| Ilgi terminaliniai pasikartojimai (LTR) | tipiškai kelių šimtų bazių porų ilgio. būdingi retrotranspozonams |
| Insercija | iterpiama nukleotidu seka |
| Insercinė seka | iterpta seka |
| Invertuoti pasikartojimai | identiškos DNR sekos, pasikartojimai, priešingomis kryptimis, jų dėka transpozazė atpažįsta transpozabilų elementą |
| Kancerogenas | Kancerogenai yra medžiagos, sukeliančios vėžį.
– Kancerogenai sukelia bet kokį vėžį, karcinogenai –
karcinomas (epitelinių ląstelių vėžį) |
| Konservatyvi misens mutacija | Misense mutacijos
• Bazių pokyčiai atvirame skaitymo rėmelyje,
sukeliantys koduojamų aminorūgščių pokyčius
• Keičia baltymo aminorūgščių seką mutacijos
vietoje
– Baltymas gali tapti nefunkcionalus arba likti
funkcionalus
• Jei pakeistos aminorūgšties cheminės savybės panašios į
buvusią, tokia pakaita vadinama konservatyvia |
| Misens mutacija | Bazių pokyčiai atvirame skaitymo rėmelyje,
sukeliantys koduojamų aminorūgščių pokyčius
• Keičia baltymo aminorūgščių seką mutacijos
vietoje |
| Mutacija | Susiformuoja mutacijos - individualių
ląstelių paveldimi nukleotidų sekos
pokyčiai, tokie, kaip:
• vieno nukleotido pakaitos,
• bet kokio ilgio insercijos ir delecijos (indels),
• duplikacijos (taip pat ir viso genomo), kopijų
kiekio variantai (copy number variants, CNVs)
• inversijos, translokacijos |
| Mutacijų dažnis | Geno mutacijų dažnis (mutation frequency) yra
nustatomas mutavusių genų skaičių padalinus iš
bendro genų skaičiaus populiacijoje
Jei 1 milijonas bakterijų buvo išsėta ir tarp jų nustatyta 10
mutantų, tada
mutacijų dažnis yra 1 iš 100,000 arba 10-5 |
| Mutagenas | Veiksniai, galintys pakeisti DNR struktūrą, yra vadinami
mutagenais |
| Mutavimo tempas | Mutavimo tempas (mutation rate) yra tikimybė, kad
gene įvyks nauja mutacija
Jo dažniausia išraiška yra naujų mutacijų skaičius, įvykęs
tiriamame gene per vieną generaciją
Mutavimo tempo skaitinė išraiška paprastai būna nuo 10-5
iki 10-9 per vieną generaciją |
| Navikų supresijos genai | Navikų supresijos genai (tumor-suppressor
genes) stabdo vėžinių ląstelių proliferaciją
– Jei jie yra inaktyvinami dėl mutacijos, išauga
tikimybė susiformuoti piktybiniam navikui |
| Neautonomiškas transpozabilus elementas | TE yra nepilni (arba neautonomiški), kai jiems trūksta
geno(ų), reikalingų transpozicijai vykti
Kukurūzų Ds elementas (Dissociation) yra nepilnas
Jam trūksta transpozazės geno |
| Nekonservatyvi misens mutacija | Keičia baltymo aminorūgščių seką mutacijos
vietoje
– Baltymas gali tapti nefunkcionalus arba likti
funkcionalus
• Jei pakeistos aminorūgšties cheminės savyės skiriasi nuo
anksčiau buvusios, tokia pakaita vadinama nekonservatyvia |
| Nonsens mutacija | Bazių pokyčiai atvirame skaitymo rėmelyje,
keičiantys aminorūgštį koduojantį kodoną į
nonsense (stop) kodoną |
| Onkogenai | genai, kurių mutacijos ar epigenetiniai pokyčiai (pvz., demetilinimas) nulemia normalių eukariotinių ląstelių virtimą piktybinėmis. Onkogenų veikla reiškiasi per jų koduojamų baltymų aktyvumą, paties onkogeno duplikacijas ar amplifikacijas bei translokacijas. |
| Onkohistonai | • Kai kurie vaikų smegenų navikai išsivysto dėl
mutacijos histonus koduojančiuose genuose
(„onkohistonų“ mutacijos) |
| Paracentrinė inversija | invèrsija (lot. inversio – apvertimas, perstatymas), chromosomos struktūros pakitimas, atsiradęs dėl to, kad vienas ar keli jos segmentai pasisuko 180° kampu. Inversija įvyksta, kai ta pati chromosoma nutrūksta dviejose vietose. Būna paracentrinė (kai į invertuotą segmentą centromera nepatenka) |
| Pericentrinė inversija | pericentrinė (kai centromera atitrūksta kartu su segmentu) inversija. |
| Polimorfizmas | Polimorfizmas
– populiacijos lygmenyje stebimas genetinis kintamumas, kai
rečiausiai psitaikančio alelio dažnis yra per didelis, kad jį
būtų galima paaiškinti tik pastoviai vykstančiomis
mutacijomis |
| Protoonkogenai | Protoonkogenai yra normalūs ląstelės genai,
kurie mutavę gali virsti į onkogenus
