1 «Генные мутации, классификация. Стратегия

Скачать презентацию 1  «Генные мутации,  классификация.  Стратегия Скачать презентацию 1 «Генные мутации, классификация. Стратегия

l№4_gennye_mutacii.pptx

  • Размер: 85.2 Мб
  • Автор: Lida Sorokina
  • Количество слайдов: 109

Описание презентации 1 «Генные мутации, классификация. Стратегия по слайдам

1  «Генные мутации,  классификация.  Стратегия идентификации генов наследственных болезней человека. »1 «Генные мутации, классификация. Стратегия идентификации генов наследственных болезней человека. » доктор биологических наук профессор Самыкина Лидия Николаевна

  Под мутацией , с точки зрения программы  «Геном» ,  понимается Под мутацией , с точки зрения программы «Геном» , понимается резкое скачкообразное изменение порядка расположения нуклеотидов в молекуле ДНК. Часто встречающиеся в популяциях варианты участков генов, не приводящие к заметным нарушениям функций, обычно рассматриваются как нейтральные мутации или генетические полиморфизмы.

3 Человечество несет мутации в своих репродуктивных клет-ках. Они известны как спон-танные мутации и3 Человечество несет мутации в своих репродуктивных клет-ках. Они известны как спон-танные мутации и происходят из-за ошибок при редупли-кации ДНК. Ферменты репли-кации ДНК несовершенны и иногда утрачивают свои функции.

Мы все мутанты, несем достаточное количество ошибок в наших генах.  Почему мы доМы все мутанты, несем достаточное количество ошибок в наших генах. Почему мы до сих пор живы и не умираем от какой либо ужасной болезни? Этому есть две причины. Во-первых, существует много различных типов мутаций, но большинство из них оказывает незначительное воздействие.

5 А относительное небольшое количество мутаций вызывают такие значительные изменения,  которые приводят к5 А относительное небольшое количество мутаций вызывают такие значительные изменения, которые приводят к заметным дефектам. Во-вторых, высшие организмы имеют две копии каждого гена. Если одна копия подвержена мутации , то существует резервная копия, которая может быть использована. Это означает, что если бы мы были гаплоидными , имея только одну копию гена, то мы умерли бы уже восемь раз.

6

Наибольшим повреждающим действием обладают мутации,  блокирующие синтез белка , приводящие к образованию бессмысленногоНаибольшим повреждающим действием обладают мутации, блокирующие синтез белка , приводящие к образованию бессмысленного продукта, либо к преждевременному окончанию его синтеза. Такие неполноценные (truncated) белки неспособны к модификациям и быстро деградируют. Частоты мутаций , приводящих даже к наиболее распространенным наследственным заболеваниям, сравнительно невелики и обычно значительно ниже 1 %.

8

Подавляющее большинство мутаций является результатом замен одного нуклеотида в смысловой части гена (экзоне). Подавляющее большинство мутаций является результатом замен одного нуклеотида в смысловой части гена (экзоне). Эти замены обычно происходят во время редупликации ДНК при подготовке клетки к делению.

Однонуклеотидные замены,  способные вызвать замещение одной аминокислоты на другую,  вследствие изменения генетическогоОднонуклеотидные замены, способные вызвать замещение одной аминокислоты на другую, вследствие изменения генетического кода мутировавшего триплета, называются миссенс-мутациями. Например, в результате миссенс-мутации, при которой происходит замена Г на А , а Ц на Т — в молекуле ДНК, в полипептидной цепи меняется серин на аспарагин.

Замена серина  на аспарагин в составе белка, возможно, не изменит радикально его структуру.Замена серина на аспарагин в составе белка, возможно, не изменит радикально его структуру. Если нам повезёт, то белок будет выполнять свои функции, хотя бы частично. Однако, если обмен произойдёт на критическом участке белка, как, например, в его активном центре , мы можем полностью уничтожить активность белка.

