17.Роль рекомбинационных процессов в репарации повреждений днк. Арест, реверсия и рестарт репликационной вилки.

До начала репликации не все повреждения могут быть залечены. Тогда в процессе репликации при копировании поврежденной материнской цепи ДНК в одной из синтезируемых дочерних цепей может образоваться брешь. Вторая же дочерняя цепь ДНК копируется с неповрежденной материнской цепи ДНК и, следовательно, она не будет дефектной. Чтобы залечить имеющее повреждение, клетка использует фрагмент неповрежденной цепи ДНК для застраивания бреши.

Результатом рекомбинации является появление теперь уже бреши в исходно неповрежденной цепи, которая далее может быть заполнена ДНК-полимеразой и затем лигирована ДНК-лигазой.

Рекомбинационные процессы тесно связаны с репарацией и позволяют преодолеть нерепарированные повреждения в области репликативной вилки за счет ареста, реверсии и последующего рестарта репликационной вилки.

Арест, реверсия и рестарт репликационной вилки - это ключевые этапы в процессе репарации. При аресте репликационной вилки происходит временная остановка процесса репликации.

Реверсия включает в себя процесс, при котором репликационная вилка “откатывается” назад, что позволяет клетке исправить повреждения. После того, как повреждение исправлено, происходит рестарт репликационной вилки, и процесс репликации продолжается.

Нарушения в этих процессах могут привести к мутациям и нестабильности генома, что может способствовать развитию различных заболеваний, включая рак.

18.Основные типы мобильных генетических элементов прокариот: структура, гены и их продукты. Молекулярный механизм транспозиции по репликативному и консервативному механизмам. Мини-транспозоны. ДОДЕЛАТЬ

Мобильные генетические элементы (транспозоны) - отрезки ДНК генома, способные к премещению.

У прокариот можно выделить следующие типы транспозонов: IS-элементы (примитивные транспозоны), IS-подобные элементы, IS-модули

IS-элементы (от англ. Insertion sequenсe) – это вставочные последовательности с молекулярной массой 1000-2000 пар нуклеотидов. В их структуре обнаружены два основных гена: ген транспозазы – фермента, обеспечивающего выщепление IS-элемента из одного сайта генома в другой, второй ген кодирует белок-регулятор, управляющий процессом транспозиции.

IS-подобные транспозоны устроены как IS-элементы, но несут дополнительный «ген-пассажир».

В настоящее время наиболее полно исследован транспозон Tn3. Он имеет длину около 5 тис. пар нуклеотидов, окружен по краям инвертированными и прямыми повторами и несет 3 гена. Два из них кодируют ферменты необходимые для транспозиции – транспозазу (фермент переноса, начинает вырезание транспозона) и резолвазу (фермент, заканчивающий транспозицию и регулирующий активность транспозазы). В качестве третьего гена – гена-пассажира в транспозоне Tn3 выступает ген β-лактамазы (ген устойчивости к пенициллину и некоторым его производным). Бактерии, имеющие в составе хромосомы такой транспозон защищены от пагубного действия антибиотиков пенициллинового ряда.

IS-модули – это сложные транспозоны, которые очевидно образовались путём захвата хромосомных генов двумя близлежащими IS-элементами. Причем, по краям таких транспозонов имеются или одинаковые копии IS-элементов, или же два различных IS-элемента. Каждый из краевых IS-элементов обладает своей собственной системой транспозиции и может выщепляться из ДНК самостоятельно или же в составе образованного модуля. Чем ближе в ДНК расположены IS-элементы, тем больше вероятность образования такого модуля, а также последующего выщепления из одного сайта и встраивания в другой сайт генома.

Плазмиды

В бактериальных клетках присутствуют внехромосомные факторы наследственности – плазмиды. Они способны переносить генетическую информацию от одной бактерии в другую. Существуют плазмиды, способные обратимо интегрировать в хромосому. Их называют – эписомы. Эписомы, обычно, содержат IS- или Tn-элементы, благодаря которым они могут включаться в состав хромосомы.

Молекулярный механизм транспозиции может быть репликативным или консервативным. В репликативном механизме новая копия транспозона вставляется в другое место генома, в то время как исходная копия остается на своем месте. В консервативном механизме транспозон полностью вырезается из своего исходного места и вставляется в новое место.

Мини-транспозоны — это упрощенные версии транспозонов, которые содержат только минимально необходимые для транспозиции гены.