– Šio virsmo išsiaiškinimas yra vienas pagrindinių
fundamentalių vėžio genetikos uždavinių
– Protoonkogenų virtimas į onkogenus gali vykti
keliais pagrindiniais būdais:
• 1. Misens mutacijų susidarymas
• 2. Genų amplifikacija
• 3. Chromosomų translokacijos
• 4. Virusų integracija |
| Reciprokinė translokacija | Reciprokinė translokacija – dviejų nehomologinių chromosomų apsikeitimas segmentais. |
| Rėmėlio poslinkio mutacija | Rėmelio poslinkio mutacijos – vieno ar kelių
(bet ne trijų, šešių ir t.t.) nukleotidų iškrita
arba intarpas
• Nuo mutacijos vietos pakeičia skaitymo
rėmelį
– Visi kodonai nuo mutacijos vietos pasikeičia |
| Reparacija | Kadangi dauguma mutacijų yra žalingos,
DNR reparacijos sistemos yra gyvybiškai
svarbios organizmo išgyvenimui
Ląstelėse yra keletas DNR reparacijos sistemų,
ištaisančių skirtingų tipų DNR pažaidas
Daugeliu atveju DNR reparacija yra
daugiapakopis procesas
1. Surandama DNR struktūros anomalija
2. Nenormali DNR pašalinama
3. Sintetinama normali DNR |
| Replikacinis transpozonas | Transpozabilus elementas, kuris judėdamas iš vienos genomo vietos į kitą palieka kopiją senojoje vietoje |
| Retroelementas | transpozabilus elementas, kuris transpozuojamas retrotranspozicijos būdu |
| Reversija | Tiesioginė mutacija keičia laukinio tipo genotipą į
naują
Jei mutacija naudinga, naujas genotipas gali būti
išsaugotas evoliucijos
Priešingu atveju mutacija greičiausiai bus pašalinta iš
populiacijos
Grįžtamoji mutacija turi priešingą poveikį
Ji taip pat vadinama reversija |
| Sąlyginė mutacija | Kai kurios mutacijos yra vadinamos sąlyginėmis
Jos veikia fenotipą tik esant tam tikroms sąlygoms
Pavyzdžiui, temperatūrai jautrūs mutantai |
| Sinoniminė mutacija | Tylinčios mutacijos
• Nėra aptinkamų fenotipo pokyčių
• Gali įvykti
–Trečiojoje kodono pozicijoje
(sinoniminės mutacijos) |
| Somatinė mutacija | Somatinės mutacijos tiesiogiai įvyksta somatinėse
ląstelėse arba jų pirmtakuose |
| Sudėtinis transpozonas | Turi papildomų genų, nereikalingų transpozicijai vykti
Tik dvi invertuotos kartotinės sekos transpozono galuose
dalyvauja transpozicijoje |
| Tautomeriniai virsmai | Tautomeriniai virsmai yra laikinas bazių struktūros
pokytis
Įprastinė, stabili timino ir guanino yra ketoninė forma
Nedidelis T ir G bazių kiekis gali virsti enoline forma
Įprastinė, stabili adenino ir citozino yra amino forma
Nedidelis A ir C bazių kiekis gali virsti imino forma
Spontaniniai bazių struktūros pokyčiai gali sukelti mutacijas, jei jie
įvyksta prieš
pat DNR replikaciją |
| Tiesioginė mutacija | Tiesioginė mutacija keičia laukinio tipo genotipą į
naują
Jei mutacija naudinga, naujas genotipas gali būti
išsaugotas evoliucijos
Priešingu atveju mutacija greičiausiai bus pašalinta iš
populiacijos |
| Translokacija | Translokacija
Vienos chromosomos segmento prisitvirtinimas prie kitos
chromosomos
Paprasta translokacija
Vienkryptė pernaša
Reciprokinė translokacija
Dvikryptė pernaša |
| Transpozabilūs elementai | Transpozicija yra mažų DNR segmentų judėjimas
(padėties keitimas) chromosominėje DNR
Tai gali vykti daugelyje skirtingų genomo vietų
Šie DNR segmentai yra vadinami transpozabiliais
elementais (TE)
Kartais juos dar vadina “šokinėjančiais genais” (“jumping
genes”) |
| Transpozazė | fermentas, atpažįstantis invertuotus pasikartojamus, kerpantis TE, penešantis ir įterpiantis jį į taikinio vietą, katalizuoja transpoziciją |
| Transpozicija | specifinių DNR segmentų judėjimas(padėties keitimas) chromosominėje DNR |
| Transversija | Transversija yra pirimidino pakeitimas purinu ir
atvirkščiai |
| Tranzicija | Tranzicija yra pirimidino (C, T) pakeitimas kitu
pirimidinu arba purino (A, G) pakeitimas kitu purinu |
| Vieno nukleotido polimorfizmas (VNP) | Kartais DNR sekų pokyčių dažnis populiacijoje yra
naudojamas kaip kriterijus įvertinti, ar stebimas
pokytis yra mutacija, ar polimorfinis variantas
Pavyzdžiui, vieno nukleotido pakaitos DNR sekoje yra
vadinamos mutacijomis, jei jų dažnis populiacijoje yra
<1%.