Миссенс-мутация  Г на А   Ц на Т Нормальная ДНК  Миссенс-мутация Г на А Ц на Т Нормальная ДНК ГГТ ГЦЦ А Г Ц ГТЦ ТАТ ЦЦА ЦГГ Т Ц Г ЦАГ АТА Нормальная м. РНК ГГУ ГЦЦ А Г Ц ГУЦ УАУ Полипептид (норм. ) Gly Ala Ser Val Tyr Мутантная ДНК ГГТ ГЦЦ А А Ц ГТЦ ТАГ ЦЦА ЦГГ Т Т Г ЦАГ АТЦ Мутантная м. РНК ГГУ ГЦЦ А А Ц ГУЦ УАГ Полипептид (мут. ) Gly Ala Аsn Val Tyr

13

Очевидно, если мы удалим целый ген из последовательности ДНК ,  это достаточно серьезно.Очевидно, если мы удалим целый ген из последовательности ДНК , это достаточно серьезно. Если нет гена, то не будет РНК-посредника. Если нет РНК-посредника, то не будет белка. Если нет белка, то не будет клетки, если допустить, что белок является жизненно необходимым.

Удалив одно основание, мы изменили рамку считывания. (Рамка считывания - один из трёх возможныхУдалив одно основание, мы изменили рамку считывания. (Рамка считывания — один из трёх возможных способов считывания информации с оснований гена, которые сгруппированы по три и составляют кодоны). Теперь РНК будет транслироваться следующим образом:

ДИКИЙ ТИП РНК-Код:  GAG - GCC - GUA - AUC - GAA -ДИКИЙ ТИП РНК-Код: GAG — GCC — GUA — AUC — GAA — UGU — UUG — GCA — AGG – AAA Белок: Glu — Ala — Val — lie — Glu — Cys — Leu — Ala — Arg — Lys МУТАНТ РНК-КОД: GAG — GCC — GAA — UCG — AAU — GUU — UGG — CAA — GGA — AA Белок: Glu — Ala — Glu — Leu -Asn — Val — Trp — Gln – Gly—-

17 Делеция (выпадение двух оснований) также изменит рамку считывания - в данном случае сдвинет17 Делеция (выпадение двух оснований) также изменит рамку считывания — в данном случае сдвинет её на два промежутка, и в результате получится такой же искажённый белок. Однако, предположим, что произошла мутация целого кодона:

18 ДИКИЙ тип РНК-Код:  GAG - GCC - GUA - AUC - GAA18 ДИКИЙ тип РНК-Код: GAG — GCC — GUA — AUC — GAA — UGU — UUG — GCA — AGG – AAA Белок: Glu — Ala — Val — lie — Glu — Cys — Leu — Ala — Arg- Lys МУТАНТ РНК-Код: GAG — • • • — GUA — AUC — GAA — UGU — UUG — GCA — AGG — AAA Белок: Glu — • • • — Val — lie — Glu — Cys — Leu — Ala — Arg — Lys

При мутации целого кодона (три основания представляют собой полный кодон) не происходит нарушения шагаПри мутации целого кодона (три основания представляют собой полный кодон) не происходит нарушения шага во время трансляции и рамка считывания сохранена.

  Не считая одной аминокислоты,  остальная часть белка осталась без изменений. Таким Не считая одной аминокислоты, остальная часть белка осталась без изменений. Таким же образом, вставка кодона добавит аминокислоту, не влияя на остальную часть белка. Если потерянная (или вставленная) аминокислота находится на относительно менее важном участке белка, фактически получается функциональный белок.

21 Мутации в результате делеции внутри рамки считывания Мутировавший белок. Первоначальный белок (аминокислота, 21 Мутации в результате делеции внутри рамки считывания Мутировавший белок. Первоначальный белок (аминокислота, чей кодон удален) Активный центр (без изменений)

  В результате вставки внутри рамки считывания могут произойти необратимые изменения в организме. В результате вставки внутри рамки считывания могут произойти необратимые изменения в организме. Вставка внутри рамки считывания может привести к нарушению формирования конечности, в результате вместо пятипалой формируется четырехпалая или шестипалая. Сдвиг рамки считывания приводит к более тяжелым последствиям. Одна конечность может быть заменена совершенно другой частью тела.

ИЗМЕНЕНИЕ ИЛИ СОХРАНЕНИЕ РАМКИ СЧИТЫВАНИЯ 23(Я, кажется, никак не подберу себе пару подходящих перчаток!)ИЗМЕНЕНИЕ ИЛИ СОХРАНЕНИЕ РАМКИ СЧИТЫВАНИЯ 23(Я, кажется, никак не подберу себе пару подходящих перчаток!) (А мне, пожалуйста, ОДНУ перчатку и пару шерстяных Шапок!) осторожно, здесь ямы внизу!) Вставка внутри рамки считывания Сдвиг рамки считывания

24

25

Инверсия - это то, что заключает в себе само название, перевёрнутый в обратном направленииИнверсия — это то, что заключает в себе само название, перевёрнутый в обратном направлении сегмент ДНК. Как Вы можете себе представить, чтение отрезка ДНК задом наперёд создаёт ужасную кашу. Инверсии это определённо плохая новость. 26 Перестройка ДНК

 • 12. 18 27 • 12.

