Основы молекулярной биологии. Нуклеиновые кислоты. 1
План • • • 1. Жизненный цикл клетки 2. Строение ДНК и РНК 3. Генетический код и его свойства 4. Репликация ДНК 5. Защита генетической информации на уровне ДНК или репарация ДНК 2
1. Жизненный цикл клетки
Жизненный цикл клетки многоклеточного организма I - митотический цикл; II - переход клетки в дифференцированное состояние; III - гибель клетки; G 1 - пресинтетический (постмитотический) период интерфазы; G 2 - постсинтетический (предмитотический) период интерфазы; S - синтетический период интерфазы; Ri и R 2 - периоды покоя; М - митоз; 2 с - диплоидное количество ДНК, 4 с - тетраплоидное (удвоенное) количество ДНК http: //www. studmedlib. ru/documents/ISBN 9785970420836 -0004. html
Апоптоз и некроз • Некроз — омертвение, гибель клеток и тканей в живом организме под воздействием разрушающих факторов. Этот вид гибели клеток генетически не контролируется. • Апоптоз – запрограммированная гибель клеток http: //humbio. ru/humbio/apon/0002 b 729. htm
Апоптоз • У ряда клеток цикл заканчивается апоптозом — запрограммированной гибелью. Происходит это следующим образом. Сначала клетка получает определенный химический сигнал на осуществление самоуничтожения. Затем в ее комплексе Гольджи и лизосомах активируются ферменты, разрушающие (лизирующие) основные компоненты цитоплазмы и ядра. После этого клетка распадается на мембранные пузырьки, которые поглощаются клетками-фагоцитами, перерабатывающими посторонние компоненты. Воспалительного процесса при апоптозе не возникает. • Апоптоз помогает организму избавляться от клеток, в которых накопились генетические повреждения, а также от больных и состарившихся клеток. • Посредством апоптоза головастики утрачивают свой хвост, а у личинок насекомых в ходе их превращения во взрослый организм исчезают лишние ткани. Пальцы человеческого эмбриона соединены тканевыми перепонками. В процессе эмбриогенеза перепонки запрограммировано уничтожаются. Апоптоз может быть спровоцирован внешними факторами: химическим воздействием или облучением. На этом основано действие некоторых препаратов и специальных излучателей, вызывающих апоптоз раковых клеток. • http: //intranet. tdmu. edu. ua/data/kafedra/internal/
По митотической активности выделяют три типа клеток и тканей: • Стабильные ткани – нет митозов, количество ДНК постоянно. Это специализированные клетки, потерявшие способность к делению (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, нервные клетки). • Обновляющиеся ткани – способные постоянно делиться, с большим числом митозов. Они обнаружены в обновляющихся тканях (эпителиальных), в кроветворных органах. Например, клетки покровного эпителия, кроветворные клетки костного мозга могут постоянно делиться, заменяя погибшие. • Растущие ткани – часть клеток делится, активно функционирует (почки, печень).