Jei jų dažnis yra >1%, tada tokios pakaitos vadinamos
vieno nukleotido polimorfizmu – VNP (single nucleotide
polymorphism, SNP). |
| Vieno nukleotido variantas (VNV) | Tačiau ne visada tokių pakaitų dažnis populiacijoje yra
žinomas. Jei dažnis nežinomas arba nėra galimybių jį
įvertinti, tada tokios pakaitos vadinamos vieno nukleotido
variantu – VNV (single nucleotide variant, SNV) |
| Neutralios mutacijos | Kaip pokyčių nėra |
| mutacijos nešiotojas | mutacija nėra letali, ji gali būti perduota sekančioms
kartoms ir taip tapti polimorfiniu variantu. |
| Mutantas | kai
jis išsivysto iš gametos, kurioje įvyko mutacija, arba
kai pačiame organizme įvyksta nauja mutacija |
| retas genetinis variantas | Žmogaus genetikoje tokios pakaitos kaip VNV IR VNP |
| Tylinčios mutacijos | Nėra aptinkamų fenotipo pokyčių
• Gali įvykti
–Trečiojoje kodono pozicijoje
(sinoniminės mutacijos)
–Tarpgeniniuose regionuose
– Intronuose
– 5’ ar 3’ UTR |
| Mutacijos “į promotorių” | padaro promotorių panašesnį į konsenso
seką
Tai gali sustiprinti transkripciją |
| Mutacijos “nuo promotoriaus” | mažina promotoriaus sekos panašumą
į konsenso seką
Tai gali susilpninti transkripciją |
| – Intrageninis supresorius | Mutacijos vyksta tame pačiame gene, bet ne toje pačioje ar
gretimoje vietoje
• Pirma mutacija panaikina baltymo funkciją, antroji ją atstato |
| Intergeninė supresija | Vieno geno mutacijos fenotipinę raišką
panaikina mutacija kitame gene (gene
supresoriuje)
• Genai supresoriai koduoja
– Sąveikaujančius baltymus
– tRNR |
| Frameshift supresoriai | tRNR, turinčios
4 bazių antikodoną, gali perskaityti
kodoną su rėmelio poslinkiu ir atstatyti
teisingą skaitymo rėmelį |
| Nonsense supresoriai | tRNR gali
jungtis prie dėl mutacijos atsiradusio
nonsense kodono ir įjungti aminorūgštį |
| Amber kodono mutantų supresija | Trys tRNR supresoriai, atpažįstantys amber kodoną (UAG) ir
jo vietoje jungiantys tiroziną, glutaminą ar seriną
• Tirozino tRNR koduoja du genai – vienas pagrindinis, kito
raiška nedidelė
– Pastarasis mutuoja į supresorių
• Daugumos normalių mRNR, turinčių UAG stop kodoną,
transliacijos terminacija vyksta normaliai
• Daugumos mutavusių mRNR, turinčių priešlaikinį UAG stop
kodoną, vyksta priešlaikinė terminacija
• Tačiau mažos dalies mutavusių mRNR transliacija vyksta
normaliai dėl supresorinės tRNR
• To užtenka laukinio tipo fenotipui atsatyti
• Ląstelių, turinčių supresines tRNR, gyvybingumas yra
sumažėjęs |
| Žalingos mutacijos | sumažina išgyvenimo tikimybę
Kraštutinis atvejis yra letalios mutacijos |
| Naudingos mutacijos | sustiprina organizmo
išgyvenamumą arba jo reprodukcinę sėkmę |
| Sąlygininės mutacijos | Geno raiška vyksta esant vienokioms sąlygoms
(leidžiančiosios sąlygos - permissive conditions),
nevyksta esant kitokioms sąlygoms
(draudžiančiosios sąlygos - restrictive conditions) |
| Temperatūrai jautrūs mutantai | : esant vienai
temperatūrai pasireiškia laukinio tipo fenotipas,
esant kitai temperatūrai – mutantinis fenotipas |
| Generatyvinės ląstelės | Iš jų vystosi gametos, tokios kaip kiaušialąstė ir spermatozoidai |
| genetinės mozaikos | Individai, turintys genotipiškai
skirtingas somatines sritis |
| Spontaninės mutacijos | Atsiranda dėl ląstelinių ar biologinių procesų sutrikimo
Pavyzdžiui, DNR replikacijos klaidos |
| Indukuotos mutacijos | Sukelia aplinkos veiksniai |
| Nenormali segregacija | Nenormali segregacija gali sukelti aneuploidiją ir poliploidiją |
| DNR replikacijos klaidos | DNR polimerazės klaidos gali sukelti taškines mutacijas |
| Toksiški metabolizmo
produktai | Normalių metabolizmo procesų galutiniai arba tarpiniai produktai gali būti
chemiškai aktyvūs junginiai, pažeidžiantys DNR struktūrą |
| Depurininimas | Retkarčiais gali nutrūkti ryšys tarp purino ir dezoksiribozės |
| Deamininimas | Citozinas ir 5-metilcitozinas gali būti deamininami ir virsti į uracilą ar timiną |
| karštieji taškai (hot spots) | Kai kurie genai yra taip išsidėstę chromosomose, kad
tampa jautresni mutacijoms. Karštieji taškai taip pat gali būti randami ir geno viduje
Gene aptinkamos tam tikros sritys, kuriose mutacijos vyksta
žymiai dažniau, nei kitose srityse |
| Spontaninių mutacijų tempas | Naujų mutacijų gene kiekis, susidarantis per
