Upload
unity-ball
View
47
Download
6
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Введение в молекулярную биологию. Миронов Андрей Александрович. Литература. Э.Рис, М.Стернберг Введение в молекулярную биологию (Мир, 2002; оригинал 1984) http://rnp-group.genebee.msu.su/lectures (А. Головин) Б.Льюин «Гены» (Мир, 1987) - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Введение в молекулярную биологию
Миронов Андрей Александрович
Литература
• Э.Рис, М.СтернбергВведение в молекулярную биологию(Мир, 2002; оригинал 1984)
• http://rnp-group.genebee.msu.su/lectures (А. Головин)
• Б.Льюин «Гены» (Мир, 1987)• Б.Албертс - … - Дж. Уотсон «Молекулярная
биология клетки»(Мир, 1994; оригинал 1989)
• М.Сингер, П.Берг «Гены и геномы»(Мир, 1998; оригинал 1991)
Программа
• Лекция 1 – Биополимеры и их структуры
• Лекция 2 – Процессы передачи информации
• Лекция 3 – Регуляция
• ЗАЧЕТ (можно в начале второго семестра)
Молекулярная биология
• Структура биополимеров
• Функции биополимеров
• Молекулярные механизмы
1.Структуры
ДНК
• хранение генетической информации, наследственность
• линейный сополимер ортофосфорной кислоты и дезоксирибозы, выделенный Ф. Мишером в 1869 из ядер (nucleus) лейкоцитов
Полинуклеотидная цепь ДНК
Гетероциклические основания Гетероциклические основания (нуклеотиды)(нуклеотиды)
T A
C G
ПуриныПиримидины
Комплементарные парыКомплементарные пары
ПуриныПиримидины
Изогеометричность комплементарных пар
Двойная спираль ДНК (вид с торца)
Двойная спираль ДНК (вид сбоку)
Широкая бороздаУзкая борозда
Стэкинг-взаимодействие
Ориентированность цепей
5’конец
5’конец
3’конец
3’конец
Стандартная запись последовательности
Направление с 5’ к 3’концу
5’ gagttttatc gcttccatga cgcagaagtt
Комплементарная последовательность
3’ ctcaaaatag cgaaggtact gcgtcttcaa
5’aacttctgcg tcatggaagc gataaaactc
1020 нуклеотидов из 5386 нт. генома фага фХ174
1 gagttttatc gcttccatga cgcagaagtt aacactttcg gatatttctg atgagtcgaa 61 aaattatctt gataaagcag gaattactac tgcttgttta cgaattaaat cgaagtggac 121 tgctggcgga aaatgagaaa attcgaccta tccttgcgca gctcgagaag ctcttacttt 181 gcgacctttc gccatcaact aacgattctg tcaaaaactg acgcgttgga tgaggagaag 241 tggcttaata tgcttggcac gttcgtcaag gactggttta gatatgagtc acattttgtt 301 catggtagag attctcttgt tgacatttta aaagagcgtg gattactatc tgagtccgat 361 gctgttcaac cactaatagg taagaaatca tgagtcaagt tactgaacaa tccgtacgtt 421 tccagaccgc tttggcctct attaagctca ttcaggcttc tgccgttttg gatttaaccg 481 aagatgattt cgattttctg acgagtaaca aagtttggat tgctactgac cgctctcgtg 541 ctcgtcgctg cgttgaggct tgcgtttatg gtacgctgga ctttgtggga taccctcgct 601 ttcctgctcc tgttgagttt attgctgccg tcattgctta ttatgttcat cccgtcaaca 661 ttcaaacggc ctgtctcatc atggaaggcg ctgaatttac ggaaaacatt attaatggcg 721 tcgagcgtcc ggttaaagcc gctgaattgt tcgcgtttac cttgcgtgta cgcgcaggaa 781 acactgacgt tcttactgac gcagaagaaa acgtgcgtca aaaattacgt gcggaaggag 841 tgatgtaatg tctaaaggta aaaaacgttc tggcgctcgc cctggtcgtc cgcagccgtt 901 gcgaggtact aaaggcaagc gtaaaggcgc tcgtctttgg tatgtaggtg gtcaacaatt 961 ttaattgcag gggcttcggc cccttacttg aggataaatt atgtctaata ttcaaactgg