Митотический или пролиферативный цикл • Основа жизненного цикла всех клеток. Биологическое значение: обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений. • Включает интерфазу или репродуктивную фазу и митоз или разделительную фазу (длится 10% времени митотического цикла) http: //intranet. tdmu. edu. ua/data/kafedra/internal
Митотический цикл http: //intranet. tdmu. edu. ua/data/kafedra/internal/
Точка рестрикции В постмитотический период интерфазы восстанавливаются черты организации интерфазной клетки. Если клетке предстоит вступить в очередной митотический цикл, формируется пул химических предшественников ДНК, образуются ферменты и другие белки репликации. Вступление клетки в синтетический период интерфазы требует прохождение ею точки рестрикции, приходящейся на конец периода G 1 (Ярыгин, 2011)
Сигнальная трансдукция (сигнальный путь) • • • Клеточный цикл контролируется путем взаимодействия трех типов белков: 1. циклинзависимые киназы (Cdk), 2. циклины - белки, взаимодействующие с Cdk c образованием комплексов Cdk-циклин, 3. ингибиторы комплексов Cdk-циклин. Переход клетки из G 1 -периода в S-период запускается митогенным сигналом – соответствующим фактором роста, который активирует внутриклеточный сигнальный путь (явление сигнальной трансдукции). Активируются циклинзависимые киназы Cdk и белки из семейства циклинов. CDK являются главными регуляторами, влияющими на смену фаз клеточного цикла. Циклины являются специфическими активаторами семейства циклинзависимых протеинкиназ (CDK - cyclin-dependent kinases) – ключевых участников индукции транскрипции генов, контролирующих клеточный цикл. В клетках млекопитающих имеется 9 различных циклинов и 7 разных Cdk. Их различные комбинации регулируют отдельные периоды митотического цикла. В 1962 году были открыты кейлоны, они способны ингибировать деление клеток и синтез ДНК. Их действие тканеспецифично. http: //www. cellbiol. ru/book/export/html/196 http: //humbio. ru/humbio/cytology/0030 fc 3 a. htm Ярыгин 2011
Митоз • Митоз наступает после интерфазы и условно делится на такие фазы: 1) профаза, 2) метафаза, 3) анафаза, 4) телофаза. http: //intranet. tdmu. edu. ua/data/kafedra/internal/
Распределение генетического материала на разных стадиях митотического цикла • • Интерфаза, периоды: G 1 – 2 n 2 c S – 2 n 4 c G 2 – 2 n 4 c Митоз, фазы: П – 2 n 4 c М – 2 n 4 c А – 2 n 2 c (но перед образованием перегородки, если все вместе, то 4 n 4 c) • Т – 2 n 2 c
Цитокинез в растительной (а) и животной клетке(б) http: //biology-of-cell. narod. ru/cell-dividing 24. html
Биологическое значение митоза • 1. В результате митоза происходит точное распределение генетического материала между двумя дочерними клетками. Обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом (поддерживается таким образом постоянство числа хромосом). • 2. Митотический цикл обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации. • 3. Митотический цикл является всеобщим механизмом воспроизведение клеточной организации в индивидуальном развитии • 4. Митотический цикл лежит в основе роста и развития многоклеточных • 5. Митотический цикл лежит в основе физиологической регенерации и восстановления структур многоклеточных.
Амитоз • Амитоз – прямое деление клетки (без подготовки), при котором ядро находится в интерфазном состоянии, клетка продолжает выполнять свои функции. Хромосомы не выявляются, веретено деления не образуется. Амитоз приводит к появлению двух клеток, но очень часто в результате митоза возникают двуядерные и многоядерные клетки.
Возможны два варианта амитоза http: //shkoleniy. ru/docs/477/index-795829. html? page=4
