Такой процессинг происходит, например, с предшественником пептидных гормонов гипофиза — проопиомеланокортином (ПОМК), синтезирующийся в передней и средней доле гипофиза. В передней доле из него образуется липотропный и адренокортиковый гормоны, в средней – меланостимулирующий, кортикотропин подобный пептид, эндорфины и энкефалины.
Нарушение альтернативного процессинга ПОМК, обусловленное мутациями гена прогормон-конвертазы 1, вовлечено в патогенез ряда заболеваний у человека: недостаточность гормонов надпочечников, ожирение у подростков, гипогонадизм, диабет.
2.Регуляция на посттрансляционном уровне может осуществляться и путем изменения скорости деградации белка, например цитохрома Р450. При поступлении в клетку этанола скорость деградации белка цитохрома Р450 уменьшается, он не разрушается, поступает в пероксисомы и участвует в окислении этанола.
3.Регуляция работы генов на посттрансляционном уровне может происходить за счет изменения функциональной активности белков путем их фосфорилирования и дефосфорилирования, а также с помощью аллостерических взаимодействий с различными ионами, циклическими нуклеотидами (цАМФ и цГМФ), стероидными гормонами или при взаимодействии с другими белками. ( p53 быстро убиквитинируется, но если клеточный стресс,, например ДНК
повредилась, то р53 фосфорилируется и срок жизни увеличивается)
28. Медицинские аспекты регуляции действия генов. Глобиновые гены, талассемия.
Важнейшим фактором регуляции генной активности являются элементы генома, отвечающие за синтез регуляторных белков,— гены-регуляторы. Соединяясь с определенными нуклеотидными последовательностями ДНК, предшествующими структурной части регулируемого гена,— операторами,белки регуляторы способствуют или препятствуют соединению РНК-полимеразы с промотором. Если белок-регулятор взаимодействует с оператором, занимающим часть промотора или расположенным между ним и структурной частью гена, то это не дает возможности РНК-полимеразе соединиться с промоторной последовательностью и осуществить транскрипцию. Такой белок называют репрессором, и в этом случае осуществляется негативный контроль экспрессии гена со стороны генарегулятора. Если промотор обладает слабой способностью соединяться сРНКполимеразой, а ему предшествует область, узнаваемая белком-регулятором, присоединение последнего непосредственно перед промотором к молекуле ДНК облегчает связывание РНК-полимеразыс промотором, вслед за чем следует транскрипция. Такие белки называют активаторами (или апоиндукторами), а контроль экспрессии гена со стороны гена-регулятора—позитивным
Регуляция экспрессии генов у эукариот
Уэукариот не установлено оперонной организации генов. Гены, определяющие синтез ферментов одной цепи биохимических реакций, могут быть рассеяны в геноме и, очевидно, не имеют, как у прокариот, единой регулирующей системы (ген-регулятор, оператор, промотор). В связи с этим синтезируемые мРНК
Уэукариот моноцистронны, т.е. являются матрицами для отдельных пептидных цепей.
Установлено, что их функционирование несомненно подчиняется регуляторным воздействиям, однако регуляция транскрипции у эукариот является комбинационной, т.е. активность каждого гена регулируется большим спектром генов-регуляторов
У многих эукариотических генов, кодирующих белки и транскрибируемых РНК-полимеразой II, в ДНК имеется несколько областей, которые узнаются разными белками-регуляторами. Одной из них является область, расположенная вблизи промотора. Она включает около 100 пар нуклеотидов, в том числе ТАТАблок, располагающийся на расстоянии 25 пар нуклеотидов от точки начала транскрипции. Установлено, что для успешного присоединения РНКполимеразыII к промотору необходимо предварительное соединение сТАТАблоком особого белка —фактора транскрипции — с образованием стабильного транскрипционного комплекса. Именно этот комплекс ДНК с белком узнается РНК-полимеразой II. Последовательности нуклеотидов, примыкающие к ТАТАблоку, формируют требуемый для транскрипции элемент, расположенный перед промотором.
Другая область, играющая важную роль в регуляции активности эукариотических генов, располагается на большом расстоянии от промотора (до нескольких тысяч пар нуклеотидов) и называется энхансером.
