu. To su tzv. transpozoni.
Pravi broj SINEs i LINEs sekvencija razlikuje se između vrsta, ali i unutar iste vrste postoje razlike.
Mobilni elementi ili transpozoni (engl. jumping genes) čine raspršena ponavljanja tj. sekvencije koje mjenjaju svoja mjesta u genomu.
Čine ih:
Razred I transpozona – retropozoni i retrotranspozoni – premještaju se mehanizmom kopiranja i ljepljenja (engl. copy/paste). Premještaju se iz jednog mjesta u genomu na drugo mjesto preko RNA-intermedijara: DNA se kopira u molekulu RNA; RNA se reverznom transkripcijom uz pomoć enzima reverzne transkriptaze kopira u DNA (komlementarna ili cDNA) koja se ugrađuje na drugo mjesto u genomu.
Razred II transpozona: DNA-transpozoni – premještaju se u obliku DNA, mehanizmom izrezivanja (engl. cut), za što je potreban enzim transpozaza kodiran od transpozona, i ljepljenja (engl. paste).
Razred III transpozona: transpozoni bez gena za transpozazu, pronađeni su u genomu čovjeka, riže, jabuke, žabe (engl. Miniature Inverted-repeat Transposable Elements, MITE).
Transkribirajući geni prisutni u mnogo kopija
To su ribosomski geni (slika 14.7.). U genomu čovjeka je 200 kopija seta glavnih ribosomskih gena (18S, 5,8S i 28S) i to su tzv. ponavljanja u nizu (engl. tandem repeats). Također je 2000 kopija gena za 5S rRNA.
Ponekad multiple kopije gena nisu dovoljne pa stanica mora pribjeći mehanizmu amplifikacije gena (povećanje broja kopija gena). Takav primjer nalazimo kod vodozemaca kod kojih za vrijeme oogeneze dolazi do amplifikacije gena za rRNA oko 1000 puta tako da se u primarnoj oociti akumulira 1012 ribosoma (npr. žaba Xenopus laevis). Amplificirana DNA je u obliku malih kružnih ekstrakromosomskih molekula.
U genomu čovjeka postoji 1300 kopija gena za tRNA.
Geni za histone (5) također se javljaju u ponavljajućim nakupinama.
Slika 14.7. Organizacija ribosomskih gena u eukariota (crtež Renata Horvat).
Transkribirajući geni prisutni u mnogo kopija nastali duplikacijom
Tu spada porodica globinskih gena čovjeka (geni za α- i β- lanac hemoglobina) koja se nalazi na kromosomima 11 i 16 čovjeka (slika 14.8). Ti su geni tijekom evolucije nastali duplikacijama i mutacijama.
Slika 14.8. Porodica globinskih gena čovjeka; α- i β- globin (crtež Renata Horvat).
VAŽNO JE ZNATI
Visoko ponavljajuća DNA ili satelitna DNA ponavlja se od 100.000 do nekoliko milijuna puta. Čine ju najvećim dijelom telomerne i centromerne sekvencije te neke interkalarne regije na krakovima kromosoma.