Амитоз – первый вариант • Кариокинез идет, цитокинез не идет, в результате – двухъядерная или многоядерная клетка. Деление клеток печени, поперечнополосатой мускулатуры, ядра могут быть неравной величины. http: //userdocs. ru/biolog/6889/index. html
Амитоз – второй вариант • Кариокинез идет, цитокинез идет, в результате – две неравноценные клетки по генетической информации (встречается в опухолевых клетках). http: //www. google. ru/search? newwindow
Проблема пролиферации в медицине Нарушения митоза вследствие мутаций может привести к раковым заболеваниям. Карцинома легкого: 1 - опухоль; 2 - респираторный эпителий; 3 - резервные клетки; 4 - соединительная ткань; 5 - кровеносные сосуды; http: //intranet. tdmu. edu. ua/data/kafedra/logia/lecturesinternal/med_bio
2. Строение ДНК и РНК
Структура молекулы ДНК была расшифрована в 1953 г. Джеймсом Уотсоном, Френсисом Криком и Морисом Уилкинсом Нобелевская премия по физиологии и медицине 1962 г. Ф. Крик и Д. Уотсон возле модели ДНК http: //www. diletant. ru/articles/13604722
Строение ДНК представляет собой двуспиральную антипараллельную комплементарную структуру http: //serebniti. ru/forum/viewtopic. php? f=14&t=457&start=180&view=print 23
Строение ДНК Мономерами ДНК являются нуклеотиды, в состав каждого входят: http: //medbiol. ru/medbiol/biology_sk/00015 d 50. htm http: //www. apologetica. ru/kniga 2/DNK_belok_kletka_mikromir. html 24
Строение ДНК и РНК http: //www. alliot. fr/bio. shtml. fr 25
Отличия РНК от ДНК 1) вместо дезоксирибозы в состав нуклеотидов РНК входит пятиуглеродный сахар — рибоза; 2) вместо азотистого основания тимина – урацил; 3) молекула РНК обычно представлена одной цепочкой (у некоторых вирусов – двумя); 4) молекулы ДНК могут быть кольцевыми (прокариоты) и линейными, РНК – линейные, либо т. РНК – форма клеверного листа Признак ДНК РНК САХАР дезоксирибоза АЗОТИСТЫЕ ОСНОВАНИЯ А Т Г Ц А У Г Ц КОЛ-ВО ЦЕПЕЙ В МОЛЕКУЛЕ 99, 99% двойная спираль 99, 99% одноцепочечная ФОРМА МОЛЕКУЛЫ Большинство двуцепочечные Линейные молекулы или в – линейные, часть - форме клеверного листа кольцевые 26
Виды РНК Размер в нуклеотидах (число пар) и(м) РНК 100 -100000 т. РНК 70 -90 р. РНК Несколько дискретных классов от 100 до 500000 малые РНК 100 -300 http: //www. dddmag. com/products/2010/07/lentiviral-micrornas http: //www. creative-biogene. com/Product/Micro. RNA http: //harunyahya. com/en/Books/9642/if-darwin-had 27 known-about/chapter/4678
3. Генетический код и его свойства
http: //900 igr. net/datas/informatika/Kodirovanie-vinformatike/0017 -Geneticheskij-kod. jpg
В 1968 году Р. Холли, М. Ниренберг, Х. Хоране получили Нобелевскую премию за открытие и интерпретацию генетического кода и его роль в 30 белковом синтезе.
• • Свойства генетического кода 1. Триплетность – одной аминокислоте в полипептидной цепочке соответствуют три расположенных подряд нуклеотида молекулы ДНК или и. РНК; минимальная единица функции — триплет (кодон). 2. Вырожденность (избыточность) – количество возможных триплетов 64, а аминокислот – 22 (23), поэтому одну аминокислоту может кодировать несколько триплетов. 3. Коллинеарность – соответствие последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК последовательности аминокислот в составе полипептидной цепи. 4. Специфичность – один кодон кодирует только одну аминокислоту 5. Неперекрываемость – один нуклеотид входит в состав только одного триплета. 6. Универсальность – у всех живых организмов одинаковые триплеты кодируют одинаковые аминокислоты. 7. Однонаправленность считывания информации(5/=> 3/). • «Нонсенс» –кодоны (терминаторы) обозначают конец синтеза полипептидной молекулы. • в ДНК: АТТ, АЦТ, АТЦ • в РНК: УАА, УГА, УАГ 31
4. Репликация ДНК
