1631210421-891ddcdbaeed3d72448339ed7dc8790d (558192), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Это осуществляется с помощь ДНКлигазы.МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ДНК-ЛИГАЗЫНепосредственная реакция фосфата донора с ОН-группой акцептора с образованием новой фосфодиэфирной связи термодинамическинеблагоприятна. Необходимо активировать фосфат. Это достигается превращением фосфата в ангидрид с остатком рА. Донором рА в случаеэукариот и вирусов является АТР, а у бактерий NAD+. В реакции аденилирования принимает участие остаток лизина.ПОСТРЕПЛИКАЦИОННАЯ МОДИФИКАЦИЯ ДНК.Контроль экспрессии генов через модификацию нуклеиновой кислоты.Существует несколько уровней контроля активации генов.
Один из них - модификация ДНК. Подобному изменению подвергаются гены,которые необходимо выключить в конкретном типе клеток, и оно должно быть таким, чтобы ДНК не теряла способности копироваться приделении клетки. Тогда эта модификация сохранится и в дочерней клетке, и в ней ген тоже будет выключен. В настоящее время известнамодификация ДНК, не нарушающая кодирование и копирование. Это - метилирование, присоединение к одному из четырех азотистыхоснований, цитозину, метильной группы (–СH3). Метилируется при этом не любой цитозин, а лишь тот, что находится в составе динуклеотидаCG.
В ДНК позвоночных животных такие динуклеотиды встречаются нечасто, и более половины их бывают метилированы специальнопредназначенным для этого ферментом - ДНК-метилтрансферазой. Важно, что СH3-модификация копируется при удвоении ДНК. Если настарой цепи ДНК есть метилированные цитозины, фермент присоединяет метильные группы к таким же основаниям и на вновьсинтезируемой цепи.
Благодаря этому модификация передается в клеточных поколениях, т.е. сохраняется информация о том, что данный гендолжен быть выключен. Т.о. при размножении сохраняется распределение метилированных цитозинов по ДНК (подобные распределения частоназывают паттернами (от англ. pattern – выкройка, узор).DNMT – ДНК-метилтрансферазаОдна из задач биоорганики – разработка для лечения эпигенетических терапевтических агентовНарушение метилирования ДНК и искажение других эпигенетических сигналов приводят кпреждевременному старению и таким заболеваниям, как рак, диабет, астма, различныетяжелые психические расстройства и др.Гипометилирование ДНК в аберрантно метилированных генах, присутствующее и врегуляторном цикле нормальных клеток, их дифференциации и клеточной смерти, можетвызывать реэкспрессию гена и восстановление свойств подавления опухолевого роста усамих раковых клеток.
Разработка мишеней для лекарственных агентов с целью подавленияфункций эффекторных энзимов, модифицирующих хроматин, открывает новые горизонтыдля лечения рака.Большие надежды возлагаются сегодня на направленное ингибирование активности генов,отвечающих за раковую трансформацию клеток и метастазирование. Одна из задач, которыерешают биоорганики – разработка ингибиторов метилирования ДНК.Метилтрансферазы ДНК могут представлять мишени для эпигенитической терапии.Метилирование ДНК — это один из механизмов регуляции активности генов. Чаще всегометилированию подвергаются остатки цитозина в составе динуклеотида CpG. Причемметилируются цитозины обеих комплементарных цепей ДНК. С этими структурами в геномепотом могут связываться белки, привлекающие ферменты, способные переводить хроматин внеактивное состояние, отчего уровень экспрессии генов в этих областях снижается.Распределение таких сайтов по геному, а также сам процесс метилирования и его снятия,важно изучать сразу по многим причинам.
Показано, что механизм метилированиязадействован в геномном импринтинге, инактивации Х-хромосомы, подавлении активностимобильных генетических элементов и канцерогенезе. Также уже какое-то время ясно, чтопрофиль метилирования ДНК меняется с возрастом. Однако пока что нет полной ясностиотносительно того, как и почему в определенных ситуациях метилируются те или иные CpGсайты, хотя существуют методы полногеномного анализа распределения метилированныхнуклеотидов.Метилирование ДНК – биохимическая природа наследуемых эпигенетических сигналов.Нарушение метилирования ДНК и искажение других эпигенетических сигналов приводят к преждевременномустарению и таким заболеваниям, как рак, диабет, астма, различные тяжелые психические расстройства и др.Необходимо знать: какие участки ДНК подвергаются метилированию!Метилирование ДНК – первый материальный химически идентифицированный и расшифрованныйэпигенетический сигнал.