 • Транслокация - это когда отрезок ДНК перемещается из своего исходного положения в • Транслокация — это когда отрезок ДНК перемещается из своего исходного положения в другое место, либо на той же хромосоме, либо на совершенно другой хромосоме.

 • 12, 19 29 • 12,

30 Если неповреждённый ген просто перемещается с одного места в другое,  он может30 Если неповреждённый ген просто перемещается с одного места в другое, он может продолжать функционировать и это может принести небольшой вред. С другой стороны, если, например, половина гена переносится и вставляется где-либо в другом месте, посредине другого гена, результаты будут хаотическими и принесут значительный вред.

 • Мутации, которые вызываются агентами(мутагенами), носят название индуцированных мутаций.  •  Существует • Мутации, которые вызываются агентами(мутагенами), носят название индуцированных мутаций. • Существует 2 основных типа мутагена: токсические химические вещества и радиация. • Даже если нет опасных мутагенов, мутации все равно происходят, но не так часто.

 • Обычные типы химических веществ реагируют с ДНК  и меняют химическую структуру • Обычные типы химических веществ реагируют с ДНК и меняют химическую структуру оснований.

 • Например, химический мутаген этилметансульфанат (ЭМС) добавляет метильную группу к основаниям ДНК и • Например, химический мутаген этилметансульфанат (ЭМС) добавляет метильную группу к основаниям ДНК и таким образом меняет их смысл. • Под влиянием нитрита происходит замена аминогрупп гидроксильными группами, в результате чего из цитозина получается урацил.

Рис. 12. 20 34 Рис. 12.

Когда приходит время репликации ДНК,  то ДНК-полимераза сбита с толку измененными основаниями иКогда приходит время репликации ДНК, то ДНК-полимераза сбита с толку измененными основаниями и включает неправильные основания в новую цепь ДНК , которые она производит.

36

Тератоген - это агент, который вызывает ненормальное развитие плода, приводящее к «образованию чего-либо уродливого»Тератоген — это агент, который вызывает ненормальное развитие плода, приводящее к «образованию чего-либо уродливого» , ( «teras» по-гречески означает «чудовище» ). Наиболее известным тератогеном , вызывающим врожденные пороки развития (ВПР) является талидомид. Его воздействие приводит к рождению уродливых детей, у которых часто не бывает рук и ног и т. д.

38

39

40

Нобелевская премия по химии 7 октября 2015 г. присуждена Томасу Линдалю, Полу Модричу иНобелевская премия по химии 7 октября 2015 г. присуждена Томасу Линдалю, Полу Модричу и Азизу Санджару за картирование на молекулярном уровне процесса восстановления поврежденной ДНК и сохранения генетической информации. Результаты работы этих исследователей принесли фундаментальные знания о функционировании живых клеток и используются, например, при разработке новых противораковых препаратов.

42

43 Каждый день ДНК повреждается ультрафиолетом, свободными радикалами и другими канцерогенными веществами, но даже43 Каждый день ДНК повреждается ультрафиолетом, свободными радикалами и другими канцерогенными веществами, но даже без таких внешних атак молекула ДНК всегда нестабильна. В геноме клеток ежедневно возникают тысячи спонтанных изменений. Более того, число таких нарушений может расти при репликации ДНК во время клеточного деления – процессе, происходящем в организме человека несколько миллионов раз каждый день.

В начале 1970 -х гг. исследователи полагали, что ДНК – невероятно стабильная молекула, однако,В начале 1970 -х гг. исследователи полагали, что ДНК – невероятно стабильная молекула, однако, Томас Линдаль продемонстрировал, что ДНК «портится» со скоростью, которая должна сделать развитие жизни на Земле невозможной. Это озарение привело его к открытию молекулярной машинерии – эксцизионной репарации оснований , или процесса восстановления путем удаления поврежденных оснований.