Репликация ДНК Репликация молекулы ДНК – это процесс образования идентичных копий ДНК, осуществляемый комплексом ферментов и структурных белков. Репликация ДНК лежит в основе: • Воспроизведения генетической информации при размножении живых организмов • Передачи наследственных свойств из поколения в поколение • Развития многоклеточного организма из зиготы 33 http: //volgadog. ru/viewtopic. php? id=4260
Биологический смысл репликации ДНК: копирование генетической информации для переноса ее следующему поколению. 1. двойная спираль раскручивается; 2. каждая родительская цепь служит в качестве матрицы для синтеза новой дочерней цепи; 3. в ходе синтеза дочерних цепей возникают новые комплементарные пары; 4. в результате репликации образуются две новые одинаковые дочерние цепи. 34
Репликация ДНК
Родительская ДНК Репликационный глазок Дочерние молекулы ДНК Репликативные вилки 36
Принципы репликации ДНК 1. Комплементарность - пространственная взаимодополняемость (взаимное соответствие) поверхностей взаимодействующих молекул или их частей, приводящая, как правило, к образованию вторичных водородных связей между ними. Комплементарность проявляется в структуре двуспиральных ДНК и РНК, где две полинуклеотидные цепи образуют в результате комплементарного взаимодействия пар пуриновых и пиримидиновых оснований (А-Т, Г-Ц) двуспиральную молекулу. 37 http: //dic. academic. ru/dic. nsf/enc_medicine/20577/Нуклеиновые
2. Антипараллельность противоположная направленность двух нитей двойной спирали ДНК; одна нить имеет направление от 5' к 3', другая - от 3' к 5'. Принципы репликации ДНК Каждая цепь ДНК имеет определенную ориентацию. Один конец несет гидроксильную группу (- ОН), присоединенную к 3'-углероду в сахаре дезоксирибозе, на другом конце цепи находится остаток фосфорной кислоты в 5'-положении сахара. Две комплементарные цепи в молекуле ДНК расположены в противоположных направлениях антипараллельно: одна нить имеет направление от 5' к 3', другая - от 3' к 5'. При параллельной ориентации напротив 3'-конца одной цепи находился бы З'конец другой. 38
Принципы репликации ДНК 3. Полуконсервативность Каждая из исходных цепей служит матрицей для образования новой цепи ДНК, а возникающие между азотистыми основаниями водородные связи соединяют старую и новую цепи, восстанавливая целостность молекулы. В результате каждая новая клетка получает гибридную молекулу ДНК, состоящую из одной старой и одной новой цепи. 39 http: //medbiol. ru/medbiol/biology_sk/00038061. htm
Принципы репликации ДНК 4. Двунаправленность - в каждой точке начала репликации формируются две репликационные вилки, которые движутся в противоположных направлениях. Продвижение вилки прекращается, когда она столкнется с репликационной вилкой соседнего репликона. http: //medicalplanet. su/genetica/68. html Medical. Planet 40
Принципы репликации ДНК 5. Согласованность репликации и клеточного цикла Репликация молекулы ДНК происходит в S период интерфазы 41 http: //biochemistry. ru/biohimia/files/assets/basic-html/page 57. html
Участок молекулы ДНК от точки начала одной репликации до точки начала другой называется репликоном. Бактериальная хромосома содержит один репликон. dartideas. ru http: //www. rusdocs. com/replikaciya-dnk-i-kletochnoe-delenie
Репликация ДНК Эукариотическая хромосома содержит много репликонов. Репликация ДНК эукариотической хромосомы. Показан один из многих репликонов. Репликативные вилки движутся в противоположных направлениях от точки начала репликации Каждая эукариотическая хромосома - полирепликон 43 http: //www. vitaeauct. narod. ru/005/grnt/2600. htm http: //elementy. ru/news/431163 http: //groh. ru/gro/lewin/levin 38. html
