1) Структура и механизм перемещения ретротранспозонов без длинных концевых повторов.
2) Характеристика рибозимов (д-19, РнКаза Р и до.) и катализируемые ими реакции.
Список использованной литературы
1) Структура и механизм перемещения ретротранспозонов без длинных концевых повторов.
Ретротранспозоны (мобильные генетические элементы первого типа, или транспозоны, перемещающиеся через РНК-интермедиаты) — это генетические элементы, которые могут самовоспроизводиться в геноме и являются вездесущими компонентами ДНК многих эукариотических организмов.
Ретротранспозоны являются подклассом транспозонов. Ретротранспозоны широко распространены у растений, где они часто являются важным компонентом ядерной ДНК. У кукурузы 49-78 % генома состоит из ретротранспозонов у пшеницы около 90 % генома представлены повторяющими последовательностями, из них 68 % — перемещающимися элементами. У млекопитающих практически половина генома (45-48 %) состоит из транспозонов или остатков транспозонов. Примерно 42 % генома человека состоит из ретротранспозонов, и около 2-3 % — из ДНК-транспозонов.
Ретротранспозоны без длинных концевых повторов делятся на длинные диспергированные повторы (англ. LINEs, long interspersed elements) и короткие диспергированные повторы (англ. SINE, short interspersed elements).
На 3'-конце LINEs содержат либо поли(A)-хвост, либо аденин богатую последовательность, либо тандемно-повторяющиеся последовательности. LINEs содержат одну или две открытые рамки считывания.
Выделяют 5 суперсемейств LINEs]:
• R2. Содержат одну открытую рамку считывания, которая кодирует обратную транскриптазу и эндонуклеазу. Считается, что это наиболее древнее семейство ретропозонов не содержащих длинных концевых повторов.
• RTE. Также содержат одну открытую рамку считывания, кодирующую апуриновую-апуримидиновую эндонуклеазу и обратную транскриптазу.
Три других суперсемейства содержат две открытые рамки считывания. Продукт первой (ORF1) из которых, кодирует белок по свойствам похожий на продукт гена gag ретровирусов.
• Jockey. Вторая открытая рамка считывания (ORF2) кодирует апуриновую-апуримидиновую эндонуклеазу и обратную транскриптазу.
• L1. ORF2 кодирует те же элементы, что и у суперсемейства Jockey. LINEs этого суперсемейства являются наиболее изученными и наиболее распространенными в геноме млекопитающих. Так в геноме человека содержится более 500 тыс. копий ретропозонов LINE-1, что составляет около 17 % генома.
• I. ORF2 кроме апуриновой-апуримидиновой эндонуклеазы и обратной транскриптазы кодирует также и РНКазу H.
SINEs не кодируют белки, и их транспозиция в геноме зависит от других мобильных элементов.
2) Характеристика рибозимов (д-19, РнКаза Р и до.) и катализируемые ими реакции.
Рибозимы — природные или синтетические молекулы РНК, обладающие ферментативной активностью; в частности, рибозим катализирует расщепление и лигирование различных РНК-субстратов. Впервые рибозимы обнаружены Т. Чехом в 1980 г. при изучении аутокаталитической реакции сплайсинга предшественника рибосомной РНК у Tetrahymena. За открытие рибозимов Т. Мех и С. Альтман получили Нобелевскую премию за 1989 г.
В настоящее время выявлено 13 классов рибозимов, которые катализируют расщепление или сшивание основной цепи РНК путем переэтерификации или гидролиза фосфодиэфирных связей, а также с другими функциями:
1. Интроны групп I и II
2. Свинцовый рибозим (leadzyme)
3. Рибозим, содержащий шпильку
4. Рибозим типа hammerhead
5. Рибозим вируса гепатита дельта (HDV)
6. Рибозим Tetrahymena
7. Рибозим VS (Neurospora Varkud)
8. Рибозим глюкозамин-синтазы (glmS рибозим)
9. Рибозим «скрученный в жгут» (Lariant capping рибозим)
10. Twister рибозим
11. Twister-sister рибозим
12. Рибозим типа пистолет (Pistol рибозим)
13. Рибозим типа топор (Hatchet рибозим)
Общий механизм работы этих рибозимов аналогичен механизму белковых рибонуклеаз, в которых 2’-гидроксигруппа, являясь нуклеофилом, атакует соседний фосфат в основной цепи РНК, в результате чего образуются 2’-3’-циклофосфаты и 5’-гидроксильный конец. Однако, в отличии от белковых рибонуклеаз, рибозимы производят расщепление только в определенном месте, используя комплементарное взаимодействие для выравнивания сайта расщепления в активном центре.
Интроны I и II группы и рибонуклеаза P (РНКаза P) являются крупными, сложными рибозимами длиной в несколько сотен нуклеотидов. РНКаза Р расщепляет цепь РНК-предшественника в определенных участках (сайтах) с образованием функциональных 5’-концов, а интроны группы I и II катализируют двухступенчатые реакции самолигирования (самосшивания). Вместе два этих механизма используются для точного направленного расщепления и лигирования цепи РНК в процессе сплайсинга.
1. Альбертс Б. Молекулярная биология клетки / Б. Альбертс, А. Джонсон, Дж. Льюис, М. Рэфф, К. Робертс, П. Уолтер. Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2013.
2. Льюин Б. Гены / Б. Льюин. М.: Мир, 1987.
3. Крутецкая З. И. Механизмы внутриклеточной сигнализации / З. И. Крутецкая, О. Е. Лебедев, Л. С. Курилова. СПб.: Изд-во С. Петерб. Ун-та, 2003.
4. Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / под ред. А.С. Спирина. М.: Высшая школа. 1990.
5. Николайчик Е.А. Регуляция метаболизма клетки / Е.А. Николайчик. Мн.: Изд-во БГУ, 2006.