vieną ląstelės generaciją
• Reversijų susidarymo tempas yra mažesnis, nei
tiesioginių mutacijų |
| indukuotų mutacijų
susidarymo tempas | Indukuotų mutacijų susidarymo tempas
žymiai didesnis
• Priklauso nuo
– Geno dydžio
– Geną sudarančios DNR sekos
– Mutageno veikimo efektyvumo
– Organizmo reparacijos efektyvumo |
| apurininė vieta | Kovalentinės jungtys tarp dezoksiribozės ir purino yra kiek
nestabilios
Kartais įvyksta spontaninė reakcija su vandeniu, dėl kurios bazė
atkabinama nuo cukraus |
| Mutacijos dėl replikacijos klaidų | Tėvines ar dukterinės
DNR grandinės
pasislinkimas
replikacijos metu gali
sukelti delecijas ir
insercijas
• Tai dažnai vyksta
tose srityse, kur yra
pasikartojančios
nukleotidų sekos |
| trinukleotidų
kartotinių sekų ekspansija | Keletas žmogaus genetinių ligų atsiranda dėl
neįprasto mutacijų tipo, vadinamo trinukleotidų
kartotinių sekų ekspansija (TNRE)
Dėl šio reiškinio ilgis sekų, sudarytų iš pasikartojančių 3
nukleotidų, gali keistis iš kartos į kartą
Dėl trinukleotidų ekspansijos atsiranda tokios
žmogaus ligos kaip:
Hantingtono liga
Martino-Belo sindromas (lūžiosios X sindromas;FRAXA)
Miotoninė raumenų distrofija
Trinukleotidų ekspansijos ligos pasižymi dviem
neįprastomis savybėmis |
| Trinukleotidų ekspansijos ligos pasižymi dviem
neįprastomis savybėmis | Šios ligos sunkumas progresuoja iš kartos į kartą
Šis reiškinys vadinamas anticipacija
2. Ligos sunkumas priklauso nuo to, kuris iš tėvų perdavė
trinukleotidinių pasikartojimų seką
Hantingtono ligos tikimybė didesnė, jei ji paveldima tėvo linija
Miotoninės raumenų distrofijos tikimybė didesnė, jei paveldima
motinos linija |
| Bazių modifikatoriai | kovalentiškai modifikuoja
nukleotido struktūrą
Pavyzdžiui, nitritinė rūgštis pakeičia amino grupes keto
grupėmis (–NH2
į =O)
Tai gali paversti citoziną į uracilą, adeniną į hipoksantiną,
guaniną į ksantiną
Tokios modifikuotos bazės poruojasi su kitokiais nukleotidais, nei
nemodifikuotos |
| Bazių alkilinimas | Kai kurie cheminiai mutagenai suardo taisyklingas
poras alkilindami bazes, esančias DNR struktūroje
– Pavyzdžiai: azoto ipritas ir etilmetansulfonatas (EMS)
• Etilmetansulfonatas gali prijungti etilo grupes prie bet
kurios iš keturių bazių
• Sukelia transversijas ir tranzicijas
– Kai etilinamas guaninas, vykstas G-C tranziciją į A-T
– Kai etilinamas timinas, vyksta T-A tranzicija į C-G |
| Bazių analogai | įsijungia į dukterinę DNR grandinę
replikacijos metu
Pavyzdžiui, 5-bromuracilas yra timino analogas
Jis gali būti įjungtas į DNR vietoje timino |
| Interkaliuojantys junginiai | Interkaliuojantys junginiai turi plokščias planarines
struktūras, kurios geba įsiterpti į dvigubą DNR
spiralę
Tai pažeidžia spiralės struktūrą
Kai DNR, turinti šiuos įsiterpusius mutagenus,
replikuojasi, dukterinėje grandinėje gali susidaryti vieno
nukleotido intarpai arba iškritos
Pavyzdžiai:
Akridino dažai
Proflavinas |
| Jonizuojančioji radiacija | Rentgeno ir gama spinduliai
Pasižymi trumpu bangos ilgiu ir didele energija
Gali giliai įsiskverbti į biologinius audinius
Sukuria chemiškai aktyvias molekules, vadinamas
laisvaisiais radikalais
Gali sukelti
Bazių delecijas
DNR grandinių trūkius
Sąsiuvas
Chromosomų trūkius |
| Nejonizuojančioji
radiacija | UV šviesa Turi mažiau energijos Negali giliai prasiskverbti į
biologinius audinius
Formuoja susiūtus
timin
o
dimer
u
s
Timino dimerai gali sukelti
mutacijas kai vyksta DNR
replikacija |
| Eimso testas | Naudojamas Salmonella typhimurium kamienas, nesugebantis
sintetinti histidino
Šios bakterijos turi mutaciją gene, dalyvaujančiame histidino
biosintezėje. Todėl jos negali augti mitybinėje terpėje, kurioje nėra
histidino
Įvykusi kita mutacija (t.y. reversija) atstato gebėjimą sintetinti
histidiną. Tokios bakterijos sugeba augti terpėje be histidino
Eimso testu nustatomas mutantų kiekis, susiformavęs Petri
lėkštelėje, kurioje auga paveiktos tiriamąja medžiaga bakterijos |
| Aneuploidija | chromosomų rinkinio pavienių
chromosomų skaičiaus kitimai (nulisomikai,
monosomikai, trisomikai, tetrasomikai ir t.t.) |
| Euploidija | – ištisų chromosomų rinkinių
skaičiaus kitimai (haploidija, diploidija,
triploidija, tetraploidija ir t.t.)
