Molekulinė biologija: transkripcija ir rekombinacija

Daugialąsčių organizmų savybė turėti dvi kiekvieno geno kopijas. Tai apsaugo nuo letalinių mutacijų, nes viena kopija gali kompensuoti kitos pažeidimą.

Organizmai, turintys tik vieną kiekvieno geno kopiją. Jie yra jautresni letalioms mutacijoms, nes nėra atsarginio geno.

Pakeitimai DNR sekoje, kurie gali sukelti pokyčius baltymų struktūroje.

Mutacijų tipas, kai vienas nukleotidas yra pakeičiamas, įterpiamas arba pašalinamas

Aplinkos veiksniai, kurie didina mutacijų tikimybę.

Spinduliuotės rūšis, kuri tiesiogiai pažeidžia DNR, sukurdama timino dimerus.

DNR replikacijos metu atsirandančios klaidos, kurios gali sukelti mutacijas.

Neištaisytos DNR pažaidos gali sutrikdyti DNR sintezę, sukelti ląstelės mirtį arba mutacijas.

Baltymas, kuris specifikai sąveikauja su antigenu.

Procesas, kurio metu atsitiktinai derinami lengvosios ir sunkiosios grandinės genų segmentai.

Rekombinacijos aktyvinimo genai (RAG-1 ir RAG-2) reguliuoja imunoglobulinų genų rekombinacijos procesą.

DNR sekos, esančios prie kiekvieno geno segmento, apibrėžiantys rekombinacijos taškus.

Pirma transkribuojami sunkiosios grandinės genai, vėliau – lengvosios grandinės genai.

Tik vienas tėvinės chromosomos imunoglobulino genas yra aktyvus.

Procesas, kurio metu DNR grandinė naudojama kaip matrica RNR molekulės sintezei.

RNR, susintetinta transkripcijos metu, yra identiška vienai iš DNR grandžių.

Sritys DNR grandinėje, esančios "į apačią" nuo transkribuojamo nukleotido, kurių seka neperrašoma į RNR.

Sritys DNR grandinėje "aukščiau" nuo transkribuojamo nukleotido, kurių seka neperrašoma į RNR.

mRNR dalis, esanti tarp pradinio transkripcijos nukleotido (+1) ir pirmojo baltymą koduojančio nukleotido. Ji netransliuojama į baltymą.

mRNR dalis, esanti už baltymą koduojančios sekos, netransliuojama į baltymą.

Bakterijų RNR polimerazės dalis, atpažįstanti DNR promotorių ir pradedanti transkripciją.

Dviejų grandinių DNR atskyrimas RNR polimerazės metu, leidžiantis transkribuoti DNR į RNR.

Proceso dalis, kai RNR polimerazė pradeda sintezuoti RNR grandinę.

Dvigrandis DNR molekulės trūkis yra taisytas naudojant homologišką DNR, kaip šabloną. Šis procesas vyksta 5 etapais: 1) Susidaro dvigrandis trūkis; 2) Egzonukleazės iškarpo trūkio galus, suformuodamos viengrandes DNR; 3) Viengrandis galas susijungia su homologišką DNR molekule ir formavimo D kilpą; 4) DNR polimerazė užpildo trūkį naudojant homologišką DNR kaip šabloną; 5) Susidaro dviguba Holideljaus jungtis.

RecBCD rekombinacijos kelias - tai vienas iš trijų E.coli rekombinacijos kelių, kuris įjungiamas susidarant dvigrandžiui trūkiui. Šis kelias prasideda nuo RecB, RecC ir RecD baltymų komplekso prijungimo prie dvigrandžio trūkio. Kompleksas juda DNR išilgai, kol pasiekia artimiausią chi saitą. RecB baltymas turi nukleazinį domeną, kuris skaido vieną iš DNR grandinių, o RecD baltymas aktyvuoja šį domeną. RecBC baltymų kompleksas tęsia DNR grandinės išvyniojimą, suformuodamas viengrandę DNR.

Homologinė rekombinacija, vykstanti mejozės metu, yra genetiškai apibrėžtas procesas, kuris yra būtinas taisyklingam chromosomų pasiskirstymui į gametas. Jis yra atsakingas už krosingoveryje susidarančių dvigrandžių trūkių formavimąsi. Šis procesas yra būtinas sujungus du skirtingus genetinius rinkinius, kad būtų sukurta nauja genetinė kombinacija.

Homologinė rekombinacija, vykstanti mitozės metu, skirta taisyti dvigrandžius trūkius, kurie gali atsirasti somatinių ląstelių genetinėje medžiagoje. Šis procesas yra būtinas išlaikyti genetinę informacijos vientisumą, nes jis gali padėti ištaisyti DNR pažeidimus, kurie gali sukelti vėžį.

