- •Цитологические основы законов Менделя
- •Пенетрантность, экспрессивность, норма реакции
- •Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование
- •Генетика популяций и эволюция
- •Изменчивость, ее типы и роль
- •Генетический груз, его значение. Роль антропогенного фактора. Охрана генофонда
- •Соматические и генеративные мутации
- •Генные мутации. Частота. Механизм
- •Мутагены. Мутагенез
- •Хромосомные мутации, их типы и причины появления
- •Проявления в мейозе и генетические последствия хромосомных мутаций.
- •Геномные мутации. Полиплоидия
- •Анеуплоидия (гетероплоидия), ее типы, роль в эволюции и использование в селекции
- •Молекулярные основы наследственности.
- •Доказательства генетической роли днк
- •Трансформация у про- и эукариот
- •Первичная и вторичная структуры днк
- •Третичная и четвертичная структура днк (суперспирализация днк)
- •Денатурация, ренатурация и гибридизация нуклеиновых кислот
- •Молекулярная организация хромосом.
- •Постулаты матричной теории крика.
- •Генетический код и его параметры. Универсальность кода. Кодон.
- •Экпериментальные доказательства триплетности кода
- •Молекулярные механизмы мутагенеза, мутон.
- •Молекулярные механизмы репликации. Репликон
- •Строение и функционирование репликативной вилки
- •Молекулярные механизмы репарации днк
- •Молекулярные механизмы рекомбинации
- •Транскрипция, ее этапы. Транскриптон
- •1.Инициация транскрипции
- •2.Элонгация транскрипции
- •3.Терминация
- •Процессинг различных рнк. Сплайсинг. Созревание м-рнк.
- •Адаптерные функции т-рнк и их роль в реализации генетического кода
- •Генетическая роль и механизмы трансляции
- •Цистрон. Функциональный критерий аллелизма.
- •Тонкое строение гена.
- •Рестрикционный анализ, рестрикционные карты, их роль и возможности метода.
- •Построение рестрикционных карт
- •Секвенирование днк (энзиматический метод).
- •Секвенирование днк (метод химического гидролиза).
- •Сравнительный анализ строения гена вирусов, прокариот и эукариот
- •Мозаичные гены. Интроны. Экзоны.
- •Перекрывающиеся гены
- •Структура лактозного оперона e. Coli, регуляция его генетической активности.
- •Биологический смысл
1.Инициация транскрипции
Инициация транскрипции — сложный процесс, зависящий от последовательности ДНК вблизи транскрибируемой последовательности (а у эукариот также и от более далеких участков генома — энхансеров и сайленсеров) и от наличия или отсутствия различных белковых факторов.
2.Элонгация транскрипции
Момент перехода РНК-полимеразы от инициации транскрипции к элонгации точно не определен. Три основных биохимических события характеризуют этот переход в случае РНК-полимеразы кишечной палочки: отделение сигма-фактора, первая транслокация молекулы фермента вдоль матрицы и сильная стабилизация транскрипционного комплекса, который кроме РНК-полимеразы включает растущую цепь РНК и транскрибируемую ДНК. Эти же явления характерны и для РНК-полимераз эукариот. Переход от инициации к элонгации сопровождается разрывом связей между ферментом, промотором, факторами инициации транскрипции, а в ряде случаев — переходом РНК-полимеразы в состояние компетентности в отношении элонгации (например, фосфорилирование CTD-домена у РНК-полимеразы II). Фаза элонгации заканчивается после освобождения растущего транскрипта и диссоциации фермента от матрицы (терминация).
На стадии элонгации в ДНК расплетено примерно 18 пар нуклеотидов. Примерно 12 нуклеотидов матричной нити ДНК образует гибридную спираль с растущим концом цепи РНК. По мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди нее происходит расплетание, а позади — восстановление двойной спирали ДНК. Одновременно освобождается очередное звено растущей цепи РНК из комплекса с матрицей и РНК-полимеразой. Эти перемещения должны сопровождаться относительным вращением РНК-полимеразы и ДНК. Трудно себе представить, как это может происходить в клетке, особенно при транскрипции хроматина. Поэтому не исключено, что для предотвращения такого вращения двигающуюся по ДНК РНК-полимеразу сопровождают топоизомеразы.
