48. Особенности и уровни регуляции биосинтеза белка у эукариотов. Амплификация генов, энхансерные и сайленсерные элементы.

Существенное усложнение эукариотических организмов повлекло за собой появление новых способов регуляции активности транскрипции:

Амплификация – это увеличение количества генов, точнее многократное копирование одного гена. Естественно, все полученные копии равнозначны и одинаково активно обеспечивают транскрипцию.

Энхансеры (англ. to enhance – усиливать) – это участки ДНК в 10-20 пар оснований, способные значительно усиливать экспрессию генов той же ДНК. В отличие от промоторов они значительно удалены от транскрипционного участка и могут располагаться от него в любом направлении (к 5'-концу или к 3'-концу). Сами энхансеры не кодируют какие-либо белки, но способны связываться с регуляторными белками (подавляющими транскрипцию).

Сайленсеры (англ. silence – молчание) – участки ДНК, в принципе схожие с энхансерами, но они способны замедлять транскрипцию генов, связываясь с регуляторными белками (которые ее активируют).

Перестройка генов. К подобным процессам относится кроссинговер – обмен участками гомологичных хромосом, и более сложный процесс – сайт-специфичная рекомбинация, которая изменяет положение и порядок нуклеотидных последовательностей в геноме.

Процессинг мРНК – некоторые пре-мРНК подвергаются разным вариантам сплайсинга (альтернативный сплайсинг) в результате чего образуются разные мРНК, и соответственно, белки с разной функцией.

Изменение стабильности мРНК – чем выше продолжительность жизни мРНК в цитозоле клетки, тем больше синтезируется соответствующего белка.

49. Блокаторы белковых синтезов. Действие антибиотиков и токсинов. Биологическая роль теломер и теломераз.

Существует большая группа веществ, ингибирующая синтез ДНК, РНК или белков. Эти вещества относятся к лекарствам (антибиотики), другие – к токсинам. Они могут действовать на уровне ДНК, РНК, рибососмы, активировать ферменты.

Антибиотики – органические соединения, которые синтезируются микроорганизмами и грибыми, оказывая токсическое воздействие на другие микроорганизмы. Взаимодействие с ДНК, нарушая ее матричную функцию, и вызывают подавление процессов репликации и транскрипции.

Если антибиотики действуют на этапе репликации и транскрипции, то они действуют на эукариот и прокариот. Если на уровне трансляции – оказывают ингибирование матричного биосинтеза у прокариот.

Токсины – альфа-амонитин (яд бледной поганки) ингибирует РНК-полимеразу эукариот; рицин (белок клещевины) – удаляет аденин из рибосом РНК.

Теломеры и теломеразы состоят из коротких нуклеоидных последовательностей – тандемов.

Теломеразы – ферменты, синтезирующие теломеры, РНК-зависимые ДНК-полимеразы.

Теломеры защищают концы ДНК от от воздействия экзонуклеаз, п.э. длина теломера уменьается. Под действием теломеразы клетки становятся бессмертными (пример: макрофаги, лейкоциты, половые и стволовые клетки).

50. Виды молекулярных мутаций и их биологические последствия.

Мутации – нерепаративные изменения первичной структуры ДНК. Классифицируют: геномные – изменения числа хромосом; хромосомные – перестройка хромосом; генные – один кодон или небольшой отрезок гена и не обнаруживается цитогенетически.

Виды: 1) точковые мутации (замена): транзиция или замена пурина на пурин или пиримидина на пиримидин; трансверсия – замена пурина на пиримидин или наоборот. Замены: вырожденность генетических кодов; сохранение смысла кодона (синонимеческая замена нуклеотида); миссенс-мутация (изменение смысла кодона); нонсенс-мутации (замена с образованием терминируещего кодона, в этом месте происходит образование информации, т.е. отрезка цепи).

2) вставка/инверсия –вставка триплета или нескольких нуклеотидов (кратное 3): вставка без сдвига рамки считывания (образуется белок, удлиняющий цепь а 1/несколько АК/кодонов); вставка 1/нескольки нуклеотидов некратное 3 (происходит сдвиг рамки считывания, пептид синтезируется со случайной последовательностью АК).

3) делеция/выпадение: выпадение фрагмента ДНК нуклеотидов, с числом нуклеотидов кратное 3 (сдвиг рамки считывания не происходит, происходит укорочение белка на 1/несколько АК). Выпадение 1/нескольких нуклеотидов не кратное 3 (происходит сдвиг рамки считывания, в результате образуется пептид со случайной аминокислотной последовательностью). Если это проиходит в половых клетках, то наблюдаются наследственные заболевания, если в соматических клетках – опухолевый рост.

Биологические последствия: 1) нейтральные; 2) «молчащие» - в результате мутации белок существенно не изменяет свойства, проявляться может при стрессовых ситуациях; 3) вредные/патогенные – вызывают патологию; 4) полезные – белок приобретает свойства, способствующие сохранению жизни, здоровья организма.

В результате мутаций возникают варианты генов, которые могут передаваться из поколения в поколение. Развивается генотипическая разнородность, которая приводит к фенотипической разнородности.