ФИЗИЧЕСКИЕ МУТАГЕНЫ Высокочастотное электромагнитное излучение, ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение),  рентгеновские лучи и  гамма-излучениеФИЗИЧЕСКИЕ МУТАГЕНЫ Высокочастотное электромагнитное излучение, ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение), рентгеновские лучи и гамма-излучение непосредственно повреждают ДНК. Ультрафиолетовое излучение заставляет два соседних тиминовых основания вступать в реакцию между собой, производя тиминовые димеры. Они сбивают с толку ДНК-полимеразу, которая делает ошибки при синтезе новой цепи ДНК.

46 Репарация ДНК Даже если Ваши гены повреждены, не всё потеряно.  Большинство клеток46 Репарация ДНК Даже если Ваши гены повреждены, не всё потеряно. Большинство клеток содержат множество систем контроля повреждения, и некоторые из них могут репарировать повреждённую ДНК. Существует несколько систем репарации ДНК, которые предназначены для решения различных проблем, и часто весьма сложных.

Рисунок 12. 25 47 Рисунок 12.

Под влиянием УФ света соседние  основания тимина в ДНК могут сшиваться друг сПод влиянием УФ света соседние основания тимина в ДНК могут сшиваться друг с другом и образовывать так называемые циклобутановые пиримидиновые димеры , которые очень сильно искажают структуру ДНК и не дают возможности ДНК-полимеразам копировать поврежденный участок.

Фермент фотолиаза необходим,  чтобы расщепить связи между основаниями в димере, превращая его опятьФермент фотолиаза необходим, чтобы расщепить связи между основаниями в димере, превращая его опять в два тимина. Природной фотолиазы в бактериях очень мало. С исследования фотолиазы началась карьера Азиза Санджара.

Американец турецкого происхождения Азиз Санджар – один из лауреатов Нобелевской премии по химии 2015Американец турецкого происхождения Азиз Санджар – один из лауреатов Нобелевской премии по химии 2015 года. Санджар выделил ген, кодирующий фотолиазу , ее клонировал, а потом произвел генно-инженерный белок.

А. Санджар быстро охарактеризовал белковые продукты генов uvr. A , uvr. B и uvr.А. Санджар быстро охарактеризовал белковые продукты генов uvr. A , uvr. B и uvr. C и показал, что они образуют комплекс, который назвали эксцинуклеазой ( Excinuclease ) — он был способен вырезать ( англ. excise) кусок ДНК размером 13 пар нуклеотидов вокруг тиминового димера.

От этого весь механизм получил название эксцизионной репарации нуклеотидов ( Nucleotide  excision От этого весь механизм получил название эксцизионной репарации нуклеотидов ( Nucleotide excision repair , NER). Дальнейшие исследования позволили установить, что после вырезания фрагмента, содержащего повреждение, ДНК-полимераза синтезирует нормальный участок цепи ДНК, и процесс репарации завершается ферментом ДНК- лигазой , которая восстанавливает целостность остова ДНК.

Дефекты эксцизионной репарации нуклеотидов вызывают тяжелейшее наследственное заболевание — пигментную ксеродерму , при которойДефекты эксцизионной репарации нуклеотидов вызывают тяжелейшее наследственное заболевание — пигментную ксеродерму , при которой малейшее пребывание на солнце приводит к ожогам, и за несколько лет жизни развивается рак кожи.

Да что там кожи: для пигментной ксеродермы очень характерен рак кончика языка — человекДа что там кожи: для пигментной ксеродермы очень характерен рак кончика языка — человек на свету облизывает пересохшие губы, и этих нескольких секунд облучения достаточно, чтобы в ДНК возникло столько повреждений, что они в отсутствие репарации вызывают мутации и рак.

 • Рентгеновские лучи.  На ранних этапах развития молекулярной биологии их часто использовали, • Рентгеновские лучи. На ранних этапах развития молекулярной биологии их часто использовали, чтобы вызвать мутации в лабораторных условиях. Рентгеновские лучи имеют тенденцию производить множественные мутации и часто производят перестройку ДНК, вызывая делеции, инверсии и транслокации. Поэтому, когда Вам делают рентген грудной клетки, Ваши детородные органы защищают свинцовым фартуком, который является эквивалентом пуленепробиваемого жилета для генетика.

В настоящее время ученые обнаружили , что в ДНК многих организмов имеются места ,В настоящее время ученые обнаружили , что в ДНК многих организмов имеются места , где мутации происходят намного чаще. Все мутации, которые происходят на таком участке, обычно идентичны. Они называются участками гена, наиболее подверженными изменениям ( «горячие места» ).