• Chromosomų skaičiaus pokyčiai susidaro dėl:
– Mejozės ar mitozės klaidų
– Nenormalaus mikrovamzdelių funkcionavimo |
| Chromosomų struktūros pokyčiai | Chromosomų struktūros pokyčiai susidaro
dėl:
– DNR trūkių
– Nelygaus krosingoverio
– Kartais priežastys būna kombinuotos |
| Tiesiogiai dvigrandininius DNR
trūkius sukelia | Jonizuojanti spinduliuotė (radiacija)
• Kai kurios cheminės medžiagos, pvz.,
bleomicinas
– Šias medžiagas dar vadina radiomimetikais, nes
jos sukelia tokias pat DNR pažaidas, kaip ir
jonizuojančioji radiacija
• Visų kitų tipų DNR pažaidos turi virsti į
dvigrandininius DNR trūkius tam, kad galėtų
sukelti chromosomų aberacijas |
| Chromosomų struktūros
pertvarkos | Yra du pagrindiniai chromosomų struktūros
persitvarkymo būdai
1. Bendras genetinės informacijos kiekis
chromosomoje pakinta
Delecijos
Duplikacijos
2. Genetinė medžiaga lieka ta pati, tačiau ji
pertvarkoma
Inversijos
Translokacijos |
| Inversija | Genetinės medžiagos išsidėstymo krypties pasikeitimas
individualioje chromosomoje |
| Paprasta translokacija | Vienkryptė pernaša |
| Pažaidų atstatymas | Atstatomos gali būti tik tam tikros pažaidos
– Pirimidino dimerai
– Alkilintos bazės |
| Ekscizinė reparacija | Bazių
• Nukleotidų
• Neteisingai suporuotų nukleotidų (bazių neatitikimo) |
| Rekombinacinė reparacija | Dvigrandžių trūkių reparacija
• Poreplikacinė spragų (gap) reparacija |
| Ekscizinė reparacija | Pašalina pažeistos DNR fragmentą
• Susidaręs plyšys yra užtaisomas,
panaudojant DNR polimerazę
• Trys pagrindiniai tipai
– Bazių ekscizinė reparacija
– Nukleotidų ekscizinė reparacija
– Bazių neatitikimo reparacija |
| Bazių ekscizinė reparacija | Bazių ekscizinėje reparacijoje (BER) dalyvauja
fermentai, priklausantys DNR-N-glikozilazių
klasei
– Šie fermentai gali atpažinti nenormalią bazę ir
suardyti jungtį tarp jos ir DNR karkaso dezoksiribozės
• Priklausomai nuo rūšies ši reparacijos sistema
gali pašalinti tokias nenormalias bazes, kaip:
– Uracilą; timino dimerus
– 3-metiladeniną;7-metilguaniną |
| Nukleotidų ekscizinė reparacija | Svarbus bendrasis DNR reparacijos procesas
yra nukleotidų ekscizijos reparacija (NER)
• Šis reparacijos tipas gali reparuoti daugelį
skirtingų DNR pažaidų tipų, tarp jų
– timino dimerus ir chemiškai modifikuotas bazes
• NER yra randama visuose prokariotuose ir
eukariotuose |
| NER sistemai veikti reikia keturių pagrindinių
baltymų | Jie žymimi UvrA, UvrB, UvrC ir UvrD
Pavadinti taip dėl to, kad dalyvauja ultravioleto šviesos indukuotų
timino dimerų reparacijoje
Jie taip pat dalyvauja reparuojant chemines DNR pažaidas
UvrA, B, C ir D atpažįsta ir pašalina trumpą pažeistos DNR
segmentą
DNR polimerazės ir ligazė baigia reparacijos procesą |
| Bazių neatitikimo ekscizinė reparacija | Bazių neatitikimas (mismatch) yra DNR struktūros
anomalija
• DNR dvigubos spiralės struktūra paklūsta AT/GC
bazių poravimosi taisyklei
– Tačiau DNR replikcijos metu dėl klaidos gali būti įjungta
neatitinkanti poros bazė
• DNR polimerazei būdinga 3’-5’ korekcijos savybė,
dėl kurios yra aptinkamas ir ištaisomas bazių
neatitikimas
• Tačiau jei ši korekcija nesuveikia, tada pradeda
veikti bazių neatitikimo reparacijos sistema |
| Bazių neatitikimo reparacija | Neatitinkančių bazės, atsirandančios E.coli
replikacijos metu, yra reparuojamos:
– Panaudojant DNR polimerazės 3’ → 5’ redagavimo
funkciją
– Dalyvaujant mutH, mutL, mutS, mutU genų
koduojamiems baltymams
• Pašalina neteisingai suporuotas bazes iš naujai
susintetintos grandinės
• Atpažįsta tėvinę DNR pagal metilinimą
– E.coli genome dam metilazė metilina adeniną, esantį
5’GATC3’ sekose |
| Dvigrandininių DNR trūkių reparacija | DNR dvigrandininiai trūkiai yra labai pavojingi ląstelei
Dėl jų chromosomos yra suskaldomos į gabaliukus
Juos sukelia jonizuojančioji radiacija ir cheminiai mutagenai
Tipiškoje žmogaus ląstelėje per dieną susidaro nuo 10 iki 100
dvigrandininių trūkių