Из метода:
*К факультативным элементам генома относятся некоторые виды повторяющихся последовательностей, вирусные ДНК, псевдогены и транспозоны или мобильные генетические элементы. Их количество и положение на хромосомах может варьировать.
*К облигатным элементам генома относят структурные и регуляторные гены, количество и расположение которых достаточно постоянно. Регуляторные гены обеспечивают работу структурных генов в процессе синтеза РНК (транскрипции). Они представляют собой специфические последовательности нуклеотидов, с которыми взаимодействуют белки, участвующие в транскрипции. К таким белкам относятся: транскрипционные факторы, необходимые для инициации синтеза РНК, РНК-полимеразы, осуществляющие транскрипцию, и разнообразные регуляторные белки, усиливающие или ослабляющие транскрипцию. К регуляторным генам относятся инициаторы транскрипции, которые расположены перед структурными генами, терминаторы
транскрипции, локализованные после структурных генов, и модуляторы транскрипции - энхансеры (усилители) и сайленсеры (ослабители) процесса синтеза РНК. Они могут занимать любое положение по отношению к структурным генам. Особенностью регуляторных генов является то, что они не служат матрицами для синтеза РНК, т.е. содержат нетранскрибируемую информацию, реализуемую только на уровне ДНК.
Структурные гены по своему функциональному назначению могут быть разделены на две группы: транслируемые (ДНК => и-РНК => белок) СГ-2 и нетранслируемые, контролирующие синтез т-РНК, р-РНК и мя-РНК-СГ-1
*По характеру экспрессии, гены также могут быть разделены на две группы: а) гены «домашнего хозяйства» (housekeeping genes), продукты которых необходимы для обеспечения жизнедеятельности любой клетки (например, гены белков гистонов, и т.д.) и б) «гены роскоши» (luxery), т.е. тканеспецифичные гены, обеспечивающие специализированные функции клеток. Эти гены функционально активны в определенных типах клеток (тканей) и только на определенных этапах онтогенеза; их также называют генами терминальной дифференцировки.
**Глобиновые гены:
Примером их являются гены, кодирующие белковые цепи гемоглобина (НВА, НВВ, HBD, НВЕ, HBG, HBZ). Их действие реализуется только в эритробластах, из которых формируются зрелые эритроциты. В эритробластах желточного мешка эмбрионов функционируют только гены НВЕ, HBZ и эритроциты содержат эмбриональный гемоглобин (G) состоящий из 2ух ζ-цепей и 2ух ε- цепей. На стадии плода (после 10 недели беременности) кроветворение происходит в печени и селезенке. В этом случае в эритробластах функционируют гены НВА и HBG, и эритроциты плода содержат фетальный (плодный) гемоглобин (F), включающий 2е а- цепи и 2е у-цепи. Незадолго до рождения кроветворение начинается в красном костном мозге, в эритробластах которого функционируют гены НВА, НВВ и HBD. В результате этого эритроциты на данных стадиях развития
содержат два вида взрослого гемоглобина А, состоящего из 2ух а-цепей и 2ух β -цепей и небольшого количества гемоглобина А1, включающего 2е а-цепи и 2е δ -цепи.
Возможны нарушения регуляции действия гена, которые выражаются в снижении уровня синтеза тех или иных цепей. В общем виде это приводит к снижению уровня гемоглобина,
т.е. к анемии. Данный конкретный случай называется талассимией. Если нарушен синтез ζ и ε цепей гибнет эмбрион. Если не работает ген для α- подобных цепей, то наблюдается патология α0 – талассемия. Развитие эмбриона идет нормально, развитие плода затруднено, что приводит к мертворождению, либо к выкидышу. Возможен вариант α+ - талассимии, когда α – цепи синтезируются, но не в достаточном количестве. В этом случае может
наблюдаться анемия у плода, которая будет продолжаться после рождения. Если не работает ген для β-цепей, β0 – талассимия. Развитие эмбриона и плода нормально, но вскоре после рождения смерть.
