Змістовий модуль 2. Роль специфічних геномних послідовностей у дестабілізації та стабілізації геному Тема № 3. Нестабільні послідовності днк.

Лекція 6. Нестабільні послідовності ДНК: нестабільність мікросателітів – 2 год.

Характеристика мікросателітних повторів. Прояв нестабільності мікросателітів. Явище експансії тринуклеотидних повторів. Особливості мікросателітної нестабільності. Причини нестабільності мікросателітних повторів: сліпідж ДНК-полімерази, нерівний кросинговер, генна конверсія, утворення неканонічних структур ДНК, порушення місметч репарації.

Лабораторна робота 4. Аналіз профілів мікросателітних локусів – 2 год.

За наданими профілями розрахувати частоту соматичних та генеративних мутацій мікросателітних локусів, у кожному випадку визначити найбільш ймовірний механізм мікросателітної нестабільності.

Завдання для самостійної роботи – Самостійно розглянути проблему нестабільності мікросателітів при спадкових та спорадичних онкологічних захворюваннях – 4 год.

Література [1, 4]

Лекція 7. Нестабільні послідовності ДНК: нестабільність мінісателітів – 2 год.

Характеристика мінісателітних повторів, їх функції. Гіперваріабельні мінісателітні локуси. Прояв та наслідки мінісателітної нестабільності. Особливості мікросателітної нестабільності. Залежність частоти мутування міні сателітів від довжини, гомогенності повтору та положення у геномі. Причини нестабільності мінісателітних повторів: нерівний кросинговер, генна конверсія, невірна ренатурація ланцюгів ДНК під час рекомбінаційних подій у мейозі.

Лабораторна робота 5. Аналіз профілів мінісателітних локусів – 2 год.

За наданими профілями визначити гіперваріабельні мінісателітні локуси та розрахувати частоти їх мутацій, у кожному випадку визначити найбільш ймовірний механізм мінісателітної нестабільності.

Завдання для самостійної роботи – Самостійно розглянути перспективи використання аналізу гіперваріабельних мінісателітних локусів у генотоксикологічних дослідженнях – 4 год.

Література [1, 5]

Лекція 8. Нестабільні послідовності ДНК: мобільні генетичні елементи – 2 год.

Характеристика мобільних генетичних елементів (МГЕ). Типи МГЕ. Класифікація МГЕ за способом переміщення. Автономні та неавтономні МГЕ. МГЕ прокаріот: IS-елементи, транспозони типу Tn3 та Tn10, фаг Mu. Механізми переміщення. ДНК-транспозони еукаріот. Ретротранспозони, типи, механізми переміщення. Хоумінгові ендонуклеази. Генетичні наслідки переміщення та зміни копійності МГЕ. Гібридний дизгенез. Роль МГЕ в еволюції. Коеволюція МГЕ та основного геному. Приклади молекулярної «доместифікації»: теломери дрозофіли, теломераза еукаріот, CENP B, RAG1 та VDJ рекомбінація. Роль МГЕ в процесі інактивації другої Х хромосоми ссавців.

Завдання для самостійної роботи – Пошук в комп’ютерних базах даних активних МГЕ в геномі миші та людини – 6 год.

Література [1, 3, 6]

Тема № 4. Нестабільність хромосом

Лекція 9. Фрагільні сайти хромосом: структура та причини ламкості – 2 год.

Характеристика фрагільних сайтів хромосом, класифікація. Рідкісні фрагільні сайти: типи, спосіб індукції, локалізація, структура, причини ламкості. Звичайні фрагільні сайти: типи, спосіб індукції, локалізація. Еволюційна консервативність звичайних фрагільних сайтів хромосом. Особливості структури звичайних фрагільних сайтів FRA3B та FRA16D. Гіпотетичний механізм ламкості звичайних FRA сайтів. Роль LINE в нестабільності звичайних FRA сайтів.

Лабораторна робота 6. Виявлення фолатчутливих фрагільних сайтів хромосом – 4 год.

Проводять культивування лімфоцитів периферійної крові людини у середовищі з додаванням метатрексату. Готують хромосомні препарати та фарбують їх за G-методом. Оцінюють частоту та місця локалізації розривів хромосом.

Завдання для самостійної роботи – Порівняння нуклеотидних послідовностей звичайних фрагільних сайтів людини та їх ортологів у миші – 6 год.

Література [1, 3, 5, 6]

Лекція 10. Причини та закономірності «звичайної» спонтанної та індукованої ламкості хромосом – 2 год.

Невипадковість розташування спонтанних та індуковані розривів хромосом. Незалежність частоти розривів від довжини хромосоми. Залежність ламкості хромосом від концентрації кодуючих послідовностей. Розташування індукованих розривів хромосом в залежності від діючого мутагенного фактору. Ламкість хромосом на границі гетеро- та еухроматину. Роль теломер та внутрішньохромосомних теломероподібних послідовностей у стабілізації та дестабілізації хромосом. Характеристика субтеломерних послідовностей. Розподіл гомологічних субтеломерних послідовностей по хромосомах. Участь субтеломерних послідовностей у хромосомних перебудовах.