Размеры ДНК
Организмы Число пар оснований
Длина (м)
Фаги и вирусы 103 – 105 10-6
Бактерии 106 – 107 10-3
Дрожжи 107 – 108 10-2
Животные 109 – 1010 1
ДНК
• Функция: хранение генетической информации, наследственность
• СЛОВА:• Нуклеотиды
• Комплементарность
• Пурины и пиримидины
• Шаг спирали
• Широкая и узкая борозда
РНК
• мРНК - перенос информации от ДНК к белку
• хранение генетической информации (вирусы и фаги)
• рибозимы - катализ
• рРНК - структура (+ катализ)
• тРНК - трансляция
• регуляция
Отличие РНК от ДНК
OCH2
H1’
2’3’
4’
5’
OHO
PO3
C
N
CN
CH
CH
OH
OOCH2
H1’
2’3’
4’
5’
HO
PO3
C
NH
CN
CH
C
O
O
CH3
ДНК РНК
Однонитевая цепь
5’-accgaagccuugcg cgcaaggcuucggu-3’cgua gc
cgcaaggcuucggu-3’5’-accga
agccuugc
g
Однонитевая цепь
cgua gc
cgcaaggcuucggu-3’5’-accgaagccuugcg
Однонитевая цепь
cgua gc
cgcaaggcuucggu-3’
Шпилька
5’-accgaagccuugcgcgua gc
||||||||||||||
Более сложные структуры
Еще один тип пары: GU
Вторичная структура тРНК
Пространственная структура тРНК
Вторичная структура рРНК
Третичные взаимодействия
• Неканонические взаимодействия между неспаренными основаниями
• Взаимодействия между спиралями
Белки
• ферментативный катализ
• транспорт
• структура (цитоскелет и т.п.)
• передача сигнала
фосфолипиды
Вид биологической мембраны
Как читают ДНК?
M13E.coli
1. Разбивают на фраггменты
2. Клонируют в фаге M13 3. Получают много однонитевых ДНК
Как читают ДНК ?
Праймер
ДНК-полимераза
A
C
G
T
A*
A
C
G
T
A
C
G
T
A*
A
CT A
C
G
T
A*
A
CT
A*
G
Как читают ДНК ?
A*A*
A*A*
A*
-a-----a--------a--a---a-aa---aa-a------ ---------c-c--cc----c-c---------c-c---c- g-g-------g-------g--g--g--g-----------g ---tttt-t---tt---t----------tt-----ttt-- gagttttatcgcttccatgacgcagaagttaacactttcg
Восстановление последовательности
Фрагменты
Контиг
2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Центральная догма
Основные процессы
• Транскрипция
• Трансляция
• Репликация
Транскрипция =матричный синтез
РНК по ДНК
Транскрипция in vivo
Знаки препинания на ДНК
• Начало транскрипции – промотор
• Конец транскрипции – терминатор
Инициаторный комплекс
Промоторы
•recA cgttgatactgtatgagcatacagtataatgcta•rpsL attgacaccttttcggcatcgccctaaaatctga•aroF tgttgaaaactttactttatgtgttatcgtggca•lpdA ttttaaaaattgttaacaattttgtaaaatagta•cyoA tttacagtaatgtaaccttcccgtaaaatgtcac•uvrD aattggcatctctgacctcgctgatataatacct•atpI gttgaaatcacgggggcgcaccgtataatttagg•tonB ttgaatatgattgctatttgcatttaaaatgcat•rpsU tttacaaagcagcagcaattgcagtaaaattata•cirA cttgataattgttatcgtttgcattatcgtggtg•fur ttttcatttaggcgtggcaattctataatttatg•ampC attgtcacgctgattggtgtcgttacaatgacac•uvrB gtgatgaactgtttttttatccagtataatgaac•argC cttgacacacctctggtcatgatagtatgagtgt•rpmH cttgactccggagtgtacaattattacaatctgt•rplT gttaacgtttttaactttttaattagaatgtcac•gyrA tttacctcaaactgcgcggctgtgttataatgca
Промоторы
