
- •А.С. Спирин
- •Дезоксирибонуклеиновая кислота – ДНК – как носитель генетической информации («вещество наследственности»)
- •Рождение молекулярной биологии: двойная спираль ДНК
- •Двойная спираль ДНК и принцип комплементарности
- •Принцип комплементарности и воспроизведение (редупликация) ДНК
- •РНК и ДНК: химические различия
- •Принцип комплементарности и репликация РНК
- •ПРИНЦИПЫ МАКРОМОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ РНК
- •КОМПАКТНОЕ СВОРАЧИВАНИЕ ВЫСОКОПОЛИМЕРНОЙ РНК
- •Рибосомы на ультратонких срезах клеток
- •Электронно-микроскопические изображения бактериальных рибосом
- •КОНТУРЫ ДВУХ РИБОСОМНЫХ СУБЧАСТИЦ 70S РИБОСОМЫ В ДВУХ ПРОЕКЦИЯХ
- •ЦЕНТРАЛЬНАЯ ДОГМА МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ (F. Crick, 1953)
- •Сравнение нуклеотидного состава ДНК и РНК у бактерий
- •Сравнение нуклеотидного состава ДНК и РНК у бактерий
- •Малая фракция ДНК-подобной РНК на фоне основной массы эволюционно консервативной РНК
- •НЕКОДИРУЮЩАЯ РНК
- •Открытие информационной РНК (мРНК) (1961 г.)
- •ПОЛЯРНОСТЬ ПОЛИРИБОНУКЛЕОТИДНОЙ ЦЕПИ
- •ЭПИЦИКЛ ТРАНСЛЯЦИИ И ФОРМИРОВАНИЕ ПОЛИРИБОСОМЫ
- •ПРЕДСКАЗАНИЕ И ОТКРЫТИЕ АДАПТОРНОЙ, ИЛИ «ТРАНСПОРТНОЙ», РНК (тРНК)
- •КОДИРУЮЩИЕ И НЕКОДИРУЮЩИЕ РНК
- •ОБЩАЯ СХЕМА БИОСИНТЕЗА БЕЛКОВ
- •РАЗНООБРАЗИЕ НЕКОДИРУЮЩИХ РНК
- •Общие принципы структуры РНК
- •ПРИНЦИПЫ МАКРОМОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ РНК
- •ОДНОЦЕПОЧЕЧНОСТЬ РНК И ФОРМИРОВАНИЕ КОРОТКИХ ДВОЙНЫХ СПИРАЛЕЙ ВНУТРИ ЦЕПИ
- •КАНОНИЧЕСКИЕ (УОТСОН-КРИКОВСКИЕ) ПАРЫ ОСНОВАНИЙ В
- •КОМПАКТНОЕ СВОРАЧИВАНИЕ ВЫСОКОПОЛИМЕРНОЙ РНК
- •ПРИНЦИПЫ МАКРОМОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ РНК
- •ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ГЛОБУЛЯРИЗАЦИИ РНК
- •ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ГЛОБУЛЯРИЗАЦИИ РНК
- •КОМПАКТНОЕ СВОРАЧИВАНИЕ ЦЕПИ тРНК В СПЕЦИФИЧЕСКУЮ ТРЕТИЧНУЮ СТРУКТУРУ
- •СВОРАЧИВАНИЕ ЦЕПЕЙ РИБОСОМНЫХ РНК В СПЕЦИФИЧЕСКИЕ КОМПАКТНЫЕ КОНФОРМАЦИИ
- •ТРЕТИЧНЫЕ СТРУКТУРЫ ДВУХ РИБОСОМНЫХ РНК В СОСТАВЕ РИБОСОМЫ
- •Функции РНК
- •ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ РНК
- •ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ РНК
- •ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ РНК
- •БИОПОЛИМЕРЫ
- •КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ РНК (РИБОЗИМЫ)
- •ФУНКЦИЯ УЗНАВАНИЯ МАЛЫХ ЛИГАНДОВ (СУБСТРАТОВ)
- •МУЛЬТИФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ РНК
- •Таким образом, рибонуклеиновые кислоты
- •Таким образом, рибонуклеиновые кислоты
- •МИР РНК: САМОДОСТАТОЧНОСТЬ!
- •ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ
- •«В теплом маленьком пруду, содержащем наборы аммонийных и фосфорных солей, при наличии света,
- •DARWIN POND:
- •Происхождение жизни по А.И. Опарину (1924)
- •АБИОГЕННЫЙ СИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ
- •Происхождение жизни из древнего мира РНК
- •Древний мир РНК
- •УДЛИНЕНИЕ ОЛИГОНУКЛЕОТИДОВ ПУТЕМ ТРАНСЭСТЕРИФИКАЦИИ
- •Компартментализация как необходимое условие естественного отбора и эволюции
- •Колонии РНК на влажной поверхности геля:
- •КОЛОНИИ РНК КАК ПЕРВИЧНЫЕ ОСОБИ
- •Схема экспоненциального усиления (улучшения) искомого признака молекул РНК
- •Схема получения аптамера – РНК со специфическим сродством к некоему веществу Х
- •Гипотетическая схема первобытного SELEX’a
- •Древний мир РНК:
- •Высокая скорость эволюции древнего мира РНК
- •Эволюция древнего мира РНК:
- •Эволюция древнего мира РНК:
- •Возникновение и эволюция мира РНК:
- •Ancient RNA world
- •RNA world
- •КОНЕЦ

