WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаБіологія, Зоологія, Аграрна наука → Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) (науковий реферат) - Реферат

Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) (науковий реферат) - Реферат

борозенкою і вужчою і глибшою великою борозенкою. Ця форма зустрічається за нефізіологічними умовами в зневоднених зразках ДНК, крім того вона, ймовірно, зустрічається в живих клітинах у гібридних комплексах ланцюжків ДНК і РНК, та в комплексах ферментної ДНК[29][30]. Сегменти ДНК із хімічно зміненими(метильованими) основами можуть проходити через більші конформаційні зміни і приймають Z-форму. Тут, ланцюжки закручаються в ліву подвійну спіраль, на відміну від правої спіралі B-форми[31]. Ці структури можуть розпізнаватися специфічними Z-ДНК зв'язуючими білками і можуть бути залучені до регуляції транскрипції[32].
Суперскрученість
Докладніше у статті: Суперскрученість ДНК
Якщо узятися за кінці мотузки і почати скручувати їх в різні боки, вона стає коротшою і на мотузці утворюються великі "супервитки". Також може бути суперскручена й ДНК. У звичайному стані ланцюжок ДНК робить один оборот на кожні 10,4 основ, але в суперскрученому стані спіраль може бути згорнута тугіше або розплетена[33]. Виділяють два типи суперскрученості: позитивну - у напрямі нормальних витків, при якому основи розташовані ближче одна до одної; і негативну - в протилежному напрямку. У природі молекули ДНК зазвичай перебувають в стані негативної суперскрученості, який вноситься ферментами, - топоізомеразами[34]. Ці ферменти вилучають додаткову скрученість, що виникає в ДНК в результаті транскрипції и реплікації[35].
Структури на кінцях хромосом
Структура теломер. Зeленим кольором позначений іон металу, хелатований в центрі структури[36]
На кінцях лінійних хромосом є спеціалізовані структури ДНК, що називаються теломерами. Основна функція цих ділянок - підтримка цілісності кінців хромосом[37]. Оскільки звичайна ДНК-полімераза не може реплікувати 3'-кінці хромосом, спеціальний фермент - теломераза - після кожного поділу клітини додає до хромосом повторювані ділянки ДНК, теломери.
Теломери також захищають кінці ДНК від деградації екзонуклеазами і запобігають активації систем репарації, які запускаються у відповідь на розриви ДНК[38].
У клітинах людини теломери зазвичай представлені одноланцюжковою ДНК і складаються з декількох тисяч одиниць послідовності TTAGGG[39]. Ці послідовності з високим вмістом гуаніну стабілізують кінці хромосом, формуючи дуже незвичайні структури, які називають G-квадруплексами і які складаються з чотирьох, а не двох взаємодіючих основ. Чотири гуанінових основи, всі атоми яких знаходяться в одній площині, утворюють пластинку, стабілізовану водневими зв'язками між основами і хелатованим у центрі іоном металу (найчастіше калію). Ці пластинки складаються стопкою одна над іншою[40].
На кінцях хромосом можуть утворюватися і інші структури: основи можуть бути розташовані в одному ланцюжку або в різних паралельних ланцюжках. Окрім цих структур "стопок", теломери формують великі петлеподібні структури, звані Т-петлі або теломерні петлі. У них одноланцюжкова ДНК розташовується у вигляді широкого кільця, стабілізованого теломерними білками[41]. У кінці Т-петлі одноланцюжкова теломерна ДНК приєднується до дволанцюжкової ДНК, порушуючи спаровування ланцюжків у цій молекулі й утворюючи зв'язки з одним із ланцюжків. Це триланцюжкове утворення називається D-петлею (від англ. displacement loop)[40].
Хімічні модифікації
Метилювання ДНК
Цитозин
5-метилцитозин
тимін
Структура цитозину з та без 5-метильної групи. Після дезамінування 5-метилцитозин має таку ж саме стркутуру, як і тимін
За певних умов основи ДНК піддаються хімічним модифікаціям, які можуть бути успадковані без заміни послідовності ДНК, і, таким чином, є частиною епігенетичного коду. Найпоширенішим і найкраще описаним механізмом хімічних модифікацій є метилювання основ ДНК, цитозину у еукаріотів та цитозину і аденіну у бактерій.
Метилювання ДНК виявлене у всіх клітинах еукаріотів, проте середній рівень метилювання відрізняється у різних організмів, так у нематоди Caenorhabditis elegans метилювання цитозину майже не спостерігається, а у хребетних виявлений високий рівень метилювання - до 1 % [42]. Відомо, що рівень метилювання цитозину впливає на експресію генів: ділянки гетерохроматину (що характеризуються відсутністю або низьким рівнем транскрипції) корелюють із рівнем метилювання. Наприклад, метилювання цитозину з утворенням 5-метилцитозину важливе для інактивації Х-хромосоми[43];;. Незважаючи на біологічну роль, 5-метилцитозин може спонтанно дезамінуватися, перетворюючись на тимін, тому метильований цитозин є джерелом підвищеного числа мутацій[44].
Крім контролю експресії генів та, в результаті, контролю клітинного циклу[45], бактерії використовують метилювання аденіну і цитозину для захисту проти патогенів у складі рестрикційно-модифікаційної системи.
Іншим добре описаним типом модифікацій основ є глікозування урацилу з утворенням "J-основи" в кінетопластидах[46].
Пошкодження ДНК
Інтеркальована хімічна сполука, що знаходиться в середині спіралі ДНК, - бензопірен, основний мутаген тютюнового диму[47].
ДНК може пошкоджуватись різноманітними мутагенами, до яких належать окислюючі й алкілюючі речовини, а також високоенергетична електромагнітна радіація - ультрафіолетове й рентгенівське випромінювання. Тип пошкодження ДНК залежить від типу мутагена. Наприклад, ультрафіолет пошкоджує ДНК шляхом появи в ній димерів тиміну, які утворюються при формуванні ковалентних зв'язків між сусідніми основами[48].
Активні форми кисню, наприклад "вільні" радикали або перекис водню призводять до кількох типів пошкодження ДНК, включаючи модифікації основ, особливо гуанозину, а також дволанцюжкові розриви в ДНК[49]. За деякими оцінками у кожній клітині людини близько 500 основ пошкоджуються окислюючими сполуками кожного дня[50][51]. Серед різних типів пошкоджень найнебезпечніші - дволанцюжкові розриви, тому що вони важко репаруються і можуть призвести до втрат ділянок хромосом (делецій) і транслокацій.
Багато молекул мутагенів вставляються (інтеркалюються) між двома сусідніми парами основ. Більшість цих сполук, наприклад, бромистий етидій, дауноміцин, доксорубіцин і талідомід, мають ароматичну структуру. Для того, щоб ароматична сполука могла вміститися між основами, вони повинні розійтися, розплітаючи й порушуючи структуру подвійної спіралі. Ці зміни в структурі ДНК перешкоджують транскрипції і реплікації, викликаючи мутації. Тому інтеркалюючі речовини часто є канцерогенами, найвідоміші з яких - бензопірен, акридини, афлатоксини і бромистий етидій[52][53][54]. Незважаючи на ці негативні властивості, в силу своєї здатності пригнічувати транскрипцію і реплікацію ДНК, ці речовини використовуються в хіміотерапії для пригнічення швидкого росту ракових клітин[55].
Біологічна роль ДНК
ДНК є носієм генетичної інформації, записаної у вигляді
Loading...

 
 

Цікаве