•recA ttgatactgtat---gagcatacagtataat•rpsL ttgacaccttttc--ggcatcgccctaaaat•aroF ttgaaaacttta---ctttatgtgttatcgt•lpdA tttaaaaattgtt--aacaattttgtaaaat•cyoA tttacagtaatgt--aaccttcccgtaaaat•uvrD ttggcatctctg---acctcgctgatataat•atpI ttgaaatcacgg---gggcgcaccgtataat•tonB ttgaatatgattgc-tatttgcatttaaaat•rpsU tttacaaagcagca-gcaattgcagtaaaat•cirA ttgataattgtta--tcgtttgcattatcgt•fur ttttcatttaggc--gtggcaattctataat•ampC ttgtcacgctga---ttggtgtcgttacaat•uvrB gtgatgaactgttt-ttttatccagtataat•argC ttgacacacct----ctggtcatgatagtat•rpmH ttgactccggagt--gtacaattattacaat•rplT ttaacgttttta---actttttaattagaat•gyrA tttacctcaaactgcgcggctgtgttataat
Гилберт-бокс(-35)
Прибноу-бокс(-10)
Промотор
Слабые промоторы• carB ttatcgagttaattgagcagtaccgtaaaac• nagB tttactggctaaa--ccagaaaacttatttt• ilvG ttgccagcccacgg-tcggtcgacttactgt• cysK atgtcattattt---cccttctgtatataga• smp ttgcttctggca---acattaagtctcaaat• amn gtgacatacta----tcggatgtgcggtaat• ileR atgccagcagag---ttttttatgcgttaat• fabB ttgttcggcgtac--aagtgtacgctattgt• dnaN atatcaaagaag---atttttcaaatttaat• argC tcgataaatggcg--gtaatttgtttttcat• araB ctgacgcttttt---atcgcaactctctact• sulA ttgtcactggatgt-actgtacatccataca• trpR gttactgatccgc--acgtttatgatatgct• dnaN ttgcaggaaaaact-ggtcaccatcgacaat• cspA ttgcatcacccgc--caatgcgtggcttaat• rpsU tcgcccctggaga--aagcctcgtgtatact• rpoH ttcacaagcttgcattgaacttgtggataaa
Lac - промотор
gcgcccaatacgcaaaccgcctctccccgcgcgttggccgattcattaatgcagctggca
cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct
cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtggaat
tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct
cggtacccggggatcctctagagtcgacctgcaggcatgcaagcttggcactggccgtcg
ttttacaacgtcgtgactgggaaaaccctggcgttacccaacttaatcgccttgcagcac
atccccctttcgccagctggcgtaatagcgaagaggcccgcaccgatcgcccttcccaac
agttgcgcagcctgaatggcgaatggcgcctgatgcggtattttctccttacgcatctgt
Lac - промотор
cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct
cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtggaat
tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct
Lac - промотор
cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct
cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtggAat
tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct
Lac - промотор
cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct
cactcattaggcaccccaggcTTtACActttatgcttccggctcgTATgtTgtgtggAat
tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct
Элонгация Транскрипции
ДНК
РНК
5’
pppA
pppApppC
pppU
pppU
pppG
pppC
Скорость транскрипции = 100 нукл./сек.
Терминация транскрипции
Инициация транскрипции у эукариот
Промоторная область – 1000 нуклеотидов
Факторы транскрипции (разные и много)
Энхансер (участок на ДНК)
Слова про транскрипцию
• Транскрипция• Инициация транскрипции - субъединица• Элонгация транскрипции• Терминация транскрипции • Промотор • Сайт связывания• Скорость транскрипции
Процессинг РНК(сплайсинг, кепирование, поладенилирование)
Ген кональбумина
интроны (7500 пн) 17 экзонов (2500 пн)
Бывают интроны более 1 млн нукл.