Trūkiai gali sukelti chromosomų aberacijas |
| Nehomologinių galų
sujungimas | Ku baltymas (Ku70 ir
Ku80 heterodimeras)
prisijungia prie pažeistų
galų ir pritraukia kinazę
• Ku baltymas apkarpo
pažeistos vietos galus,
kinazė fosforilina 5’ galą
• „Bukus“ galus liguoja
DNR ligazė IV
– Šio proceso metu gali būti
prarastos kai kurios DNR
sekos |
| Genų konversija | Kartais genetinė
rekombinacija du
skirtingus alelius
paverčia dviem
identiškais aleliais • Procesas, kai vienas alelis
yra paverčiamas kitu
aleliu, yra vadinamas
gen
ų konversija |
| Dvigrandininiai DNR trūkiai, mejozė,
homologinė rekombinacija | Dvigrandininių DNR trūkių reparacijoje dalyvauja
tokie patys baltymai, kaip ir homologinės
rekombinacijos mejozėje
Dvigrandininiai DNR trūkiai yra būtini
homologinei rekombinacijai mejozėje
Jie skatina homologinių chromosomų konjugaciją
ir sinapsės susidarymą |
| Poreplikacinė reparacija | Reparuoja spragas, atsiradusius dėl DNR
replikacijos problemų
– Spragos atsiranda, kad DNR polimerazė III
susitinka timino dimerą
– Replikacija nutrūksta ir atsinaujina
maždaug už 800 bazių po timino dimero
• E.coli šiai reparacijai svarbus yra recA
baltymas
– Jis reikšmingas ir rekombinacijai |
| recA baltymas | Padengia
viengrandininę
DNR Padeda vykti
ssDNR invazijai
į kitą grandinę |
| RecA baltymo veikimo
mechanizmas | RecA baltymas atlieka
daugelį funkcijų:
Veikia kaip rekombinazė
(rad51 homologas)
Turi daugybines DNR
prisijungimo vietas
Veikia kaip proteazė SOS
atsako metu
Turi ATPazinį aktyvumą |
| SOS atsakas | Dalis E. coli poreplikacinės reparacijos
• RecA baltymui prisijungus prie viengrandininės DNR,
aktyvinamas šio baltymo proteazinis aktyvumas (RecA*)
• Represorius lex A inaktyvinamas, kai recA* proteazė jį
sukarpo
– LexA jungiasi prie SOS dėžutės (konsenso seka 18-oje
represuojamų genų): 5'-CTGX10CAG-3'
• Lex A normaliai inaktyvinami genai dabar yra
transkribuojami
– recA
– UV reparacijos genai
– Genai, slopinantys ląstelės dalijimąsi
• Suteikia papildomo laiko reparacijai
– Genai, padedantys replikuoti pažaidų turinčią DNR
• DNR polimerazės, darančios klaidas |
| Genomo palaikymas | mechanizmas, kuris neleidžia susidaryti mutacijoms
arba neleidžia ląstelėms, turinčioms mutacijas,
dalintis |
| patikros taško
(checkpoint) baltymai | Ląstelėje yra baltymų, galinčių aptikti DNR trūkius arba
neteisingai išsiskyrusias mitozės metu chromosomas. Jie tikrina genomo integralumą ir tam tikrame ląstelės ciklo
taške, jei ląstelės yra pažeistos, neleidžia joms tęsti
dalijimosi proceso |
| Retinoblastomos baltymas | G1
/S pereigą (transition) kontroliuoja ir Rb1
(retinoblastomos) baltymas
– Ciklino D/CDK4 ir Ciklino E/CDK2 heterodimerai
fosforilina Rb1
– Fosforilintas Rb1 išlaisvina E2F
– Laisvas E2F aktyvina genų, reikalingų
tolimesniam ląstelės dalijimuisi, transkripciją |
| “two-hit”) retinoblastomos modelį | Retinoblastomai išsivystyti reikia dviejų mutacijų
– Žmonės, sergantys paveldima retinoblastomos forma,
vieną mutaciją paveldi iš savo tėvų
• Yra nemaža tikimybė, kad vienoje iš tinklainių įvyks ir
antroji mutacija ir liga pasireikš ankstyvame amžiuje |
| p53 genas | p53 buvo antrasis atrastas navikų supresijos genas
• Apie 50% visų žmogaus navikų yra susiję su
defektais p53 gene
• Pirminė p53 baltymo funkcija yra nustatyti, ar
ląstelėje nėra likusių DNR pažaidų
– Jei tokių pažaidų yra, tada p53 skatina trijų tipų veiksmus,
kurie neleidžia ląstelėms su pažeista DNR dalintis
– Todėl jis dar kartais vadinamas “genomo sargybiniu” |
| Onkogenai | Eukariotų ląstelėse polipeptidai, žinomi kaip
augimo faktoriai, reguliuoja ląstelės ciklą
– Augimo hormonai gali prisijungti prie ląstelės
paviršinių receptorių ir inicijuoti įvykių, sukeliančių
ląstelių dalijimąsi, kaskadą
Onkogenai gali skatinti vėžio vystymąsi,
pastoviai laikydami įjungtą signalinį kelią
• Tai gali atsitikti dėl kelių priežasčių:
1. Perteklinė onkogeno raiška
• Gaminama per daug šio geno koduojamo baltymo