Β+-талассимия. Анемия при развитии плода, которая будет продолжатся после рождения. Известен случай β0 – талоассимии, которая связана с 2 нарушениями регуляции действия гена, но при котором не будет наблюдаться анемии. При этом ген для γ-цепей не репрессируется. Наблюдается большое сродство к кислороду.
29. Репарация ДНК. Реактивационная, эксцизионная, пострепликативная и индуцируемая.
Конституционная репарация:
1. Реактивационная - одноэтапное восстановление повреждений
Темновая
•Апуриновые сайты: восстанавливаются ДНК-инсертазами, кот. присоединяют пуриновые АО по принципу комплементарности.
•Алкилированные сайты: алкилтрансфераза узнаёт НТ, присоединяет метильную группу к собственному Цис, после
чего инактивируется.
Тут должно быть что-то ещё но я не поняла что в моём конспекте нет пока времени смотреть в методе
Световая
•Неферментативная (прямая) фотореактивация: с помощью УФ l=240нм, кот. расщепляют Т-Т связи.
•Ферментативная: УФ активирует фотолиазу, кот. рвёт Т-Т связи (дефекты фотолиазы приводят к пигментной ксеродерме).
2.Эксцизионная - вырезание повреждённых участков эндонуклеазой.
|
При этом возникают апуриновые/апиримидиновые сайты. |
Бреши |
застраиваются ДНК- |
полимеразой-β.
Индуцируемая:
Действует при множественных повреждениях. Усиливает конститутивную репарацию; запускает механизм, обусловленный белками рекомбинации.
Пострепликативная: (Транскрипционная?)
Осуществляется, если повреждения ДНК не были устранены до момента транскрипции. С помощью белков транскрипционного комплекса (нарушения: синдром Коккейла).
•При сшивке цепей ДНК
30.Молекулярные основы канцерогенеза, гены контроля клеточных делений.
Семейство онкогенов sis кодирует белок, который по структуре близок к тромбоцитарному ФР. Его онкогенное действие связано с тем, что ФР образуется постоянно и в больших количествах, что стимулирует клеточные деления. Белки sis часто обнаруживаются в опухолевых тканях при раке молочной железы и желудка.
Семейства онкогенов erb и neu кодируют дефектные рецепторы ФР эпидермиса. Эти рецепторы дают постоянный сигнал о клеточном делении, независимо от того, взаимодействует ли рецептор с ФР или нет. Амплификация гена neu наблюдается в 30 % случаев при раке молочной железы и раке яичников, а также при множественной миеломе.
Семейства онкогенов ras и rab кодируют ГТФ-связывающие белки (G-белки), отличающиеся от нормальных G-белков только одной аминокислотной заменой. Однако такая замена приводит к нарушению ГТФазной активности и повышению концентрации внутриклеточных медиаторов ц-АМФ, ДАГ и И3Ф, что делает клетку сверхчувствительной к ФР. Мутированные продукты семейства ras обнаруживаются при раке поджелудочной железы и при раке легких.
Семейства онкогенов src, raf и yes кодируют мембранные или цитоплазматические ПК, фосфорилирующие субстраты по тирозину. Они отличаются от нормальных ПК нерегулируемой активностью. Продукты этого семейства обнаруживаются в при кишечной карциноме, при доброкачественных и злокачественных полипах кишечника и при раке желудка.
Семейства fos, myc и ski кодируют транскрипционные факторы или ядерные белки, которые взаимодействуют с ДНК на уровне регуляторных последовательностей. Гиперэкспрессия этих продуктов обнаруживается в клетках опухолей мозга, яичника и при лейкемии.
Ключевую роль в возникновении и развитии трансформированных клеток играют гены контроля клеточного цикла (КЦ), подразделяемые на два семейства.
Гены 1-го семейства обеспечивают стимуляцию клеточных делений; их нормальные аллели - протоонкогены.
Гены 2-го семейства подавляют клеточные деления; их нормальные аллели называют антионкогенами, или супрессорами опухолевого роста. Продуктами протоонкогенов являются белки факторы роста, рецепторы факторов роста, транскрипционные факторы, G-белки, мембранные протеинкиназы. Продуктами же антионкогенов могут быть белки факторы ингибиторы деления.