 • МУТАЦИИ В ОДНОМ ГЕНЕ E. COLI КОНЦЕНТРИРУЮТСЯ В УЧАСТКЕ ГЕНА, НАИБОЛЕЕ ПОДВЕРЖЕННОМ • МУТАЦИИ В ОДНОМ ГЕНЕ E. COLI КОНЦЕНТРИРУЮТСЯ В УЧАСТКЕ ГЕНА, НАИБОЛЕЕ ПОДВЕРЖЕННОМ ИЗМЕНЕНИЯМ 57 Протяжённость вдоль гена b p

Большинство таких участков имеют место из-за случайного  присутствия  метилцитозиновых оснований в ДНК,Большинство таких участков имеют место из-за случайного присутствия метилцитозиновых оснований в ДНК, которые образуются в результате метилирования. Метилирование – присоединение метильной группы к цитозину и образование метилцитозина. Метилирование приводит к уменьшению транскрипционной активности гена.

Как именно развиваются события после маркировки цепей метильными группами — вот главный вклад ПолаКак именно развиваются события после маркировки цепей метильными группами — вот главный вклад Пола Модрича в исследования репарации ДНК.

К тому времени, когда Модрич начал работать в этой области, ситуация  напоминала ту,К тому времени, когда Модрич начал работать в этой области, ситуация напоминала ту, в которой оказался Санджар: были известны гены, которые необходимы для репарации ( mut. H , mut. L и mut. S ), было понятно, что различие материнской и дочерней цепей основано на метилировании, но никто понятия не имел, что и как делает каждый белок в этом пути.

Модрич придумал элегантную систему, основанную на образовании дуплексов между цепочками ДНК бактериофагов. Оказалось, процессМодрич придумал элегантную систему, основанную на образовании дуплексов между цепочками ДНК бактериофагов. Оказалось, процесс начинается с того, что сразу после репликации с полуметилированными последовательностями -GATC- связывается белок Mut. H.

Одновременно с неправильной парой нуклеотидов связываются две молекулы белка Mut. S.  Забавно, чтоОдновременно с неправильной парой нуклеотидов связываются две молекулы белка Mut. S. Забавно, что когда ученые в 2000 году определили структуру Mut. S , две молекулы белка оказались очень похожими на сложенные в молитве ладони, между которыми зажата ДНК.

Белок Mut. H превращается в эндонуклеазу , которая расщепляет неметилированную цепь в последовательности Белок Mut. H превращается в эндонуклеазу , которая расщепляет неметилированную цепь в последовательности -GATC-. Достигнув неправильной пары оснований, разрушение ДНК останавливается, после чего недостающий участок ДНК вновь синтезируется.

Это называется мисматч-репарацией.  В любом случае, это система, которая исправляет ошибки ДНК-полимераз, Это называется мисматч-репарацией. В любом случае, это система, которая исправляет ошибки ДНК-полимераз, если те включают в ДНК при синтезе не те нуклеотиды, что нужно. Мутации в генах, ответственных за мисматч-репарацию, приводят к развитию наследственного рака кишечника и служат самой распространенной причиной этого заболевания.

Основные мишени, против которых уже есть лекарства, - это ферменты  репарации ДНК раковыхОсновные мишени, против которых уже есть лекарства, — это ферменты репарации ДНК раковых клеток, которые являются мишенями для химиотерапии. Химиотерапевтические агенты разрушают систему ДНК , а система репарации бешено сопротивляются этим повреждениям, поэтому прежде всего нужно обязательно убивать эти системы в ходе лечения.

Радиотерапии они тоже сопротивляются – интенсивно работают и восстанавливают все эти разрывы, которые делаютсяРадиотерапии они тоже сопротивляются – интенсивно работают и восстанавливают все эти разрывы, которые делаются радиотерапией. Поэтому ферменты — это самые важные мишени при лечении рака.

67 Мутации имеют принципиальное значение для нас по двум главным причинам.  Во-первых, 67 Мутации имеют принципиальное значение для нас по двум главным причинам. Во-первых, если мутация происходит в репродуктивных клетках и может наследоваться, то она может иметь значительное воздействие на жизнь.

68 Во-вторых , мутации,  которые не наследуются,  а возникают после рождения в68 Во-вторых , мутации, которые не наследуются, а возникают после рождения в клетках тела, могут вызывать рак.

69

70 Инверсия происходит тогда, когда сегмент ДНК удаляется,  переворачивается и вставляется вновь, 70 Инверсия происходит тогда, когда сегмент ДНК удаляется, переворачивается и вставляется вновь, причём в обратном направлении.