• Pvz., c-myc genas žmogaus promielocituose gali būti
amplifikuotas 10 kartų
2. Pakitęs onkogeno koduojamas baltymas
• Pvz., dėl mutacijų gali pasikeisti Ras baltymo
aminorūgščių seka, dėl ko signalinis kelias lieka įjungtas
visą laiką |
| amplifikacija | papildomų chromosomos deoksiribonukleorūgšties (DNR) sekų, genų kopijų susidarymas. Amplifikacija dažniausiai vyksta somatinėse ląstelėse, kurios gamina daug kurio nors fermento (ląstelei prisitaikant prie nepalankių sąlygų, nuodingų medžiagų), arba ribosominių ribonukleorūgščių (ovocituose). |
| chromosomų translokacijos | Tam tikruose navikuose yra aptiktos specifinės
chromosomų translokacijos
Pvz., chroniška mielogeninė leukemija buvo siejama
su sutrumpėjusia 22 chromosoma
Ji yra vadinama filadelfine chromosoma (nes pirmą kartą buvo
nustatyta Filadelfijos mieste JAV)
Tačiau ligos priežastis yra ne delecija, o translokacija,
įvykusi tarp 9 ir 22 chromosomų
Ši translokacija perkelia protoonkogeną abl prie geno bcr
promotoriaus, kuris yra aktyvus limfocituose; todėl išsivysto
leukemija |
| virusų integracijos | Onkogenai gali susidaryti ir dėl virusų integracijos
– Kai kurie virusai tam tikro savo gyvenimo ciklo metu gali integruotis į
šeimininko DNR
– Tai gali aktyvinti ląstelinius protoonkogenus
• Tiesioginė transkripcija nuo viruso promotoriaus
• Ląstelinio promotoriaus aktyvacija dėl virusinio enhanserio |
| Daugybiniai genetiniai pakitimai | Daugelis vėžinių ligų prasideda nuo vienos
mutacijos, kuri dar nėra piktybiška, o tik sukelia
hiperplaziją.
• Ilgainiui mutacijos kaupiasi ir išsivysto piktybinė liga
– Progresuojant ligai, mutacijos kaupiasi toliau – kuo
daugiau jų susikaupia, tuo sunkiau gydyti ligą |
| Paprasta transpozicija | Šis mechanizmas taip dar vadinamas “cut-and-paste”
Plačiai aptinkamas bakterijose ir eukariotuose |
| Replikacinė transpozicija | Vyksta TE replikacija ir kopijos insercija į kitą chromosomos
vietą
Šis mechanizmas santykinai retas ir sutinkamas tik
bakterijose |
| Retrotranspozicija | Šis mechanizmas labai dažnas, tačiau sutinkamas tik
eukariotuose
Šio tipo elementai vadinami retroelementais,
retrotranspozonais arba retropozonais (RE) |
| Replikacinis transpozonas | Sandara panaši į insercinės sekos
Skirtumas tas, kad tarp invertuotų sekų randamas rezolvazės genas
Transpozazė ir rezolvazė reikalingos šio tipo elementų
transpozicijos katalizei |
| Virusų tipo retroelementas | Retroelementų sandara yra gana įvairi
Jie klasifikuojami, remiantis evoliuciniais ryšiais su
retrovirusų sekomis
Retrovirusai yra RNR virusai, gaminantys DNR kopiją, kuri
integruojasi į šeimininko genomą
Evoliuciškai susijęs su žinomais retrovirusais
Kaip ir jų virusiniai atitikmenys, jie koduoja virusinius
baltymus, reikalingus transpozicijai |
| Ne virusų tipo retroelementas | Daugelis nepasižymi sekų panašumu
Evoliuciškai yra kilę iš normalių eukariotinių genų
Pavyzdys
Kartotinių sekų Alu šeima yra kilusi iš vieno senovinio pirmtako geno,
žinomo kaip 7SL RNR genas
Šio geno seka retropozicijos būdu nukopijuota daugiau nei 500,000
kartų
Tai sudaro maždaug 5-6% žmogaus genomo |
| Ac-Ds sistema kukurūzuose | TE yra nepilni (arba neautonomiški), kai jiems trūksta
geno(ų), reikalingų transpozicijai vykti
Kukurūzų Ds elementas (Dissociation) yra nepilnas
Jam trūksta transpozazės geno
Pilna šio TE versija yra Ac lokusas (Activator)
Jis turi transpozazę
Todėl nepilno TE (tokio kaip Ds) transpozicija gali vykti tik tada, jei
kitoje chromosomos srityje yra transpozazės genas (pvz., Ac lokuse) |
| Transpozazė | katalizuoja TE iškirpimą ir jo
reinserciją į naują vietą
Transpozazė atpažįsta invertuotus pasikartojimus
(inverted repeats), esančius TE galuose, ir
pritraukia juos vieną šalia kito |
| Transpozicija replikacijos metu | Transpozicija gali vykti po replikacijos, kai abiejose
DNR grandinėse yra po vieną TE kopiją
Jei vienas šių TE transpozuojasi į vietą, esančią