Механизм сплайсинга
Альтернативный сплайсинг
Альтернативный сплайсинг позволяет продуцировать с одного гена несколько вариантов белка
Слова
• Посттранскрипционная модификация РНК
• Кэпирование
• Полиаденилирование
• Сплайсинг
• Альтернативный сплайсинг
• Пре-мРНК
• мРНК
Трансляция = матричный синтез белка
Генетический код – соответствие нуклеотидной последовательности
аминокислотной
• триплетный
• неперекрывающийся
• вырожденный
Универсальный генетический кодA T G C
A AAA lys ATA Ile AGA Arg ACA Thr
AAT Asn ATT Ile AGT Ser ACT Thr
AAG Lys ATG Met AGG Arg ACG Thr
AAC Asn ATC Ile AGC Ser ACC Thr
T TAA *** TTA Leu TGA *** TCA Ser
TAT Tyr TTT Phe TGT Cys TCT Ser
TAG *** TTG Leu TGG Trp TCG Ser
TAC Tyr TTC Phe TGC Cys TCC Ser
G GAA Glu GTA Val GGA Gly GCA Ala
GAT Asp GTT Val GGT Gly GCT Ala
GAG Glu GTG Val GGG Gly GCG Ala
GAC Asp GTC Val GGC Gly GCC Ala
C CAA Gln CTA Leu CGA Arg CCA Pro
CAT His CTT Leu CGT Arg CCT Pro
CAG Gln CTG Leu CGG Arg CCG Pro
CAC His CTC Leu CGC Arg CCC Pro
генетический код митохондрий млекопитающихA T G C
A AAA lys ATA Met AGA *** ACA Thr
AAT Asn ATT Ile AGT Ser ACT Thr
AAG Lys ATG Met AGG *** ACG Thr
AAC Asn ATC Ile AGC Ser ACC Thr
T TAA *** TTA Leu TGA Trp TCA Ser
TAT Tyr TTT Phe TGT Cys TCT Ser
TAG *** TTG Leu TGG Trp TCG Ser
TAC Tyr TTC Phe TGC Cys TCC Ser
G GAA Glu GTA Val GGA Gly GCA Ala
GAT Asp GTT Val GGT Gly GCT Ala
GAG Glu GTG Val GGG Gly GCG Ala
GAC Asp GTC Val GGC Gly GCC Ala
C CAA Gln CTA Leu CGA Arg CCA Pro
CAT His CTT Leu CGT Arg CCT Pro
CAG Gln CTG Leu CGG Arg CCG Pro
CAC His CTC Leu CGC Arg CCC Pro
Митохондрии дрожжей A T G C
A AAA lys ATA Met AGA Arg ACA Thr
AAT Asn ATT Ile AGT Ser ACT Thr
AAG Lys ATG Met AGG Arg ACG Thr
AAC Asn ATC Ile AGC Ser ACC Thr
T TAA *** TTA Leu TGA Trp TCA Ser
TAT Tyr TTT Phe TGT Cys TCT Ser
TAG *** TTG Leu TGG Trp TCG Ser
TAC Tyr TTC Phe TGC Cys TCC Ser
G GAA Glu GTA Val GGA Gly GCA Ala
GAT Asp GTT Val GGT Gly GCT Ala
GAG Glu GTG Val GGG Gly GCG Ala
GAC Asp GTC Val GGC Gly GCC Ala
C CAA Gln CTA Thr CGA Arg CCA Pro
CAT His CTT Thr CGT Arg CCT Pro
CAG Gln CTG Thr CGG Arg CCG Pro
CAC His CTC Thr CGC Arg CCC Pro
Thr
Митохондрии дрозофилыA T G C
A AAA lys ATA Met AGA Ser ACA Thr
AAT Asn ATT Ile AGT Ser ACT Thr
AAG Lys ATG Met AGG Ser ACG Thr
AAC Asn ATC Ile AGC Ser ACC Thr
T TAA *** TTA Leu TGA Trp TCA Ser
TAT Tyr TTT Phe TGT Cys TCT Ser
TAG *** TTG Leu TGG Trp TCG Ser
TAC Tyr TTC Phe TGC Cys TCC Ser
G GAA Glu GTA Val GGA Gly GCA Ala
GAT Asp GTT Val GGT Gly GCT Ala
GAG Glu GTG Val GGG Gly GCG Ala
GAC Asp GTC Val GGC Gly GCC Ala
C CAA Gln CTA Leu CGA Arg CCA Pro
CAT His CTT Leu CGT Arg CCT Pro
