Вопрос №34

Репарация ошибок репликации и повреждений ДНК

(на примемре восстановления дезаминированного цитозина).

Процесс, позволяющий живым организмам восстанавливать повреждения, возникающие в ДНК, называют репарацией. Все репарационные механизмы основаны на том, что ДНК - двухцепочечная молекула, т.е. в клетке есть 2 копии генетической информации. Если нуклеотидная последовательность одной из двух цепей оказывается повреждённой (изменённой), информацию можно восстановить, так как вторая (комплементарная) цепь сохранена.

Процесс репарации происходит в несколько этапов. На первом этапе выявляется нарушение комплементарности цепей ДНК. В ходе второго этапа некомплементарный нуклеотид или только основание устраняется, на третьем и четвёртом этапах идёт восстановление целостности цепи по принципу комплементарности. Однако в зависимости от типа повреждения количество этапов и ферментов, участвующих в его устранении, может быть разным.

Нарушения комплементарности цепей ДНК могут происходить спонтанно, т.е. без участия каких-либо повреждающих факторов, например в результате ошибок репликации, дезаминирования нуклеотидов, депуринизации.

Реакции дезаминирования цитозина и превращение его в урацил, аденина в гипоксантин, гуанина в ксантин происходят значительно реже, чем депуринизация, и составляют 10 реакций на один геном в сутки.

Исправление этого вида спонтанного повреждения происходит в 5 этапов. В репарации принимает участие ДНК-N-гликозилаза, гидролизующая связи между аномальным основанием и дезоксирибозой (первый этап), в результате образуется АП-сайт, который распознаёт фермент АП-эндонуклеаза (второй этап). Как только в цепи ДНК возникает разрыв, в работу вступает ещё один фермент - АП-экзонуклеаза, который отщепляет от цепи дезоксирибозу, лишённую основания (третий этап). В цепи ДНК появляется брешь размером в один нуклеотид. Следующий фермент ДНК-полимераза р к З'-концу разорванной цепи присоединяет нуклеотид по принципу комплементарности (четвёртый этап). Чтобы соединить два свободных конца (3'-конец встроенного нуклеотида и 5'-конец основной цепи), требуется ещё один фермент - ДНК-лигаза (пятый этап).

Вопрос №35

Транскрипция и трансляция как механизмы перевода генотипической информации в фенотипические признаки. Основные компоненты белоксинтезирующей системы,

этапы трансляции.

Транскрипция

1. Матрица – одна цепь ДНК.

2. Субстрат (из чего синтезируется продукт) – НТФ (рибонуклеозидтрифосфаты): АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ.

3. Продукт –пре-тРНК, пре-мРНК, пре-рРНК.

4. Источник энергии - НТФ (рибонуклеозидтрифосфаты): АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ.

5. Ферменты – РНК-полимеразы (I – для рРНК, II – для мРНК, III – для тРНК), белковые факторы инициации, элонгации и терминации. .

6. Локализация в клетке – ядро (не зависит от фазы клеточного цикла).

Биосинтез мРНК

Этапы: 1) Инициация, 2) Элонгация, 3) Терминация

Механизм – одна цепь ДНК - матричная цепь, а вторая – кодирующая, которая перписывается в комплементарную ей последовательность нуклеотидов РНК.

1.Инициация: На матрице существуют участки – транскриптоны:В начале – промотор (Pro), В конце - сайт терминации. В области промотора – гормон-чувствительные участки, которые могут стимулировать транскрипцию (энхансеры) или подавлять ее (сайленсеры).

1 – к Pro присоединяются белковые факторы – ТАТА

2 – это облегчает присоединение к Pro РНК-полимеразы II.

РНК-полимеразы II – большие олигомерные белки, которые состоят из 2α, β, β’ и δ субъединиц (δ – регуляторная субъединица).

Под действием факторов инициации происходит раскручивание участка одного витка спирали впереди РНК-полимеразы

3 – от РНК-полимеразы II отделяется δ-субъединица и на ее место присоединяется факторы элонгации.

2.Элонгация: РНК-полимераза II продвигается по цепи ДНК, достраивая комплементарную ей цепь РНК, которая спаривается с ней на протяжении 8-10 нуклеотидов.

3а – после синтеза примерно 30 нуклеотидов РНК происходит кэпирование 5’-конца – присоединение к 5’-концу пре-мРНК метилированного ГТФ (связь 5’– 5’).

4– когда РНК-полимераза достигает сайта терминации, факторы терминации отщепляют ее от матрицы.

Синтезированная пре-мРнК подвергается процессингу (нет у пре-тРНК и пре-рРНК).

Функции кэпа: Инициирование биосинтеза белков, Полиаденилирование - после синтеза пре-мРНК на 3’-конце образуется множество последовательностей –А-А-А- (поли-А).

Функции поли-А: Облегчает выход РНК в цитоплазму, Защищает от гидролиза ферментами.

После этого – сплайсинг – вырезание некодирующих участков – интронов, сшивание экзонов. Это осуществляют ферменты мя-РНП (малые ядерные нуклеопроетины), в составе которых есть мя-РНК.

На ингибировании репликации и транскрипции основаны противоопухолевые препараты (токсин бледной поганки α-амоннитин ингибирует РНК-полимеразы).