Элонгация осуществляется с помощью основных элонгирующих факторов, необходимых, чтобы процесс не останавливался преждевременно[2].
В последнее время появились данные, показывающие, что регуляторные факторы также могут регулировать элонгацию. РНК-полимераза в процессе элонгации делает паузы на определенных участках гена. Особенно четко это видно при низких концентрациях субстратов. В некоторых участках матрицы длительные задержки в продвижении РНК-полимеразы, т. н. паузы, наблюдаются даже при оптимальных концентрациях субстратов. Продолжительность этих пауз может контролироваться факторами элонгации.
3.Терминация
У бактерий есть два механизма терминации транскрипции:
белок-зависимый механизм, при котором белок Rho (ро) дестабилизирует водородные связи между матрицей ДНК и мРНК, высвобождая молекулу РНК.
белок-независимый, при котором транскрипция останавливается, когда только что синтезированная молекула РНК формирует стебель-петлю, за которой расположено несколько урацилов (…УУУУ), что приводит к отсоединению молекулы РНК от матрицы ДНК.
Терминация транскрипции у эукариот менее изучена. Она завершается разрезанием РНК, после чего к её 3' концу фермент добавляет несколько аденинов (…АААА), от числа которых зависит стабильность данного транскрипта[3].
Транскрипционные фабрики
Существует ряд экспериментальных данных, свидетельствующих о том, что транскрипция осуществляется в так называемых транскрипционных фабриках: огромных, по некоторым оценкам, до 10 МДа комплексах, которые содержат около 8 РНК-полимераз II и компоненты последующего процессинга и сплайсинга, а также корректирования новосинтезированного транскрипта[4]. В ядре клетки происходит постоянный обмен между пулами растворимой и задействованной РНК-полимеразы. Активная РНК-полимераза задействована в таком комплексе, который в свою очередь является структурной организовывающей компактизацию хроматина единицей. Последние данные[5] свидетельствуют о том, что транскрипционные фабрики существуют и в отсутствие транскрипции, они фиксированы в клетке (пока не ясно, взаимодействуют ли они с ядерным матриксом клетки или нет) и представляют собой независимый ядерный субкомпартмент. Комплекс транскрипционных фабрик, содержащих РНК полимеразу I, II или III, был проанализирован с помощью масс-спектрометрии.
Схема обратной транскрипции
Некоторые вирусы (такие как ВИЧ, вызывающий СПИД), имеют возможность транскрибировать РНК в ДНК. ВИЧ имеет РНК-геном, который встраивается в ДНК. В результате, ДНК вируса может быть объединено с геномом клетки-хозяина. Главный фермент, ответственный за синтез ДНК из РНК, называется ревертазой. Одной из функций ревертазы является создание комплементарной ДНК (кДНК) из вирусного генома. Ассоциированый фермент рибонуклеаза H расщепляет РНК, а ревертаза синтезирует кДНК из двойной спирали ДНК. кДНК интегрируется в геном клетки-хозяина с помощью интегразы. Результатом является синтез вирусных протеинов клеткой-хозяином, которые образуют новые вирусы. В случае с ВИЧ так же программируется апоптоз (смерть клетки) Т-лимфоцитов.[7] В иных случаях клетка может остаться распростанителем вирусов.
Некоторые клетки эукариотов содержат фермент теломеразу, так же проявляющую активность обратной транскрипции. С её помощью синтезируются повторяющиеся последовательности в ДНК. Теломераза часто активирутся в раковых клетках для бесконечной дупликации генома без потери кодирующей протеины последовательности ДНК.
Транскриптон - участок бактериальной хромосомы, содержащий несколько структурных генов, транскрибируемых с образованием одной полицистронной молекулы мРНК; каждый О., как правило, включает специфические ген-оператор и ген-регулятор, контролирующие его транскрипцию; О. фланкирован специфическими регуляторными последовательностями - промотором <promoter> и терминатором транскрипции; концепция О. разработана Ф.Жакобом и Ж.Моно в 1961.