Krosingoverio interferencija - reiškinys, kai vienas krosingoverio įvykis sumažina kito krosingoverio tikimybę toje pačioje chromosomų dalyje. Šis reiškinys yra svarbus, nes užtikrina, kad genų rekombinacija būtų tolygiai paskirstyta visame genome.

Eukariotuose homologinė rekombinacija vyksta tiek mejozės, tiek mitozės metu. Abu procesai reikalauja dvigrandžių trūkių formavimosi, bet mejozinė rekombinacija yra daug dažnesnė nei mitozinė. Mejozinė rekombinacija vyksta tarp homologinių chromosomų, o mitoztinė - tarp seserinių chromatidžių.

DNR išvyniojimas yra procesas, kai DNR grandinė yra atjungiama nuo kita DNR grandinės. Šis procesas yra būtinas daugeliui ląstelės vidinių procesų, įskaitant DNR replikaciją ir rekombinaciją.

Chi saitas yra specifinė DNR seka, kuri suaktyvina RecBCD rekombinacijos kelio pradžią. Ši seka yra atpažįstama RecBCD komplekso ir pradeda DNR grandinės skaidymą.

Transkripcijos valdymas yra procesas, kurio metu reguliuojamas genų raiškos lygis, padidinant arba sumažinant tam tikro geno produkto kiekį, atsižvelgiant į jo poreikį ląstelėje.

Genai gali būti ekspresuojami visada arba tik tada, kai jų reikia. Pavyzdžiui, ląstelėje gali būti genai, atsakingi už pagrindines funkcijas, ir genai, reikalingi tik tam tikrų sąlygų metu.

Transkripcijos reguliavimas prokariotuose yra paprastesnis nei eukariotuose, nes prokariotų genai yra organizuoti operonuose, kurie yra kontroliuojami vienu reguliatoriumi.

Reguliatoriaus genas koduoja baltymą, kuris reguliuoja kitų (struktūrinių) genų raišką. Šie baltymai gali veikti kaip aktyvatoriai, skatinantys geno raišką, arba kaip represoriai, stabdantys ją.

Eukariotuose RNR II polimerazė, atsakinga už transkripciją, reikalauja daugybės baltymų - transkripcijos veiksnių - sėkmingai pradėti transkripciją.

Mediatorius yra baltymų kompleksas, tarpininkaujantis tarp RNR II polimerazės, transkripcijos veiksnių ir genų reguliatorių. Jis padeda sujungti šiuos komponentus prie promoterio ir skatina susimontuoti transkripcijos kompleksą.

Transkripcijos proceso metu yra du svarbūs etapai - iniciacija ir elongacija. Iniciacija yra transkripcijos pradžia, kai RNR II polmerazė sujungiama su promoteriu. Elongacija yra procesas, tęsiantis transkripciją, kai RNR grandinė sintetinama pagal DNR šabloną.

Genų transkripcija yra daugiapakopis procesas, kurį reguliuoja daugybė veiksnių, įskaitant ir aplinkos sąlygas. Pavyzdžiui, genai, kuriuos koduoja baltymai, atsakingi už šilumos tolerantumą, bus labiau ekspresuojami, esant aukštesnėms temperatūroms.

Eukariotų genai yra saugomi branduolyje. Norėdami patekti į branduolį, transkripcijos veiksniai, kurie gaminami citoplazmoje, turi peržengti branduolio membraną.

DNR branduolyje yra stipriai supakuota į nukleosomas ir apsaugota histonais, todėl RNR polimerazei ir transkripcijos veiksniams sunku prie jos prisijungti.

Eukariotų transkripcijos valdymas reikalauja baltymų, kurie gali pakeisti histonus ir nukleosomas. Šie baltymai padeda RNR polimerazei ir transkripcijos veiksniams pasiekti DNR.

Pagrindiniai transkripcijos veiksniai padeda RNR II polimerazei prisijungti prie DNR promotorių ir pradėti transkripcijos procesą.

Transkripcijos aktyvikliai yra baltymai, kurie padidina RNR polimerazės aktyvumą ir geno transkripcijos greitį.

Transkripcijos represoriai yra baltymai, kurie sumažina RNR polimerazės aktyvumą ir geno transkripcijos greitį.

Transkripcijos represoriai gali blokuoti transkripcijos veiksnius, uždengdami jų įėjimo į branduolį sekas, arba užblokuoti jų aktyvumą, prisijungdami prie jų funkcinių domenų.

Vienas iš represorių veikimo principų yra užimti vietą DNR, kurią naudoja aktyvikliai. Pavyzdžiui, baltymas CDP gali prisijungti prie CAAT sekos promotoriuje ir nepraleisti aktyviklio CTF.