Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК....
DESCRIPTION
Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/1.jpg)
Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія
Регуляція біосинтезу білка у прокаріот за теорією Жакоб і Моно. Особливості біосинтезу білка у людини (ампліфікація, рекомбінація
генів). Інгібітори білкового синтезу: антибіотики, інтерферони, токсини та їх медичне застосування. Мутації: класифікація, характеристика та
значення генних (точкових) мутацій. Поняття про мовчазні та летальні, міссенс- та нонсенс мутації.
Репарація ДНК. Рекомбінантні ДНК. Поняття про генну інженерію.
![Page 2: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/2.jpg)
Експресія генів - процес реалізації інформації, закодованої в генах,
що складається з транскрипції та трансляції.
![Page 3: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/3.jpg)
Регуляція експресії генів у прокаріотів – теорія оперона Жакоба і Моно (1960)
Оперон – комплекс генетичних елементів, що відповідають за координований синтез функціонально зв’язаних білків-ферментів
• Промотор (Р) – сайт ДНК, до якого приєднується РНК-полімераза
• Оператор (О) – сайт ДНК, до якого приєднується білок-репресор
• Структурні гени (S) – гени, що кодують синтез білків-ферментів
• Термінатор (Т) – сайт ДНК, що приєднує ро-фактор
Ген-регулятор – кодує синтез білка-репресора. Не входить до складу оперону
Ген-регулятор
……………
Р О S1 S2 S3 Т
оперон
мРНК
репресор
![Page 4: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/4.jpg)
Lac-оперон Е.соli:• контролює синтез ферментів катаболізму
лактози - β-галактозидази, пермеази, трансацетилази
• індуктором експресії цих генів виступає лактоза
1. Lac-оперон у стані репресії Lac-оперон
Транскрипція генів S1, S2, S3 заблокована
![Page 5: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/5.jpg)
2. Lac-оперон у стані індукції
3. Lac-оперон повернувся у стан репресії
![Page 6: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/6.jpg)
Регуляція експресії генів у еукаріот – багаторівнева!!!
• на рівні структурної організації геному • на рівні транскрипції• на рівні трансляції
![Page 7: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/7.jpg)
Метод ПЛР
Фактори ПЛР:• ДНК-матриця
• 2 праймера
• дАТФ, дГТФ, дЦТФ,ТТФ
• ДНК-полімераза (Taq-полімераза)
• Мg2+
Етапи ПЛР:1. Плавлення: денатурація ДНК
(роз’єднання ланцюгів) при 90-100оС
2. Віджиг: гібридизація ланцюгів ДНК з праймерами при 50-60оС
3. Елонгація: синтез дочірніх ланцюгів Taq-полімеразою
1
3
2
![Page 8: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/8.jpg)
Мутації – кількісні або якісні зміни генотипу організму
Класифікація: За причиною: спонтанні та індуковані
За характером:
1. Геномні – зміна кількості хромосом• Поліплоїдії • Гетероплоїдії
2. Хромосомні – зміна структури хромосом (хромосомні аберації)
• транспозиція – перенесення гену (генів) в межах одної хромосоми
• транслокація – перенесення гену (генів) в іншу хромосому
• делеція - втрата ділянки хромосоми
• дуплікація - подвоєння ділянки хромосоми
• інверсія - поворот ділянки хромосоми на 1800
![Page 9: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/9.jpg)
3. Генні (точкові мутації) – кількісні та якісні зміни нуклеотидів в межах одного гена.
Види:
1. Заміни нуклеотидів:
• транзиції: піримідиновий нуклеотид → на піримідиновий (Т↔Ц).
пуриновий нуклеотид → на пуриновий (А↔Г).
• трансверзії: пуриновий нуклеотид → на піримідиновий.
піримідиновий нуклеотид → на пуриновий.
2. Зміна кількості нуклеотидів:
• вставки – додавання зайвих нуклеотидів
• делеції – випадіння нуклеотидів
3. По відношенню до рамки зчитування
• із “зсувом рамки” – вставка/ втрата нуклеотидів в кількості некратній 3
(триплету)
• без “зсуву рамки” – вставка/ втрата нуклеотидів в кількості кратній 3
(триплету)
![Page 10: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/10.jpg)
Результати точкових мутацій:Мовчазні - сенс кодону не змінюється (відсутність змін в білку) Міссенс-мутація: заміна однієї амінокислоти на іншу в
поліпептиді Нонсенс-мутація: заміна змістовного кодону на стоп-кодон,
передчасна термінація синтезу білку
![Page 11: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/11.jpg)
Наслідки точкових мутацій:• мовчазні мутації – без наслідків
• поліморфізм білків (гемоглобін S)
• молекулярні хвороби
• летальні мутації (не синтезуються життєво важливі білків)
![Page 12: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/12.jpg)
Тиміновий димер
Дезамінування цитозину в урацил
Утворення циклобутанових кілець - конденсація дезоксирибоз
УФО
![Page 13: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/13.jpg)
Репарація ДНК – відновлення первинної структури ДНК за участю ферментних систем:
УФ-специфічна ендонуклеаза видаляє тимінові димери (ТТ)!!!
Ендонуклеаза – видаляє «помилки» β-ДНК-полімераза синтезує латку комплементрану непошкодженому ранцюгу ДНК ДНК-лігаза зшиває ланцюг ДНК
![Page 14: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/14.jpg)
Репарація дезамінування цитозину
1. Видалення урацилу: урацил-ДНК-глікозидаза розщеплює N-глікозидний зв’язок між урацилом та дезоксирибозою
2. Ендонуклеаза розщеплює ланцюг ДНК зліва від апіримідинової ділянки.
3. ДНК-полімераза β вбудовує правильний нуклеотид
4. ДНК-лігаза зшиває розрив в ланцюгу ДНК
![Page 15: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/15.jpg)
Генна інженерія (технологія рекомбінантних ДНК) –сукупність технологій виділення та перенесення генетичного
матеріалу від одного організму в інший, забезпечення спадковості та експресії нових генів.
Створення
молекулярних химер – мікроорганізмів,
що містять гени людини
Отримання інсуліну, гормону росту, соматостатину, противірусного інтерферону,цитокінів та факторів росту
(еритропоетину),факторів системи гемостазу
Трансплантація генів – вбудова генів в геном людини
Лікування спадкових хвороб (таласемій, гемоглобінозів,
ензимопатій), цукрового діабету,
атеросклерозу
![Page 16: Лекція 12. Регуляція експресії генів. Репарація ДНК. Мутації. Генна інженерія](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56813566550346895d9ccecd/html5/thumbnails/16.jpg)
Конструювання рекомбінантної ДНК
1
23