prieš replikacijos šakutę, gali atsirasti papildoma TE
kopija
Vienas genomas turės vieną TE, tačiau kitame jau
bus du TE |
| Drozofilos P elementai | Turi terminalinius invertuotus pasikartojimus
• Insercijos vietoje sukuria 8 bp tiesioginius
pasikartojimus
• Sudaryti iš keturių egzonų
• Sukelia reiškinį, vadinamą hibridų disgeneze |
| Hibridų disgenezė | P linijos drozofilos turi transpozabilų
P elementą, M linijos drozofilos jo
neturi
• P linijos turi transpozazės represorių,
M linijos neturi
• Sukryžminus P linijos patinus su M
linijos patelėmis, palikuonys sterilūs
– M linijos patelių kiaušinėliuose nėra
traspozazės represoriaus, todėl P
elementas, gautas su spermatozoidu,
sukelia chromosomų persitvarkymus
ir insercijas |
| P elemento pre-mRNR splaisingas gali būti alternatyvus | Jei pašalinami pirmieji du intronai, sintetinamas represorius
Jei pašalinami visi trys intronai, sintetinama transpozazė |
| Splaisingo tipas priklauso nuo audinio, kuriame jis vyksta | Bręstant moteriškoms lytinėms ląstelėms, sintetinamas
represorius, kuris saugomas kiaušialąstės citoplazmoje
P linijos patelės
gamina
represorių, kuris
motinos linija
paveldimas per
citoplazmą
Represoriaus
buvimas
paaiškina, kodėl
kryžminant M
patinus ir P
pateles hibridų
disgenezė
nepasireiškia |
| kointegrantas | Didelė žiedinė
chromosoma, |
| Retrovirusų gyvenimo ciklas | Tipiškas retrovirusas turi
tris genus: gag, pol ir env
Pol transliacijai reikia
ribosomos skaitymo
rėmelio poslinkio
Env transliuojamas nuo
atskiros mRNR,
susidarančios dėl
splaisingo
Kiekvienas iš
susidariusių polipeptidų
yra skaidomas proteazių,
susidarant daugeliui
funkcionalių baltymų
36 |
| Virusų tipo retroelementų transpozicija | Retroelementas, esantis šeimininko genome transkribuojamas ir padaroma is jo dnr ir ji iterpiamia integrazes i genoma |
| Drozofilos Copia elementas | Turi ORF homologinius RNR
retrovirusų gag, int, env ir pol genams
• pol koduoja atvirkštinę transkriptazę
transkripcija vyksta branduolyje, po to
RNR pernašama į citoplazmą, kur
vyksta transliacija
• gag baltymas formuoja į virusą panašią
dalelę, kurioje vyksta atvirkštinė
transkripcija
• cDNR pernešama atgal į branduolį |
| LINEs
SINEs | Pastarųjų dešimtmečių tyrimai rodo, kad TE,
greičiausiai, yra visų rūšių genomuose
TE turi įtakos mutacijoms ir evoliucijai
Kai kuriais atvejais eukariotų genomo kartotinės
sekos yra susidariusios dėl TE proliferacijos
Žinduoliuose randamos kartotinės sekos:
LINEs
Long interspersed elements
Dažniausiai nuo 1,000 iki 5,000 bp ilgio
Genome aptinkama nuo 20,000 iki 100,000 kopijų
SINEs
Short interspersed elements
Trumpesni nei 500 bp
Pavyzdys: Alu sekos
Žmogaus genome yra nuo 500,000 iki 1,000,000 kopijų |
| LINE | LINE
Du tipai: L1 and L2
1 - 6.5 KB ilgio
Pilno ilgio LINE (6.5 KB) turi ORF, atitinkantį atvirkštinę
transkriptazę
Nuo 100,000 iki 850,000 kopijų žmogaus genome
Sudaro apie 17% žmogaus genomo
Neturi LTR, todėl reikia vidinių promotorių |
| SINE | Alu sekos
150-500 bp ilgio
Apie 1,500,000 kopijų žmogaus genome
Sudaro apie 15% žmogaus genomo
Neturi LTR
Neturi ORF
Sekos kraštuose esantys 7-21 bp pasikartojimai
nurodo ryšį su transpozabiliais elementais
Panašios į citoplazmoje sutinkamą 7SL RNR,
kai kurias branduolines RNR ir tRNR |
| savanaudiškos (selfish) DNR teorija | Transpozonų biologinė reikšmė evoliucijai yra
diskutuojama
Dvi pagrindinės hipotezės:
1. TE egzistuoja tiesiog todėl, kad jie tai gali!
Kitaip tariant, jie yra kaip parazitai
Jie gali daugintis kartu su šeimininku, kol nesukelia šeimininkui
tokios žalos, kuri reikšmingai sumažintų jo išgyvenimo galimybes |
| egzonų perkėlimu (exon shuffling) | 2. TE egzistuoja todėl, kad jie suteikia organizmui tam
tikrą pranašumą
Bakteriniai TE perneša atsparumo antibiotikams genus
TE gali padidinti genetinę įvairovę vykstant rekombinacijai
TE gali sukelti egzonų inserciją į struktūrinių genų koduojančias
sekas |