71 Ala на Glu Первоначальный белок Мутантный белок (образует почти ту же самую третичную71 Ala на Glu Первоначальный белок Мутантный белок (образует почти ту же самую третичную структур)

72  Если мы не окажемся очень везучими,  замена аланина на глутаминовую кислоту72 Если мы не окажемся очень везучими, замена аланина на глутаминовую кислоту нанесёт серьёзный ущерб или даже сделает наш белок полностью непригодным. • Кодон UCG коллинеарен серину. При замене центрального основания С на А мы получаем кодон UAG, который является одним из трёх СТОП-кодонов (UAA, UAG и UGA = STOP — запомните их!).

 Когда рибосома будет производить наш белок, она подойдёт к кодону-мутанту, который раньше кодировал Когда рибосома будет производить наш белок, она подойдёт к кодону-мутанту, который раньше кодировал серин. Но теперь это стоп-кодон, и рибосома — законопослушный гражданин — просто останавливается !!! Остальная часть белка не производится. Это не имеет смысла, поэтому такая мутация называется нонсенс-мутацией или бессмысленной мутацией. Клетка обнаруживает и расщепляет такие белки. В результате, на практике наблюдается полное отсутствие данного белка, что может вызвать серьёзные последствия. Бессмысленные мутации часто вызывают смерть.

При удалении одного основания последовательность аминокислот в белке была полностью искажена.  Вставка одногоПри удалении одного основания последовательность аминокислот в белке была полностью искажена. Вставка одного дополнительного основания будет иметь в основном тот же эффект. Мутация, которая меняет рамку считывания, называется мутацией сдвига рамки генетического кода. В результате этого получается бессмысленный белок.

 • активный центр - специальный участок или зона белка, где происходит химическая реакция; • активный центр — специальный участок или зона белка, где происходит химическая реакция; • консервативное замещение — это замена аминокислоты белка другой, которая идентична по своим химическим свойствам.

76 • Так критические участки большинства белков занимают небольшую долю всей белковой последовательности, то76 • Так критические участки большинства белков занимают небольшую долю всей белковой последовательности, то замена одной аминокислоты на другую с идентичными химическими свойствами носят относительно мягкий характер и будут, как правило, несмертельны.

Отдельный тип представлен так  называемыми « динамическими»  мутациями,  которые характеризуются нарастаниемОтдельный тип представлен так называемыми « динамическими» мутациями, которые характеризуются нарастанием числа триплетных повторов в кодирующих или некодирующих частях генов. Этот новый класс мутаций, как установлено, характерен для весьма полиморфной группы наследственных заболеваний, называемых « болезнями экспансии» . Увеличение числа повторов может по-разному сказываться на функциях соответствующих генов.

  Нарастание числа кодонов CAG ведет к синтезу белков с необычно длинными монотонными Нарастание числа кодонов CAG ведет к синтезу белков с необычно длинными монотонными участками глутаминовой аминокислоты. Такие белки, как оказалось, обладают ток сичным действием, вызывая избирательную гибель нервных клеток определен ного типа. Это приводит к возникновению нейродегенеративных заболеваний, таких как хорея Гентингтона, болезнь Кеннеди, болезнь Джозефа-Мачадо, ряд спиноцеребральных атаксий.

При других наследственных заболеваниях (синдроме ломкой X-хромосомы,  миотонической дистрофии, атаксии Фридрейха,  однойПри других наследственных заболеваниях (синдроме ломкой X-хромосомы, миотонической дистрофии, атаксии Фридрейха, одной из редких форм эпилеп сий) увеличение числа триплетных повторов нарушает транс крипцию и приводит к дефициту соответствующих белков. В основе механизма экспансии, как предполагается, лежит нарушение про цесса репликации микросателлитной ДНК (тандемный повтор с изменяющимся числом повторяющихся единиц, каждый из которых имеет длину от 1 до 6 полинуклеотидов), в частности, скольжение в репликационной вилке.

80

81 Никол й Влад мирович Тимоф ев-Рес вскийаа иа еа оа  (7 сентября81 Никол й Влад мирович Тимоф ев-Рес вскийаа иа еа оа (7 сентября 1900, Москва — 28 марта 1981, Обнинск) — биолог, генетик. Основные направления исследований: радиационная генетика, популяционная генетика, проблемы микроэволюции. Научно-исследовательская деятельность Тимофеева-Ресовского внесла фундаментальный вклад в ряд областей современной биологии. Он открыл и обосновал фундаментальные положения современной генетики развития и популяционной генетики. Он также принял участие в создании основ современной радиационной генетики.