Мутации генов 1-го и 2-го семейства способствуют гиперактивности клеточных делений или возникновению дефектов в ферментах репарации и репликации, которые приводят к накоплению неисправляемых повреждений ДНК, к хромосомным разрывам и нарушению стабильности клеточного генома.Мутантные аллели генов из всех семейств называют онкогенами,они усиливают клеточный рост и деление, препятствуют апоптозу и приводят к разрывам ДНК.
Помимо генных мутаций существуют и другие генетические изменения, приводящие к развитию раковых опухолей. Такие изменения могут вызывать ДНК- и РНК-содержащие вирусы. Вирусная ДНК встраивается в хромосомы клетки-хозяина, при этом она может иметь в своем составе онкоген, который способен превратить нормальную клетку в злокачественную. Вирусная ДНК может не иметь онкогена в своем составе, но встраивание такой ДНК в хромосому рядом с протоонкогеном может привести к его активации и превращению в онкоген. Следовательно,клеточный протоонкоген попадает под контроль вирусных промоторов или энхансеров, произойдет избыточное образование продуктов — белков факторов роста. Или же при встраивании вирусной ДНК может произойти фрагментация протоонкогена и он станет работать как онкоген. В основе образования злокачественных опухолей лежат молекулярные механизмы контроля клеточного роста и деления.Формирование опухоли является многостадийным процессом, который можно разделить на этап инициации , промоции и опухолевой прогрессии. Факторами инициации могут быть: воздействие химических канцерогенов, ультрафиолетовое и радиационное облучение, внедрение вирусов. Действие химических канцерогенов связано с наличием в них положительно заряженных нуклеофильных групп , которые взаимодействуют с отрицательно заряженными нуклеофильными компонентами. Канцерогенным эффектом обладают : углеводороды, бензопирен (каменноугольный деготь),афлатоксин, никотин, тяжелые металлы и др. Инициирующие факторы могут привести к повреждению ДНК в одной
клетке и нарушению деления этой клетки, которая в организме может дать клон аномальных клеток с неконтролируемым ростом.
Следствием этого является возникновение опухоли.
Также играет роль наследственная «склонность тканей образовывать опухоли при определенных внешних условиях» - она проявляется вследствие накопления в генотипе «соматических мутаций», которые возникают под воздействием физических, химических и биологических факторов среды.
Фоновыми факторами, влияющими на пусковой механизм опухолеобразования, являются экологическая обстановка, возраст, вредные привычки, особенности питания и генотип каждого конкретного больного.
31. Интерфаза и её значение в жизни клетки
Клетка готовится к делению, увеличивается в размерах. Необходимы циклинзависимые протеинкиназы (cdk – cyclin-dependent kinases), активные в комплексе с белками-циклинами (Е,Д,А,В), которые постоянно синтезируются в течение всего клеточного цикла и разрушаются в начале анафазы. Некоторые циклины входят в состав транскрипционных факторов. Циклин Н – ТФ РНК-полимеразы II.
G1-период (пресинтетический)
Синтез циклина Д, активирующего cdk 2/4/6. Cdk фосфорилируют белки, активируя их для перехода в S-период. Белок RB – ингибитор транскрипционного фактора E2F. Фосфорилирование RB освобождает E2F, который включает гены, отвечающие за синтез ферментов репликации. E2F работает весь S-период, подвергается убиквитинзависимому протеолизу по окончании репликации ДНК.
Рестрикционная точка – проходя через неё, клетка становится безразличной к внешним сигналам, активирующим или ингибирующим клеточный цикл; проверка ДНК на наличие повреждений, обнаружение которых приводит к задержке клетки в G1-периоде.
Белок Р53 присоединяется к аномальной ДНК и накапливается в ядре, что приводит к активации генов р21 и р27. Их продукты ингибируют cdk. Cdk - связывающий белок р21 работает в стареющих клетках, может блокировать
cdk, ДНК-полимеразу и др белки. Белок р27, взаимодействуя с комплексами циклинcdk, вызывает подавление клеточного роста и выход клетки из клеточного цикла.
