Transcript скачати
Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія Регуляція біосинтезу білка у прокаріот за теорією Жакоб і Моно. Особливості біосинтезу білка у людини (ампліфікація, рекомбінація генів). Інгібітори білкового синтезу: антибіотики, інтерферони, токсини та їх медичне застосування. Мутації: класифікація, характеристика та значення генних (точкових) мутацій. Поняття про мовчазні та летальні, міссенс- та нонсенс мутації. Репарація ДНК. Рекомбінантні ДНК. Поняття про генну інженерію. Експресія генів - процес реалізації інформації, закодованої в генах, що складається з транскрипції та трансляції. Регуляція експресії генів у прокаріотів – теорія оперона Жакоба і Моно (1960) Оперон – комплекс генетичних елементів, що відповідають за • • • • координований синтез функціонально зв’язаних білківферментів Промотор (Р) – сайт ДНК, до якого приєднується РНК-полімераза Оператор (О) – сайт ДНК, до якого приєднується білок-репресор Структурні гени (S) – гени, що кодують синтез білків-ферментів Термінатор (Т) – сайт ДНК, що приєднує ро-фактор Ген-регулятор – кодує синтез білка-репресора. Не входить до складу оперону оперон Ген……… регулятор …… мРНК репресор Р О S1 S2 S3 Т Lac-оперон Е.соli: • контролює синтез ферментів катаболізму лактози - β-галактозидази, пермеази, трансацетилази • індуктором експресії цих генів виступає лактоза 1. Lac-оперон у стані репресії Lac-оперон Транскрипція генів S1, S2, S3 заблокована 2. Lac-оперон у стані індукції 3. Lac-оперон повернувся у стан репресії Регуляція експресії генів у еукаріот – багаторівнева!!! • на рівні структурної організації геному • на рівні транскрипції • на рівні трансляції Метод ПЛР 1 Фактори ПЛР: • • • • • ДНК-матриця 2 праймера дАТФ, дГТФ, дЦТФ,ТТФ ДНК-полімераза (Taq-полімераза) Мg2+ Етапи ПЛР: 1. Плавлення: денатурація ДНК (роз’єднання ланцюгів) при 90100оС 2. Віджиг: гібридизація ланцюгів ДНК з праймерами при 50-60оС 3. Елонгація: синтез дочірніх ланцюгів Taq-полімеразою 2 3 Мутації – кількісні або якісні зміни генотипу організму Класифікація: За причиною: спонтанні та індуковані За характером: 1. Геномні – зміна кількості хромосом • Поліплоїдії • Гетероплоїдії 2. Хромосомні – зміна структури хромосом • • • • • (хромосомні аберації) транспозиція – перенесення гену (генів) в межах одної хромосоми транслокація – перенесення гену (генів) в іншу хромосому делеція - втрата ділянки хромосоми дуплікація - подвоєння ділянки хромосоми інверсія - поворот ділянки хромосоми на 1800 3. Генні (точкові мутації) – кількісні та якісні зміни нуклеотидів в межах одного гена. Види: 1. Заміни нуклеотидів: • транзиції: піримідиновий нуклеотид → на піримідиновий (Т↔Ц). пуриновий нуклеотид → на пуриновий (А↔Г). • трансверзії: пуриновий нуклеотид → на піримідиновий. піримідиновий нуклеотид → на пуриновий. 2. Зміна кількості нуклеотидів: • вставки – додавання зайвих нуклеотидів • делеції – випадіння нуклеотидів 3. По відношенню до рамки зчитування • із “зсувом рамки” – вставка/ втрата нуклеотидів в кількості некратній 3 (триплету) • без “зсуву рамки” – вставка/ втрата нуклеотидів в кількості кратній 3 (триплету) Результати точкових мутацій: Мовчазні - сенс кодону не змінюється (відсутність змін в білку) Міссенс-мутація: заміна однієї амінокислоти на іншу в поліпептиді Нонсенс-мутація: заміна змістовного кодону на стоп-кодон, передчасна термінація синтезу білку Наслідки точкових мутацій: • мовчазні мутації – без наслідків • поліморфізм білків (гемоглобін S) • молекулярні хвороби • летальні мутації (не синтезуються життєво важливі білків) УФО Тиміновий димер Дезамінування цитозину в урацил Утворення циклобутанових кілець конденсація дезоксирибоз Репарація ДНК – відновлення первинної структури ДНК за участю ферментних систем: Ендонуклеаза – видаляє «помилки» β-ДНК-полімераза синтезує латку комплементрану непошкодженому ранцюгу ДНК ДНК-лігаза зшиває ланцюг ДНК УФ-специфічна ендонуклеаза видаляє тимінові димери (ТТ)!!! Репарація дезамінування цитозину 1. Видалення урацилу: урацил-ДНК-глікозидаза розщеплює N-глікозидний зв’язок між урацилом та дезоксирибозою 2. Ендонуклеаза розщеплює ланцюг ДНК зліва від апіримідинової ділянки. 3. ДНК-полімераза β вбудовує правильний нуклеотид 4. ДНК-лігаза зшиває розрив в ланцюгу ДНК Генна інженерія (технологія рекомбінантних ДНК) – сукупність технологій виділення та перенесення генетичного матеріалу від одного організму в інший, забезпечення спадковості та експресії нових генів. Створення молекулярних химер – мікроорганізмів, що містять гени людини Отримання інсуліну, гормону росту, соматостатину, противірусного інтерферону, цитокінів та факторів росту (еритропоетину), факторів системи гемостазу Трансплантація генів – вбудова генів в геном людини Лікування спадкових хвороб (таласемій, гемоглобінозів, ензимопатій), цукрового діабету, атеросклерозу Конструювання рекомбінантної ДНК 1 3 2