82  Изучая механизмы проявления генов,  он пришёл к выводу, что единичная мутация82 Изучая механизмы проявления генов, он пришёл к выводу, что единичная мутация может вызывать множественные изменения во внешнем облике организма. В 1930 -х годах совместно с будущим лауреатом Нобелевской премии Максом Дельбрюком Тимофеев-Ресовский создал первую биофизическую модель структуры гена и предлагал возможные способы его изменения.

Метилцитозиновые основания создаются после синтеза ДНК и правильно образуют пару с гуанином,  совсемМетилцитозиновые основания создаются после синтеза ДНК и правильно образуют пару с гуанином, совсем как нормальный цитозин. Однако, периодически одно из таких метилцитозиновых оснований спонтанно превращается в метилурацил. Он образует пару с аденином, а не с гуанином, и, таким образом, когда ДНК реплицируется в следующий раз, появляется ошибка.

84 Таким образом, мутации несут самые разнообразные последствия. Что бы понять это, вспомним центральную84 Таким образом, мутации несут самые разнообразные последствия. Что бы понять это, вспомним центральную догму молекулярной биологии.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ ДОГМА МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ 85 ДНК (ген) ДНК  про- и. РНК м. РНКЦЕНТРАЛЬНАЯ ДОГМА МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ 85 ДНК (ген) ДНК про- и. РНК м. РНК белок-фермент полипептид признак варианты признака

86 ДНК является генетическим материалом.  При редупликации молекулы ДНК  любые изменения, 86 ДНК является генетическим материалом. При редупликации молекулы ДНК любые изменения, которые произошли из-за нарушений последовательностей оснований оригинальной ДНК , будут передаваться молекуле РНК.

РНК-посредник транслируется,  чтобы произвести белок.  Видоизменённая последовательность РНК может при трансляции датьРНК-посредник транслируется, чтобы произвести белок. Видоизменённая последовательность РНК может при трансляции дать изменённый белок. Поскольку выполнение клетками всех биохимических реакций зависит от белков, окончательным результатом изменения последовательности ДНК может быть нарушение жизненно важного процесса.

88  Например, два основания,  одно против другого,  не подходят другу и,88 Например, два основания, одно против другого, не подходят другу и, таким образом, неправильно образуют водородную связь.

89 Это вызывает небольшую выпуклость в двойной спирали ДНК, что сигналит белкам о приведении89 Это вызывает небольшую выпуклость в двойной спирали ДНК, что сигналит белкам о приведении в состояние готовности системы репарации несоответствия.

90(Рис. 12. 36). 90(Рис. 12. 36).

91 Репарация несоответствия - система репарации ДНК,  которая «узнаёт» неправильно спаренные основания. 91 Репарация несоответствия — система репарации ДНК, которая «узнаёт» неправильно спаренные основания. Эта система репарации вырезает неправильное основание и заполняет пробел правильным основанием, чтобы создать должным образом связанную пару оснований.

92 Наиболее широко распространенной системой, которая имеет дело с мутантной ДНК, является восстановление (репарация)92 Наиболее широко распространенной системой, которая имеет дело с мутантной ДНК, является восстановление (репарация) путем вырезания , когда отрезок поврежденной ДНК вырезается и полученный в результате пробел заполняется новой ДНК. Эта система часто называется ДНК-репарацией «за счет иссечения и заполнения брешей» .

93 Например, тиминовый димер, который вызывается УФ излучением, вызывает выпуклость ДНК.  Сначала производится93 Например, тиминовый димер, который вызывается УФ излучением, вызывает выпуклость ДНК. Сначала производится разрез с одной стороны выпуклости. Затем ДНК-полимераза I производит короткую нить замещения для повреждённого участка. Когда ДНК- полимераза I движется вдоль цепи, она параллельно вырезает старую нить. В итоге старая нить отрезается и новый сегмент вшивается на место.

94

95 Полимераза I умеет шить лучше, чем Ваша мама;  когда она закончила 95 Полимераза I умеет шить лучше, чем Ваша мама; когда она закончила «ремонт» Ваших генов, Вы не найдёте видимых стежков на том месте, куда был вставлен новый отрезок!

