НК

МЕХАНИЗМЫ СТАБИЛЬНОСТИ ГЕНОМА

1.УРОВНИ И МЕХАНИЗМЫ

1.1.ТОЧНОСТЬ МАТРИЧНЫХ СИНТЕЗОВ: вероятность ошибки при синтезе ДНК - 10-9, РНК и белка - 10-4, обратной транскрипции - 10-3 (случайного запуска межконтинентальных ракет - 10-5);

1.2.ТРУДНОДОСТУПНОСТЬ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ

МУТАГЕНОВ: «отгороженность» плазматической и ядерной мембранами, экранирование белками хроматина (ДНК «спрятана,как Кащеева смерть»); 1.3. КОНТРОЛЬ ГЕНОМА И СИСТЕМЫ РЕПАРАЦИИ; 1.4. СИСТЕМА ИММУНИТЕТА - ВЫЯВЛЕНИЕ

И УСТРАНЕНИЕ ЧУЖЕРОДНЫХ БЕЛКОВ (НА ПОВЕРХНОСТИ КЛЕТОК И В МЕЖКЛЕТОЧНЫХ ЖИДКОСТЯХ).

2.РЕЗУЛЬТАТЫ

2.1.ОГРАНИЧЕНИЕ МУТАЦИЙ;

2.2.СНИЖЕНИЕ РИСКА ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ТРАНСФОРМАЦИЙ;

2.3.ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ МЕЖВИДОВЫХ СКРЕЩИВАНИЙ;

2.4.УСТОЙЧИВОСТЬ К ИНВАЗИИ.

21

Молекулярные механизмы изменчивости (генетического разнообразия)

1.Мутации

Как правило, приводят к патологии, снижают жизнеспособность.

2.Одиночные и олигонуклеотидные генетические полиморфизмы (ОНП)

ОНП обнаружены в большинстве генов (93 %) и определяют большинство фенотипических вариантов, многообразие организмов. ОНП особенно много в генах иммунной системы и меньше всего в половых хромосомах. Они связаны с этносом, климатогеографическими условиями, питанием, могут приводить к болезням (гены предрасположенности) и определять реакции на лекарства.

3.Перестройки (реорганизации)

3.1.Транспозиции

3.2.Рекомбинации

3.3.Интеграция в геном кДНК

3.3.1.Клеточных - амплификация генов (особенно при эмбриональном развитии);

3.3.2.Вирусных - «мина замедленного действия» Нестабильность ДНК увеличивается с возрастом, особенно при преждевременном старении (прогерии).

22

Негенетические мута- и канцерогенные факторы

1.Физические

1.1.Ионизирующееизлучение(Нобелевскаяпремия

1946 г.),УФЛ

1.2.Высокая tо

2.Химические

2.1.По механизму действия: а) Алкиляторы

б) Прооксиданты (для ДНК МХ>ядра)

2.2.По необходимости активации:

а) Прямые б) Непрямые (проканцероген → канцероген)

3.Биологические

3.1.Вирусы (гепатитов В и С → рак печени, папилломы → рак шейки матки) (Нобелевская премия 1966 г)

3.2.Бактерии (Helicobacter pylori)

3.3.Глисты (шистосомоз - бильгарциоз)

3.4.Неправильное питание (избыток маринадов, солений, копченостей, жира; дефицит пищевых волокон,каротинов,витаминов С,Е,А)

3.5.Хроническое воспаление

3.6.Гиперплазия

3.7.Стресс

23

РЕПАРАЦИЯ ДНК

1.МЕХАНИЗМЫ

1.1.КОНТРОЛЬ ОШИБОК

1.2.ПРЯМАЯ РЕПАРАЦИЯ - устранение некоторых мутаций(восстановлениепероксидов, деалкилированиегуанина,воссоединение концов при одноцепочечных разрывах).

1.3.РЕПАРАЦИЯ С ВЫРЕЗАНИЕМ ПОВРЕЖДЕННЫХ ОСНОВАНИЙ ИЛИ НУКЛЕОТИДОВ.

1.4.РЕПАРАЦИЯ НЕПРАВИЛЬНОГО СПАРИВАНИЯ - узнавание еще неметилированной дочерней цепи и вырезание из нее участка ДНК с ошибкой.