CAG Gln CTG Leu CGG Arg CCG Pro
CAC His CTC Leu CGC Arg CCC Pro
Нестандартный код
• Митохондрии
• Хлоропласты
• Микоплазмы
• Простейшие
• Всего известно 23 таблиц
Действующие лица• Аминоацил-тРНК-синтетазы –
осуществляют декодирование• Транспортные РНК (тРНК) – посредник,
переносит аминокислоту к кодону• Матричная РНК (мРНК) – промежуточный
носитель информации• Рибосомы – осуществляют матричный
синтез• Факторы – белки, которые помогают
рибосоме (в частности снабжают процесс энергией –GTP)
Транспортная РНК
Аминоацил-тРНК-синтетаза и тРНК
Рибосома
Состав рибосомы
• Две субчастицы: 30S и 50S• Рибосомная РНК (рРНК):
– 5S– 16S– 23S
• Около 50 белков
Рибосомные гены многократно дуплицированы
Структура рибосомы (малая субчастица)
Инициация трансляции
f-Met
Инициаторный кодон
• В бактериях бывают ATG (Met) и GTG (Val)
• В эукариотах только ATG (Met)
• Всегда начинается с f-Met :
CNH
O
CH
CH2
S
CH3
CH
R
NHC
O
H
Где начинается трансляция? прокариоты
dnaN ACATTATCCGTTAGGAGGATAAAAATGgyrA GTGATACTTCAGGGAGGTTTTTTAATGserS TCAATAAAAAAAGGAGTGTTTCGCATGbofA CAAGCGAAGGAGATGAGAAGATTCATGcsfB GCTAACTGTACGGAGGTGGAGAAGATGxpaC ATAGACACAGGAGTCGATTATCTCATGmetS ACATTCTGATTAGGAGGTTTCAAGATGgcaD AAAAGGGATATTGGAGGCCAATAAATGspoVC TATGTGACTAAGGGAGGATTCGCCATGftsH GCTTACTGTGGGAGGAGGTAAGGAATGpabB AAAGAAAATAGAGGAATGATACAAATGrplJ CAAGAATCTACAGGAGGTGTAACCATGtufA AAAGCTCTTAAGGAGGATTTTAGAATGrpsJ TGTAGGCGAAAAGGAGGGAAAATAATGrpoA CGTTTTGAAGGAGGGTTTTAAGTAATGrplM AGATCATTTAGGAGGGGAAATTCAATG
Где начинается трансляция? прокариоты
dnaN ACATTATCCGTTAGGAGGATAAAAATGgyrA GTGATACTTCAGGGAGGTTTTTTAATGserS TCAATAAAAAAAGGAGTGTTTCGCATGbofA CAAGCGAAGGAGATGAGAAGATTCATGcsfB GCTAACTGTACGGAGGTGGAGAAGATGxpaC ATAGACACAGGAGTCGATTATCTCATGmetS ACATTCTGATTAGGAGGTTTCAAGATGgcaD AAAAGGGATATTGGAGGCCAATAAATGspoVC TATGTGACTAAGGGAGGATTCGCCATGftsH GCTTACTGTGGGAGGAGGTAAGGAATGpabB AAAGAAAATAGAGGAATGATACAAATGrplJ CAAGAATCTACAGGAGGTGTAACCATGtufA AAAGCTCTTAAGGAGGATTTTAGAATGrpsJ TGTAGGCGAAAAGGAGGGAAAATAATGrpoA CGTTTTGAAGGAGGGTTTTAAGTAATGrplM AGATCATTTAGGAGGGGAAATTCAATG
Последовательность Шайна-Дальгарно (SD)
Где начинается трансляция? Эукариоты
• Как правило, первый ATG-кодон. Иногда – второй, редко -третий
Элонгация трансляции
Цикл элонгации трансляции
Терминация трансляции
Сопряжение транскрипции и трансляции у прокариот
РНК полимераза
Рибосома
Сопряжение транскрипции и трансляции у прокариот
Перенос информации у эукариот
Ядро
РНК полимераза
Интрон
ЭкзонПре-мРНК
Вырезанный интрон
Сплайсосома
мРНК
Рибосомы
Полисомы
Полисомы
Супрессорные тРНК
• т-РНК с антикодоном к стоп-кодону
Загадка
• А что, если мРНК кончилась, а стоп-кодон не найден?