Завдання для самостійної роботи – Пошук в комп’ютерних базах даних локусів внутрішньохромосомних теломероподібних послідовностей в геномі людини – 8 год.

Література [1-3, 8]

Лекція 11. Центромери та неоцентромери – 2 год.

Роль центромер слідовностей ДНК у підтриманні стабільності геному. Еволюційна неконсервативність центромерних послідовностей. Типи центромер. Роль білка СENPA у визначенні центромер та стабілізації геному. Неоцентромери: будова, механізми утворення, Загальна характеристика послідовностей ДНК неоцентромер. Роль неоцентромер у дестабілізації геному.

Завдання для самостійної роботи – Самостійно розглянути епігенетичні механізми визначення центромер – 2 год.

Література [1, 4]

Модульна контрольна робота – 2 год.

Питання до змістового модуля 2

1. Нестабільні ДНК - послідовності геному (перерахувати)

2. Характеристика мікросателітних послідовностей

3. Типи STR локусів

4. Які STR локуси є більш стабільні?

5. Мікросателітна нестабільність (визначення)

6. Залежність прояву нестабільності мікросателітів від статі

7. Хвороби експансії тринуклеотидних повторів (перерахувати)

8. Поняття норми, премутації та мутації при хворобах експансії тринуклеотидних повторів

9. Сліпідж ДНК-полімерази

10. Чому генна конверсія мікросателітів відбувається на користь алеля більшої довжини?

11. Механізми експансії тринуклеотидних повторів

12. Характеристика мінісателітних послідовностей

13. Гіперваріабельні мінісателіти людини

14. Залежність прояву нестабільності мінісателітів від їх нуклеотидної послідовності

15. Використання явища нестабільності мінисателітої у генотоксикологічних дослідженях

16. Залежність прояву нестабільності мінісателітів від локалізації у геномі

17. Причини нестабільності мінісателітів

18. Мобільні генетичні елементи (визначення)

19. МГЕ в геномі людини (перерахувати)

20. Класифікації МГЕ

21. Загальні механізми переміщення МГЕ

22. ДНК транспозони прокаріот

23. ДНК транспозони еукаріот

24. Характеристика ретротранспазонів

25. Механізми переміщення по геному ретротранспазонів

26. Хоумінгові ендонуклеази

27. Еволюційна роль МГЕ

28. Гібридний дизгенез

29. Теломерні LINE-подібні послідовності дрозофіли

30. Поняття про молекулярну “доместифікацію” МГЕ

31. Фрагільні сайти хромосом (визначення)

32. Як класифікують фрагільні сайти хромосом?

33. Розшифруйте FRA16D

34. З якою частотою зустрічаються рідкісні фрагільні сайти в популяції?

35. Який максимальний розмір можуть мати рідкісні фрагільні сайти?

36. Який фенотиповий прояв (прояви) має FRAXA?

37. Яка загальна структура рідкісних фрагільних сайтів хромосом?

38. Причини ламкості рідкісних фрагільних сайтів хромосом (перерахувати)

39. Чому послідовності фолатчутливих фрагільних сайтів мають слабку спорідненість до гістонів?

40. З якою частотою зустрічаються звичайні фрагільні сайти в популяції?

41. До яких наслідків може призвести ламкість хромосом у звичайних фрагільних сайтах?

42. Яка загальна структура звичайних фрагільних сайтів хромосом?

43. Класи звичайних фрагільних сайтів (перерахувати).

44. Який гени (ген) входять до складу FRA16D?

45. Причини ламкості звичайних фрагільних сайтів.

46. Які МГЕ можуть впливати на ламкість звичайних фрагільних сайтів хромосом?

47. Невипадковість розташування спонтаних та індукованих розривів хромосом.

48. Розташування спонтаних та індукованих розривів хромосом в залежності від генного складу.

49. Як можна пояснити наявність великої кількості ідентичних точок розривів хромосом після дії на клітини різних рестриктаз та неспецифічних нуклеаз?

50. Як теломерні та внутрішньохромосомні теломероподібні послідовності впливають на стабільність геному?

51. Феномен плигаючих транслокацій. Визначення.

52. Загальна будова субтеломер

53. Чи є субтеломерні послідовності стабільними послідовностями геному геному? Думку поясніть.

54. Роль субтеломерних послідовностей у дестабілізації та стабілізації геному?

55. Чому гени нюхових рецепторів людини знаходяться у субтеломерних ділянках хромосом?

56. Роль центромерних послідовностей ДНК у підтриманні стабільності геному

57. Типи центромер (перерахувати)

58. Роль СENPA у стабілізації геному

59. Механізми утворення неоцентромер (коротко)

60. Які спільні послідовності ДНК мають центромери та неоцентромери?