НОМЕНКЛАТУРА МУТАЦИЙ Разработана и постоянно совершенствуется система записи различных типов мутаций, а также генныхНОМЕНКЛАТУРА МУТАЦИЙ Разработана и постоянно совершенствуется система записи различных типов мутаций, а также генных полиморфизмов. Последний вариант такой номенкла туры, одобренный Международным комитетом, принят в 1996 году. Система рассчитана на запись аминокислотных за мен в белках , нуклеотидных замен и перестановок в ДНК.

Каждой аминокисло те соответствует однобуквенный символ ,  слева записывается нормаль ный вариант аминокислоты,Каждой аминокисло те соответствует однобуквенный символ , слева записывается нормаль ный вариант аминокислоты, справа — мутантный, а номер в центре соответству ет месту замены в пептидной цепочке. Например, запись D 44 G означает замену аспарагина на глицин в 44 -м положении полипептидной цепи, а А 655 Е — аланина на глутамин в положении 655 белкового продукта. Так записываются варианты аминокислотных замен при миссенс-мутациях.

Буквой X обозна чается место остановки синтеза полипептидной цепи при нонсенс мутациях. На пример,Буквой X обозна чается место остановки синтеза полипептидной цепи при нонсенс мутациях. На пример, Q 39 X означает замену глицина на стоп-сигнал в 39 -м кодоне, a W 1282 X — триплета, кодирующего триптофан на стоп-кодон в положении 1282. Отсутствие аминокислоты обозначают значком «∆» —дельта. Например, ∆ F 508 означает отсут ствие фенилаланина в ∆ F 508 положении трансмембранного регуляторного белка муковисцидоза.

Принципиальная схема записи и нумерации нуклеотидов приведена на рисунке. 99 Принципиальная схема записи и нумерации нуклеотидов приведена на рисунке.

Отсчет нуклеотидов в молекуле ДНК начинается с первого смыслового кодона,  так что нуклеотидОтсчет нуклеотидов в молекуле ДНК начинается с первого смыслового кодона, так что нуклеотид под номером +1 соответствует первому нуклеотиду в молекуле к. ДНК (комплементарная ДНК). Справа налево от 3′ к 5′-концу от первого кодона нуклеотиды записывают со знаком «—» , от 5′ к 3′ — со знаком «+» . Нуклеотиды экзонов обозначают заглавными буквами, интронов — строчными.

101

Нуклеотидная система записи особенно важна для обозначения делеций,  инсерций, сплайсинговых мутаций и полиморфизмовНуклеотидная система записи особенно важна для обозначения делеций, инсерций, сплайсинговых мутаций и полиморфизмов , не связанных с заменами аминокислот. При делеции трех и более нуклеотидов указывается только их число. Так, 852 del 22 означает делецию 22 нуклеотидов, начиная с 852 -го нуклеотида.

103

Генетический полиморфизм – отличия последовательности ДНК в геноме у представителей одного вида. В определенныхГенетический полиморфизм – отличия последовательности ДНК в геноме у представителей одного вида. В определенных условиях некоторые генетические полиморфизмы могут предрасполагать, либо, наоборот, препятствовать проявлению различных заболеваний.

105 Другой тип химических мутагенов имитирует основания, которые находятся в естественной ДНК.  Например,105 Другой тип химических мутагенов имитирует основания, которые находятся в естественной ДНК. Например, химическое соединение бромурацил напоминает по форме тимин. Он трансформируется клеткой в предшественник ДНК — бромуридинтрифосфат, а затем ДНК-полимераза вставляет его по ошибке туда, где должен был быть тимин. Имитаторы, которые действуют подобным образом, называются аналогами оснований.

106

107 Ультрафиолетовые лучи излучаются солнцем.  Большая их часть поглощается озоновым слоем в верхних107 Ультрафиолетовые лучи излучаются солнцем. Большая их часть поглощается озоновым слоем в верхних слоях атмосферы, и они не достигают поверхности земли.

(РИС. Т 12. 26) 108 (РИС. Т 12. 26)

Озоновый слой разрушается хлорпроизводными циклических углеводородов(фреоны). Они широко используются в аэрозольных установках и холодильниках.Озоновый слой разрушается хлорпроизводными циклических углеводородов(фреоны). Они широко используются в аэрозольных установках и холодильниках. Возросшее УФ-излучение , достигающее нас, решительно увеличивается. Но прежде чем УФ-излучение погубит животный мир, оно уничтожит все растения, и Вы достойно встретите голодную смерть.