Кодоны, которые надо знать
• Стартовый (инициаторный)
• Дополнительные старт-кодоны GTG,TTG
• Стоп-кодоны
Рамка считывания
5’gagttttatcgcttccatgacgcagaagtt5’gagttttatcgcttccatgacgcagaagtt E F Y R F H D A E V5’gagttttatcgcttccatgacgcagaagtt S F I A S M T Q K5’gagttttatcgcttccatgacgcagaagtt V L S L P * R R S ctcaaaatagcgaaggtactgcatcttcaa5’ H K I A E M V Y F N ctcaaaatagcgaaggtactgcatcttcaa5’ T K D S G H R L L ctcaaaatagcgaaggtactgcatcttcaa5’ N * R K G S T S T
5’gagttttatcgcttccatgacgcagaagtt
Открытая рамка (ORF)Рамка от старт-кодона до стоп-кодона
gagttttatcgcttccatgacgcagaagttaacactttcggatatttctgatgagtcgaaaaattatcttgataaagcaggaattactactgcttgtttacgaattaaatcgaagtggactgctggcggaaa ATG aga aaa ttc gac cta tcc ttg cgc agc tcg aga agc tct acc ttt gcg acc ttt cgc cat caa cta acg att ctg tca aaa act gac gcg ttg gat gag gag aag tgg ctt aat atg ctt ggc acg ttc gtc aag gac tgg ttt aga tat gag tca cat ttt gtt cat ggt aga gat tct ctt gtt gac att tta aaa gag cgt gga tta cta tct gag tcc gat gct gtt caa cca cta ata ggt aag aaa tca TGAgtcaagttactgaacaatccgtacgtttccagaccgctttggcctctattaagctcattc aggcttctgccgttttggattTAAccgaag ATG att tcg att ttc TGAcgagta acaaagtttggattgctactgaccgctctcgtgctcgtcgctgcgttgaggcttgcgttt ATG gta cgc tgg act ttg tgg gat acc ctc gct ttc ctg ctc ctg ttg agt tta ttg ctg ccg tca ttg ctt att ATG ttc atc ccg tca aca ttc aaa cgg cct gtc tca tca tgg aag gcg ctg aat tta cgg aaa aca tta tta ATG gcg tcg agc gtc cgg tta aag ccg ctg aat tgt tcg cgt tta cct tgc gtg tac gcg cag gaa aca ctg acg ttc tta ctg acg cag aag aaa acg tgc gtc aaa aat tac gtg cgg aag gag TGAtgtaatgtcTAAaggTAAaaaacgttctggcgctcgccctggtcgtccgcagccgttgcgaggtacTAAaggcaagcgTAAaggcgctcgtctttggtatgtaggtggtcaacaattttaattgcaggggcttcggccccttacttgaggataaattatgtcTAAtattcaaactgg
Слова
• Трансляция• Генетический код• Антикодоновая петля и Акцепторный
стебель тРНК• Заряженная (аминоацелированная) тРНК• Матричная РНК• Сайт связывания рибосом (RBS)• Старт-кодон(ы) и Стоп-кодоны • Первый остаток в белке• Терминация трансляции• Рамка считывания• ORF
Репликация ДНК
Репликация ДНК (Мезельсон-Сталь, 1958)
Инициация репликации ДНК
Матричный ступенчатый синтез ДНК
ДНК-полимераза III
ДНК-полимераза III
Проблема полярности; фрагменты Окадзаки
Еще про репликацию
• Размеры фрагментов Оказаки = 1..2 т.н.п
• Скорость репликации – около 1000 пар оснований в секунду.