Репликация ДНК В процессе репликации ДНК выделяют фазы: • – инициации (начало), – инициации • – элонгации (удлинение), – элонгации • – терминации (завершение) – терминации http: //distant-lessons. ru/lekcii-po-biologii/ximicheskij-sostav-kletki/nukleinovye-kisloty/dnk 44
Репликоны у эукариот Репликация у эукариот начинается на хромосоме во многих точках «origin» -репликации Так как геномы эукариот состоят из большого числа самостоятельных репликонов, суммарное время репликации отдельной хромосомы значительно сокращается. 45
Ориджин репликации (точки ori) В каждой точке ‘origin’ образуется «глазок» репликации. Общие свойства ориджинов репликации: 1. Точки начала репликации – это уникальные сегменты ДНК, содержащие множественные короткие повторы; 2. Эти повторы узнаются мультимерными ориджин-связывающими белками, которые играют ключевую роль в сборке ферментативных комплексов в участках начала репликации; 3. Области ориджина содержат АТ-богатые участки (аденин-тимин богатые участки), облегчающие расплетание ДНКполимераза III Репликационный глаз Родительская ДНК праймаза 46 http: //do. gendocs. ru/docs/index-16106. html
Направление движения репликативной вилки В ходе репликации достраивается 3ʹ-конец цепи ДНК 47
Прерывистость синтеза ДНК на запаздывающей цепи Схема прерывистой репликации на запаздывающей цепи была доказана Рейджи Оказаки в 1968 г. РНКзатравка ведущая (лидирующая) цепь ДНК Фрагменты Оказаки РНК-затравки Запаздывающая цепь 48
Фрагменты Оказаки 1. Синтез запаздывающей цепи осуществляется с помощью отдельных фрагментов, которые называются фрагментами Оказаки. 2. Фрагменты Оказаки у бактерий имеют длину 1 000 – 2 000 нуклеотидов. У эукариотических организмов в 10 раз меньше – 100 – 200 нуклеотидов. 3. Каждый фрагмент Оказаки состоит из небольшого участка РНК (10 -12 нуклеотидов), который называется РНК-праймером или РНК-затравкой, и участка ДНК. При дальнейшем «созревании» запаздывающей цепи РНК-праймеры удаляются и замещаются участком ДНК. 4. Фрагменты Оказаки между собой сшивает ДНК-лигаза. 49
Репликация ДНК-праймаза ДНК-лигаза РНК-праймер ДНК-полимераза Лидирующая цепь Фрагменты Оказаки Запаздывающая цепь Топоизомераза ДНК-полимераза Геликаза Одиночная цепь со связанными белками dna. microbiologyguide. com 50
Ферменты репликации В репликации молекулы ДНК принимают участие ферменты: • ДНК-топоизомеразы - ферменты изменяющие степень сверхспирализации ДНК • ДНК-хеликаза (геликаза) - фермент разделяющий цепи двухцепочечной ДНК на одинарные цепи. • ДНК-праймаза - это фермент РНК-полимераза, синтезирующий короткий фрагмент РНК, называемый праймером, комплементарный одноцепочечной матрице ДНК. • ДНК-полимеразы - ферменты катализирующие синтез дочерних цепей на матрице ДНК по принципу комплементарности. • ДНК-лигаза - фермент катализирующий сшивание одноцепочечных фрагментов ДНК. 51
Топоизомеразы ДНК-топоизомеразы, находясь перед репликативной вилкой, разрезают молекулу ДНК для облегчения ее расплетания и раскручивания молекулы ДНК, после чего непрерывность ее восстанавливается. Топоизомеразы убирают непрерывность ее восстанавливается суперспирализацию ДНК. Схема строения человеческий топоизомеразы I в комплексе с ДНК. 52 http: //www. nanonewsnet. ru/news/2012/chtoby-vylechit-geneticheskoe-zabolevanie-nuzhno-razbudit-ottsovskii-gen
Хеликазы (геликазы) Разделение закрученных в биспираль полинуклеотидных цепей ДНК осуществляется ферментом геликазой при участии дестабилизирующего белка. Структура геликазы Ruv. A Хеликазы – это ферменты, способные расплетать две комплементарные нити в ДНК с использованием энергии, полученной при гидролизе АТФ. Продвижение хеликаз идет в направлении вместе с репликативной вилкой. http: //kodomo. cmm. msu. ru/~anuta_al/SCOP. html 53 http: //dic. academic. ru/dic. nsf/ruwiki/697729