1.5.ЗАПОЛНЕНИЕ БРЕШИ ДНК-ПОЛИМЕРАЗОЙ И ДНК-ЛИГАЗОЙ (при вариантах 1.3 и 1.4). АДФ-рибозилирование важно для репарации.

1.6.УЧАСТИЕ ПОЛИ(АДФ-РИБОЗА)ПОЛИМЕРАЗЫ

2.ЗНАЧЕНИЕ:

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ГЕНОМА (ДНК - единственная репарируемая молекула), СНИЖЕНИЕ РИСКА НАСЛЕДСТВЕННЫХ БОЛЕЗНЕЙ И РАКА. Особенно важна репарация для человека ввиду большой продолжительности жизни.В МХ репарации ДНК нет.

3.ПАТОЛОГИЯ

3.1.ПИГМЕНТНАЯ КСЕРОДЕРМИЯ - УЧАЩЕНИЕ (в 1500 раз) РАКА КОЖИ от ультрафиолетового облучения (дефект механизма 1.3).

3.2.НАСЛЕДСТВЕННЫЙ НЕПОЛИПОЗНЫЙ РАК ТОЛСТОЙ КИШКИ (дефект механизма 1.4).

24

КЛОНИРОВАНИЕ

МЛЕКОПИТАЮЩИХ

(1997)

(клон - совокупность идентичных и имеющих одинаковое происхождение клеток и организмов)

1.ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ: энуклеация стимулированной гормонами яйцеклетки (от животного No 1) - перенос в нее ядраотгенетическогородителя(животногоNo2)-пересадкав матку приемной,или суррогатной матери (животного No 3).В 2001г.-первыйклонированныйсамец(ядроизфибробласта). Показанона5-7видах.

2.ВОЗМОЖНОСТИ: воспроизведение генетической материилиотца-клонированиеорганизма; потенциальное бессмертие клона; решение многих важных проблем (дифференциация клеток; точное измерение роли наследственности и среды для любой структуры и/или функции); получение любого эмбрионального материала для аутоклеточной и аутотканевой терапии.

3.ОГРАНИЧЕНИЯ-серьезныеэтическиеисоциальные проблемы.

4.ТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ КЛОНИРОВАНИЕ - до-

бавление на ранних этапах к развивающимся in vitro эмбриональным стволовым клеткам факторов дифференциации, вызывающих переход в специализированные типы клеток. Их целесообразно использовать для клеточной терапии.

25

МАЛЫЕ НЕКОДИРУЮЩИЕ РНК (мнкРНК)

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ: РЕГУЛЯЦИЯ И КАТАЛИЗ

1.МАЛЫЕЯДЕРНЫЕРНК–РИБОЗИМЫ(90-300НУКЛЕ-

ОТИДОВ), НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ СПЛАЙСИНГА И ПРО-

ЦЕССИНГА мРНК; МАЛЫЕ ЯДРЫШКОВЫЕ РНК – ДЛЯ ПРОЦЕССИНГА ПРО-рРНК в рРНК.

2.МАЛЫЕ РНК ЦИТОЗОЛЯ (19-27, ЧАЩЕ 19-23

НУКЛЕОТИДА):

2.1.МАЛЫЕ ВРЕМЕННЫЕ РНК РЕГУЛИРУЮТ ЭМБРИОНАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ НА УРОВНЕ РНК,

2.2.МИКРОРНК УЧАСТВУЮТ В РЕГУЛЯЦИИ ГЕНОВ И КОНТРОЛЕ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ КЛЕТОК – СВЯЗЫВАЮТ И РЕПРЕССИРУЮТ мРНК, ИНГИБИРУЮТ ИХ ТРАНСКРИПЦИЮ И ТРАНСЛЯЦИЮ.

2.3.КОРОТКИЕ ИНТЕРФЕРИРУЮЩИЕ РНК,

ОБРАЗУЮЩИЕСЯ ИЗ ДВУСПИРАЛЬНЫХ РНК,

Это – врожденный механизм защиты от инвазии чужеродных (особенно вирусных) генов, а в эксперименте – метод изучения функции генов.

2.2+2.3 РНК, а также рибозимы, олигодезоксинуклеотиды, ДНКзимы – природные генетические ингибиторы и потенциальные лекарства (против ВИЧ, гепатита С, воспалений, гематологических болезней и рака).

27

Структура тРНК

(Нобелевская премия 1968 г.)

(фак.)

28

Сплайсинг про-РНК

30