• Количество вилок до 6
Варианты репликации
Хромосома прокариот
Хромосома эукариот
Теломера
• Хромосома эукариот линейная
• Репликация начинается с праймера
• При каждой репликации конец хромосомы укорачивается
• Клетка человека может делиться 42 раза
ЗАГАДКА
Слова• Репликация ДНК• Направление синтеза новой ДНК• Инициация репликации• Праймер• Репликационная вилка• Фрагменты Оказаки• Репликационная вилка• Репликация в прокариотах• Репликация в эукариотах• Репликация типа катящегося колеса
Рекомбинация
Структура Холидея
Ник
Транспозиция
Выщепление
Интеграция в другое место
Ретропозиция и ретровирусы
Обратная транскрипция
Итреграция
РНК
ДНК
Хромосома
РНК
Транскрипция
кДНК
ДНК
Транскрипция
СплайсингПре-мРНКЗрелая РНК
Обратная транскрипция
Комплементарная ДНК,кДНК, cDNA.ДНК без интронов
Другие процессы
• Трансформация
• Трансдукция
• Репарация
• Редактирование РНК
3.Регуляция
Уровни регуляции
• Структура хроматина• Модификация ДНК• Транскрипция• Сплайсинг• Стабильность мРНК• Трансляция• Стабильность белка• Модификация белка• Ингибирование белка
Регуляция транскрипции у прокариот
• Фактор транскрипции: взаимодействие с РНК-полимеразой
– репрессоры
– активаторы
• Лиганд (корепрессор, эффектор):
– способствует/препятствует связыванию с ДНК
Регуляция транскрипции trp оперона
Репрессор TrpR - ДНК
Репрессор TrpR – ДНК (модель)
Репрессор TrpR - триптофан
Почему димер?
Концентрация лигандаЭф
фек
тив
но
сть
ре
пр
есси
и
Концентрация лигандаЭф
фек
тив
но
сть
ре
пр
есси
и
Мономер Димерcgtagtagctattacttgttatagctactacgcgtagtagctcttaccagtgatagctaccacgcgtaacagcaattacgcgtagtagctattacgcgtgatagctactacacgtaatagctattacg
Палиндром – самокомплементарная последовательность
Механизмы действия• Связывается с оператором• Закрывает промотор• Меняет структуру ДНК• Взаимодействует с РНК полимеразой
Область действия оператора
• Несколько совместно транскрибируемых генов (оперон)
Примеры
• триптофановый репрессор – биосинтез триптофана – связан с ДНК при наличии триптофана
• лактозный репрессор– катаболизм (использование) лактозы– связан с ДНК при отсутствии лактозы
• арабинозный активатор– катаболизм (использование) арабинозы– связан с ДНК при наличии арабинозы
Катаболитная репрессия
• CRP– активатор генов
катаболизма глюкозы– репрессор генов
катаболизма других сахаров
• Локальные активаторы и репрессоры– арабинозный активатор– лактозный репрессор
Эффектор необязательно вещество
• Повышение температуры (тепловой шок)• Понижение температуры (холодовой шок)• Повреждение ДНК• Перенаселенность• Общий стресс (например, голод)• Окислительный стресс• Осмотическое давление
Примеры
• Концентрация Fe2+ говорит о том, что бактерия находится внутри организма и пора включать патогенность
• Перенаселенность V.Fisheri в световом органе удильщика является сигналом для свечения.
Отрицательная обратная связь
промоторы
оператор
Ген-репрессор Метаболические гены
Активация
репрессия
Регуляция фага λ
cro
cI
Регуляция трансляции
5’
5’
Рибосома
AUGSD
АнтисмысловаяАнтиСенс РНК 5’
Регуляция транскрипции у эукариот
Передача сигнала у эукариот• Рецепторы –
специфичность• Каскад –
усиление• Сеть –
объединение• Адаптация -
затухание
Генная сеть