Материал: Biokhimia_v_risunkakh

II. Репарация

Передача генетической информации в неискаженном виде - важнейшее условие сохранения вида. Это обеспечивается за счет комплементарности. Однако, возможны как ошибки репликации, так и неблагоприятное действие окружающей среды (радиация, УФ-облучение, химические агенты).

Cуществует специальная система мониторинга точности спаривания нуклеотидов, причем осуществляется двойная проверка:

-при включении ДРН в растущую цепь;

-после включения ДРН путем удаления ошибочных нуклеотидов (ошибки происходят

не чаще, чем 1 раз на 10 пар оснований).

Причины спонтанных нарушений

  ошибки репликации

  депуринизация вследствие непрочности N-гликозидной связи в пуринах   дезаминирование (Ц У, А Г, Г Х)

Причины индуцированных нарушений

  алкилирование азотистых оснований (алкилирующие агенты применяются как ингибиторы новообразований)

образование  сшивок - пиримидиновых димеров между соседними основаниями (тимином) под действием УФ-облучения

130

В клетке действует несколько систем репарации, позволяющих сохранить генетическую информацию. Нарушение работы таких систем приводит к заболеваниям, например, к пигментной ксеродермии – аутосомно-рецессивному наследственному заболеванию. Существует две основные клинические формы проявления этого заболевания: одна сопровождается дегенеративными изменениями в глазах и коже, а другая, кроме того, характеризуется неврологической дегенерацией. Тяжелым осложнением этого заболевания является рак кожи. Причины развития пигментной ксеродермии связывают с дефектами ферментов репарации

Изменения генетической программы ДНК клеток называются мутациями. Различают хромосомные мутации (изменение числа хромосом, хромосомные абберации) и молекулярные или генные мутации.

Генные мутации - это наследуемые изменения первичной структуры ДНК, которые ведут либо к прекращению синтеза белка, либо к синтезу измененного, дефектного белка.

Мутации в регуляторных участках оперона ведут к нарушению регуляции или прекращению синтеза ДНК.

Существуют следующие варианты генных мутаций:   Транзиция - замена пар оснований

  Миссенс-мутация - приводит к изменению смысла кодона при замене нуклеотида, а, значит, к синтезу измененного белка. Например, серповидноклеточная анемия: кодон, отвечающий за включение глу в цепь гемоглобина, превращается в кодон вал.

Замена одного нуклеотида не всегда ведет к изменению смысла кодона (т.к. код вырожденный) - такое изменение ДНК фенотипически не проявляется.

  Нонсенс-мутация - в результате замены образуется один из терминирующих кодонов, при этом синтез белка прекращается и образуется незавершенный белок.

  Делеция - выпадение одной пары или групп оснований

  Вставка одной пары или групп оснований. Эти мутации могут быть как с изменением рамки считывания (выпадение или вставка одного или двух нуклеотидов), что ведет к синтезу бессмысленного белка, так и без изменения рамки считывания (три нуклеотида) - синтезируется белок, укороченный на 1 аминокислоту.

  Изменение местоположения отдельных участков ДНК.

131

IV. Молекулярные основы транскрипции

Транскрипция - это синтез всех видов РНК по матрице ДНК, осуществляемый ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой.

работы которых необходимы: матрица – двуцепочечная ДНК, субстраты - АТФ, ГТФ, УТФ, ЦТФ (они же используются как источники энергии), ионы магния.

РНК-полимераза узнает промотор,

Принципиально важным является расстояние между этими участками. Оно колеблется от 16 до 19 п.н. Искусственное увеличение этого расстояния до 20 п.н. или уменьшение его до 15 п.н. приводит к тому, что РНКполимераза не узнает испорченный промотор.

Для связывания G-фактора РНК-полимеразы с ДНК (сайт инициации) служит « - 35 последовательность» из 6 нуклеотидов, а расплетение двух цепей ДНК происходит в «Pribnowbox», т.е. – «- 10 последовательности». В этих участках много пар А::::Т, между которыми только две водородные связи, поэтому цепи ДНК легко расходятся («плавятся»).

Промоторы эукариот содержат участки, которые не только указывают место начала транскрипции, но и базовую частоту этого процесса.

Большинство генов эукариот содержит в своем промоторном участке специфические последовательности матричной ДНК, которые усиливают (энхансеры) или ослабляют (сайленсеры) уровень экспрессии соответствующих структурных генов, влияя на активность транскрипции, т.е. на количество синтезируемых молекул мРНК и на скорость их образования.

Энхансеры могут повышать эффективность транскрипции генов, на которые они влияют, в десятки и сотни раз. Установлены нуклеотидные последовательности энхансеров для ряда ферментов (алкогольдегидрогеназы, химотрипсина), гормонов (инсулина), иммуноглобулинов.

Для транскрипции требуется не только РНК-полимераза, но и другие белки – основные факторы транскрипции. У эукариот таким фактором является ТАТА-связывающий белок, который взаимодействует с ТАТА-последовательностью (ТАТА-боксом). В этот

активироваться после взаимодействия с определенными веществами, напрмер, гормонами.

134