Клетка задерживается в G1-периоде до тех пор, пока повреждения ДНК не будут восстановлены ферментами репарации. Накопление нарушений приводит к появлению мутаций и возникновению опухолей. Доминантные мутации гена, кодирующего белок RB, могут приводить к стимуляции клеточных делений – злокачественная опухоль сетчатки (ретинобластома). Мутации гена р53, вызывающие нарушения связывания белка р53 с ДНК, могут также приводить к стимуляции клеточного деления и образованию опухоли; репликация не блокируется, клетка продолжает клеточный цикл без остановки.
В конце G1-периода циклин Д разрушается, начинается синтез циклинов А и Е, концентрация которых максимальна в S-периоде.
S-период
Репликация ДНК, синтез белков-гистонов, удвоение клеточного центра.
Начало S-периода связано с включением генов, контролирующих появление S-фактора. Хромосомы содержат 2 сестринские хроматиды. Если при репликации ДНК происходят ошибки, то они также должны быть отрепарированы, иначе клетка не выйдет из S-периода.
G2-период (постсинтетический)
Синтез белков-тубулинов и белка MPF(митозстимулирующий/митозпродвигающий фактор), дезорганизация центриолярных сателлитов, формирование гало в клеточном центре, доп репарация повреждений ДНК, возникших в ходе репликации.
MPF – комплекс из субъединиц, включающих белок – циклин В и протеинкиназу Р34, обладающих киназной и регуляторной активностями. Появление MPF в клетке вызывает конденсацию хромосом и
фосфорилирование: - белков А,В и С ламины (её разборка) - гистонов Н1 (конденсация хромосом) - белков СОСА (разрушение интерфазных микрофибрилл и микротрубочек, построение новых для деления)
Причины клеточного деления: размера или объёма клетки (клеточный рост), что определяется соотношением объёма ядра и ЦП в интерфазе: в G1 - периоде - <1 (больше растёт ЦП), в S-периоде больше растёт ядро - >1, в G2периоде эти объёмы изменяются пропорционально - =1.
Факторы роста клеток
Внутри- и внеклеточные факторы роста (митогены) активируют сигнальные системы, что проявляется в последовательном каскаде фосфорилирования внутриклеточных белков и вызывает усиление транскрипции. Избыточная секреция факторов роста – одна из причин злокачественных опухолей. MPF стимулирует деление. В отсутствие факторов роста клетка переходит в состояние покоя. Белок RB в состоянии покоя дефосфорилирован и прочно связан с транскрипционным фактором E2F, препятствуя транскрипции ДНК.
Факторы роста синтезируются в G2-периоде, присутствуют в малых кол-вах, действуют в разных комбинациях, избирательно активируют пролиферацию клеток, контролируют их размер. Факторы роста: ТФР (PDGF – тромбоцитарный ФР), ФРЭ (EGF – ФР эпидермиса), ИЛ-1,2,3 (IL-1,2,3 – интерлейкины-1,2,3), ИФР-I (IGF-I (SmC) – инсулиноподобный ФР-I (соматомедин С)), ИФР-II (IGF-II (SmA) – инсулиноподобный ФР-II (соматомедин A)), FGF (фактор роста фибробластов), TGF-α и TGF-β (трансформирующие ФР), CSF-1,2 (факторы, стимулирующие рост клеточных колоний)
Реорганизация цитоскелета, разборка комплекса Гольджи и ЭР, чтобы затем распределиться между 2мя клетками.
32. Сперматогенез
СПЕРМАТОГЕНЕЗ.
Сперматогенез — это процесс образования мужских половых клеток — сперматозоидов (спермиев).
В будущей мужской гонаде(гонады-половые железы, органы, образующие половые продукты (яйца и сперматозоиды))формируются полости, которые превращаются в извитые семенные канальцы, располагающиеся в дольках семенника и сливающиеся в семявыносящий проток .
Стенка семенного канальца образована двумя видами клеток:
1) клетки Сертоли, которые выполняют функции опоры, защиты и питания половых клеток;
2) собственно половые клетки, находящиеся на разных стадиях развития и располагающиеся в многочисленных впячиваниях боковой поверхности клеток Сертоли.
Зрелые сперматозоиды формируются на поверхности, обращенной в просвет семенного канальца.