Праймаза ДНК-праймаза (РНК-полимераза) необходима для инициации репликации. Праймаза – фермент, синтезирующий РНК-праймеры для запуска синтеза ведущей цепи ДНК и запуска синтеза фрагментов Оказаки на запаздывающей цепи ДНК. РНК-праймер ДНК-матрица ДНК-праймаза (РНК-полимераза) 54 http: //upload. wikimedia. org/wikipedia/commons/d/d 5/Primase_3 B 39. png
5. Защита генетической информации на уровне ДНК или репарация ДНК 55
Биоинформационный сегмент в мире жизни представлен первичными ДНК-текстами, а также вторичными РНК- и белковыми текстами Эволюционная стратегия в отношении ДНК–текстов в основном заключалась в выработке: 1. механизмов защиты, 2. сохранения исходной «биологически правильной» информации 3. исправления возникающих искажений. Эволюционная стратегия в отношении РНК- и белковых текстов, в случае появления искажений: 1. допускались уничтожение текстов, 2. замена биоинформационно полноценными путем нового синтеза. 56
Биоинформационный сегмент в мире жизни представлен первичными ДНК-текстами, а также вторичными РНК- и белковыми текстами. Эволюционная стратегия в отношении ДНК–текстов в основном заключалась в выработке: 1. механизмов защиты, 2. сохранения исходной «биологически правильной» информации 3. исправления возникающих искажений. 57
РЕПАРАЦИЯ (от лат. reparatio — восстановление), свойственный клеткам всех организмов процесс восстановления структуры ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке, а также физическими или химическими агентами. 1. Вся информация о механизмах репарационных процессов, закодирована в ДНК. 2. Репарация осуществляется специальными ферментными системами клетки. 3. В основе процессов репарации лежит принцип спаривания комплементарных оснований ДНК. 58 http: //archive. sciencewatch. com/dr/fmf/2011/11 mayfmf. Simm/
Источники повреждения ДНК УФ излучение, радиация, химические вещества, ошибки репликации ДНК и др. • • • – химические вещества – ошибки репликации ДНК – апуринизация – дезаминирование 59 http: //www. fmbcfmba. org/default. asp? id=60061
Основные типы повреждений ДНК Повреждение Алкилирование Пиримидиновый димер Аддукт Однонитевой разрыв Двунитевой разрыв Межнитевая сшивка 8 -оксигуанин Апуриновая (апиримидиновая) брешь Воздействие Химические агенты (мутагены) УФ-излучение Радиация, химические агенты Ионизирующая радиация Химические агенты Токсичные радикалы Спонтанные (t°, p. H), химические агенты 60
Повреждения, вызываемые УФ-облучением: пиримидиновые димеры (на примере тиминового димера) и 6 -4 -фотопродукт Тиминовый димер 6 -4 -фотопродукт 61
Основные ферменты, участвующие в репарации Фермент Свойства Эндонуклеазы Гидролизуют фосфодиэфирную связь внутри одной из цепей ДНК, образуя однонитевой разрыв Экзонуклеазы Удаляют нуклеотиды по одному с 3’- или 5’-конца полинуклеотидной цепи ДНК-полимеразы Заполняют бреши, образованные экзонуклеазами ДНК-лигаза Восстанавливает разорванную фосфодиэфирную связь ДНК-хеликазы Расплетают цепи ДНК-гликозилазы Удаляют поврежденное основание с образованием АП-сайта 62
Общие принципы репарации Процессы репарации являются одним из основных механизмов поддержания стабильности генетического материала. Чем серьезнее повреждение, тем большее количество ресурсов клетки привлекается на исправление ошибок. Принцип «меньшее из зол» : репарация ценой жертв, например, с мутагенным эффектом. Системы репарации не функционируют со 100% эффективностью. В результате часть предмутационных повреждений реализуется в мутации. 63 http: //www. salon. com/2012/10/11/cheaper_dna_sequencing_brings_privacy_risks/
Репарация ДНК Дорепликативная Пострепликативная сопровождает репликацию ДНК затрагивает уже образованные биспирали ДНК Световая Темновая 64