Сегодня доподлинно известно, что метилирование ДНК в клетке – не пустяк: оноконтролирует все! генетические процессы, в том числе и такие, как транскрипция, репликация, рекомбинация,транспозиция генов, репарация, инактивация Х-хромосомы (половая дифференцировка). Не удивительно, что кизучению этой относительно небольшой энзиматической модификации генома сейчас прикован очень большойинтерес многих исследователей мира: молекулярных биологов, биохимиков, генетиков, медиков, а такжебиооргаников.Появление остатков 5-метилцитозина (m5C) в ДНК существенно сказывается на взаимодействии ДНК с разными,в том числе и регуляторными, белками.
Часто метилирование ДНК блокирует связывание ДНК с такими белкамии препятствует транскрипции генов, а иногда оно наоборот является обязательным условием для связываниябелков. Существуют даже специальные m5CрG ДНК связывающие белки. Связывание таких белков с ДНКаранжирует весь ансамбль белков транскрипционного аппарата и необходимо для его активности.
Таким образом,метилирование ДНК может служить сигналом как позитивного, так и негативного контроля за активностьюгенов.Метилирование ДНК у эукариот видо- и тканеспецифично, оно контролируется гормонами, изменяется свозрастом и является одним из механизмов клеточной и половой дифференцировки. Метилирование ДНКконтролирует все генетические процессы (репликация ДНК, репарация, рекомбинация, транскрипция и др.).Нарушение метилирования ДНК и искажение других эпигенетических сигналов приводят к преждевременномустарению и таким заболеваниям, как рак, диабет, астма, различные тяжелые психические расстройства и др.Профиль метилирования ДНК изменяется при канцерогенезе, служит надежным диагностическим признакомразных форм рака уже на ранних этапах канцерогенеза. Эпигенетические параметры имеют первостепенноезначение для расшифровки механизмов сомаклональной изменчивости, характеристики и идентификации клонови клеточных культур (стволовые клетки) и их направленной дифференцировки.
Целенаправленное изменениеметилирования ДНК служит эффективным биотехнологическим средством активации экспрессии генов запасныхбелков семян у растений и, например, наследуемого увеличения белковости зерна пшениц.Необходимость выяснения какова химическая и биологическая специфичностьметилирования ДНК у эукариотических организмов высветила перед биоорганиками важнуюзадачу: разработать подход для выявления участков в ДНК, которые подвергаютсяметилированию.БИОСИНТЕЗ РНК (ТРАНСКРИПЦИЯ)ДНК является носителем информации о структуре всего набора белков,характерных для определенного вида живого организма, т.е.
в ней закодированаинформация обо всех аминокислотных последовательностях белков данногоорганизма. Но сборкой белков из аминокислот ДНК непосредственно не управляет.Для этого существуют посредники в виде молекул РНК, которые синтезируютсяпри непосредственном участии ДНК. Эти РНК принято обозначать как мессенджерРНК, сокращенно мРНК (messenger – посыльный). Такие молекулыкомплементарны определенному участку одной из нитей ДНК, несущемуинформацию о структуре какого-либо из подлежащих синтезу белков.Синтез РНК на ДНК-матрице называется транскрипцией.
Образованныепервичные транскрипты мРНК, тРНК, рРНК комплементарны матричной цепиДНК (3’,5’-цепь).Субстратами и источниками энергии для синтеза РНК являютсярибонуклеозидтрифосфаты – NTP (ATP, GTP, CTP, UTP).Катализируют синтез РНК ферменты РНК-полимеразы. В ядрах эукариотобнаружены 3 специализированные РНК-полимеразы: РНК-полимераза I,синтезирующая пре рРНК; РНК-полимераза II, ответственная за синтез мРНК;РНК-полимераза III, синтезирующая пре-тРНК и ряда других небольших РНК(малые ядерные РНК или small nuclear, snРНК), необходимых для некоторых другихпроцессов.РНК-полимераза – фермент состоящий из нескольких субъединиц, имеющийнесколько центров связывания регуляторных факторов. У эукариот РНКполимеразы не узнают непосредственно промоторы.
Это взаимодействиеопосредовано дополнительными белками, известными под общим названиемфакторы транскрипции. Для каждой из трех РНК-полимераз имеется свой наборфакторов транскрипции, в связи с чем их обозначают TFI, TFII, TFIII ссоответствующими большими латинскими буквами (например, TFIIA, TFIIB).В процессе транскрипции различают три стадии: инициацию, элонгацию итерминацию.ЭТАПЫ ТРАНСКРИПЦИИОбласть связывания (специфическая последовательность ДНК) РНКполимеразы с матрицей называется промотором.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