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ГЛОБУЛЯРИЗАЦИИ РНК
Межспиральные и спираль-тяжевые |
Комплементарные взаимодействия |
взаимодействия: |
между удаленными однотяжевыми |
|
участками: |

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ГЛОБУЛЯРИЗАЦИИ РНК
Межспиральные и спираль-тяжевые |
Комплементарные взаимодействия |
взаимодействия: |
между удаленными однотяжевыми |
|
участками: |

КОМПАКТНОЕ СВОРАЧИВАНИЕ ЦЕПИ тРНК В СПЕЦИФИЧЕСКУЮ ТРЕТИЧНУЮ СТРУКТУРУ
Atomic model of yeast phenylalanine tRNA
J.D. Robertus, J.E. Ladner, J.T. Finch, D. Rhodes, R.S. Brown, B.F.C. Clark and A. Klug (1974) Structure of yeast phenylalanine tRNA at 3 Å resolution. Nature 250:
546-551.
S.H. Kim, F.L. Suddath, G.J. Quigley, A. McPherson, J.L. Sussman, A.H.-J.
Wang, N.C. Seeman and A. Rich (1974) Three-dimensional tertiary structure of yeast phenylalanine transfer RNA. Science 185: 435-440.

СВОРАЧИВАНИЕ ЦЕПЕЙ РИБОСОМНЫХ РНК В СПЕЦИФИЧЕСКИЕ КОМПАКТНЫЕ КОНФОРМАЦИИ
16S ribosomal RNA |
23S ribosomal RNA |
V.D. Vasiliev, O.M. Selivanova and V.E. Koteliansky (1978) Specific self-packing of the ribosomal 16S RNA. FEBS Letters 95:
273-276.
V.D. Vasiliev and O.M. Zalite (1980) Specific compact self-packing of the ribosomal 23S RNA. FEBS Letters 121: 101-104. V.D. Vasiliev, I.N. Serdyuk, A.T. Gudkov and A.S. Spirin (1986) Self-organization of ribosomal RNA. In Structure, Function, and
Genetics of Ribosomes (Eds. B. Hardesty and G. Kramer), p.p. 128-142. Springer-Verlag, New York.
B.T. Wimberly, D.E. Brodersen, W.M. Clemons Jr., R.J. Morgan-Warren, A.P. Carter, C. Vonrhein, T. Hartsch and V. Ramakrishnan (2000) Structure of the 30S ribosomal subunit. Nature 407: 327-339.
”The shape [of the 30S ribosomal particle] is largely determined by the RNA component; none of the gross morphological features is all protein.”

ТРЕТИЧНЫЕ СТРУКТУРЫ ДВУХ РИБОСОМНЫХ РНК В СОСТАВЕ РИБОСОМЫ
16S ribosomal RNA |
23S ribosomal RNA |
M.M. Yusupov, G.Zh. Yusupova, A. Baucom, K. Lieberman, T.N. Earnest, J.H.D. Cate, H.F. Noller
(2001) Science 292: 883-896

Функции РНК

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ РНК
ДНК
РНК
Кодирующая функция:
программирование белкового синтеза
Белки
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ РНК
(1) Показано, что РНК (как и ДНК!) могут служить матрицей для собственного воспроизведения через комплементарные цепи РНК:
1962-1964 – открытие самовоспроизведения полиовирусной РНК в животных клетках (D. Baltimore).
1965-1966 – открытие самовоспроизведение РНК бактериофагов типа R17 и MS2 в бактериальных клетках (S. Spiegelman).
(2) Показано, что РНК могут служить матрицей для синтеза ДНК:
1970 – открытие обратной транскрипции (H.M. Temin, D. Baltimore).

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ РНК
ДНК
Репликативная функция:
копирование генов, обратная транскрипция, саморепликация
РНК
Кодирующая функция:
программирование белкового синтеза
Белки
БИОПОЛИМЕРЫ
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ:
Линейная последовательность мономеров в цепи
кодирование,
репликация.
ПОЛИПЕПТИДЫ (БЕЛКИ):
Свернутая структура трехмерный рисунок поверхности
трехмерное узнавание лигандов,
катализ.