Фотореактивация служит мощным инструментом исследования летальных и мутационных повреждений, так как их репарация под влиянием света может быть использована в качестве критерия для решения вопроса о том, обусловлена ли инактивация ДНК образованием пиримидиновых димеров Механизм фотореактивации действует только на димеры. В этом процессе участвует фермент фотореактивации, который связывается с пиримидиновыми димерами. Образующийся ферментсубстратный комплекс активируется видимым светом, что приводит к мономеризации димеров in situ. Таким образом, летальный эффект УФоблучения существенно снижается, если облученные клетки подвергаются затем воздействию видимого света (длина волн от 360 до 420 нм). http: //www. bioinformer. ru/binfs-113 -1. html 65
Темновая репарация Под «темновой репарацией» понимают репарацию без участия света. В настоящее время известны две системы такого типа: эксцизионная репарация и пострепликативная рекомбинационная репарация. Репарация первого типа требует присутствия ферментов, которые узнают нарушения структуры ДНК, удаляют затронутые участки, замещая их нормальными нуклеотидными последовательностями, и, наконец, восстанавливают первоначальную структуру ДНК, замыкая полинуклеотидную цепь. 66 http: //www. bioinformer. ru/binfs-113 -1. html
Эксцизионная репарация Этапы эксцизионной репарации: 1. разрыв цепи ДНК вблизи повреждения под действием эндонуклеазы, узнающей нарушения структуры ДНК; 2. удаление пиримидиновых димеров, осуществляемое экзонуклеазой. Удаление димеров сопровождается дополнительной деградацией ДНК с образованием брешей, размеры которых варьируют от 20 до 400 нуклеотидов; 3. заполнение брешей с помощью ДНКполимеразы, использующей в качестве матрицы комплементарную цепь ДНК; 4. восстановление целостности полинуклеотидной цепи в результате сшивания разрыва лигазой. Схема эксцизионной репарации оснований и нуклеотидов http: //www. fmbcfmba. org/default. asp? id=600322 67
Пострепликативная репарация SOS-репарация 1. Многие мутагены повреждают основания ДНК, что приводит к невозможности специфического спаривания оснований. В результате репликация блокируется. 2. У про- и эукариотических организмов репликационные блоки обходятся с помощью встраивания неспецифических оснований. 4. У E. coli этот процесс нуждается в индукции SOS-системы. 5. Ключевая роль в SOS-индукции принадлежит белку Rec. A. Он связывается с белком SSB и с однонитевой ДНК и образует ДНК-белковые филаменты, представляющие собой активную форму белка, обозначаемую как Rec. A*. 6. Rec. A* является сигналом, запускающим индукцию SOS-регулона (около 30 генов), продукты которых необходимы для выживания клетки при массовых повреждениях ДНК. 7. В SOS-регулон входят гены Umu. D, Umu. C и Din. B, продукты которых необходимы для «обходной» (translesion) репликации. 8. Обходная репликация является неточной, склонной к ошибкам. В результате повышается частота мутаций. 68
Заболевания, обусловленные дефектами системы репарации Пигментная ксеродерма Нарушена эксцизионная репарация. Клинические проявления: - дерматозы под действием солнечного света - рак кожи - неврологические нарушения - дефекты роста и развития - преждевременное старение различных систем 69
Заболевания, обусловленные дефектами системы репарации Синдром Блума Подавлен репаративный синтез. Дефект ДНК-хеликазы. Высокая частота хромосомных аберраций. Клинические проявления: - задержка роста и развития - нарушения иммунной системы - предрасположенность к раковым заболеваниям - предрасположенность к инфекционным заболеваниям - свето-индуцируемое поражение капилляров кожи 70
Скачать презентацию Основы молекулярной биологии. Нуклеиновые кислоты. 1
лекция 3 клет цикл и нукл кисл С.И..ppt