Репарація ДНК
Про ДНК.
Метафори:
потяг і рейки
блискавка з застібкою на одежі
нитка
Про мутації – на справіді звичайні мутації це не те що у організму виростають роги і організм не світиться в темряві
Частоти мутацій – 10 000 – 100 000 на одну клітину ссавців в день.
Правда розмір всього геному в клітині – майже 6,5 мільярдів пар основ.
Але за 2000 років пошкодження набереться 7,5 млрд.
Томас Лі´ндал – у 70х роках вивчав те, що швидкість нових точкових пошкоджень набагато більша – повинен бути механізм повернення назад, полагодження пошкоджень.
Займався пухлинами людей.
Ексицизійна репарація азотистих основ.
Цікава тим, що відбувається трохи по різному у різних організмів.
Так у збудників виразки шлунку та туберкульозної палички трохи сильніше – дозволяє витримати тяжкі умови середовища.
Азіз Санзар (Санджар) – як бактерії відновлюють ДНК після пошкодження її ультрафіолетовим випроміненням.
Ексцизійна репарація нуклеотидів.
Веселий факт про турка – перший турок в американській академії наук.
До речі, у них є НАН
Класно, що відбувається в активних сайтах так і глобально.
Ще дуже цікаво, що реагує на велику кількість можливих пошкоджень – ДНК можуть містити дуже багато різних модифікацій і поламок.
А така ексцизійна репарація нуклеотидів розпізнає їх всі – по вигинам ДНК і частинам неспареної ДНК, коли представлена ділянка де відсутня комплементарна спаренність, і є лише один ланцюг.
Пол Модріч.
Репарація некомплементарних пар основ.
Класна штука в цій репарації – дізнатися який же з двох нуклеотидів новий і зайвий.
Розриви в ДНК та модифікації – метилювання материнської ДНК.
Також цікавим є те, що для її полагодження формується дуга ДНК – від маркеру одним білком до місця неправильного нуклеотиду.
І весь цей шмат вирізається та наново добудовується ДНК.
Весела тим, що білки називаються "Mut"
Але крім того є розриви подвійної спіралі та розриви одної з двох спіралей.
Двоспіральні розриви ДНК – дуже цікаві.
Залежно від того, чи клітина ділиться чи вже зріла в стадії G0, тобто доросла така яка існує решту життя (нейрон наприклад) – один чи інший шлях налагодження.
Сформований на тому чи можна підглянути і скопіювати з іншої такої же самої хромосоми яка утворилася при  діленні материнської ДНК, чи ні.
У клітин що не діляться вже немає такої можливості
Тут метафора з ниткою – або зав'язати на бантик або припаяти кінці.
З втратами або ні.
Чим ще цікаво – теломерна теорія старіння.
Кінцеві частини ДНК при вкорочені потім стають схожими на дволанцюгові розриви – клітина гине.
Захворювання:
Ксеродерма – страшне захворення шкіри, чутливість до ультрафіолету
Атаксія-телеангіектазія (Cиндром Луї-Бара) – атаксією (розладом координації рухів), телеангіоектазіями (локальним надмірним розширенням дрібних судин), різними формами імунодефіциту і схильністю до онкологічних захворювань.
Люди що хворіють зазвичай не доживають до 50 років.
Що таке мутація, як клітина її лагодить та як це пов'язано із Нобелівською премією цього року
Дана презентація міститиме метафори, для поліпшення розуміння теми.
Проте метафора ніколи не відповідає феномену, який вона представляє на всі 100%.
Яку у вислові: Слово – не горобець.
Ніщо не горобець, окрім горобця.
Про клітину
Нагадаймо що таке ДНК
ДНК – це така штука (молекула) на якій записана інформація про те, що і як повинно відбуватися в клітині.
ДНК містить гени які зчитуються та формуються білки або додаткові регуляторні штуки (некодуючі РНК)
Інформація:
Метафора №1: комп'ютерний бінарний код
А клітина крутіша – має не два символи, а чотири: замість нуль і один є нуль, один, два і три: Аденін (A), Тимін (T), Цитозин (C) і Гуанін (G).
Проте ДНК відрізняється ще і тим, що файли, інформація на комп'ютері, записані у один ряд.
Тоді як ДНК має дві спіралі – інформаційний ряд з'єднаний з комплементарним йому іншим рядком, іншим ланцюжком.
Разом некодуючі РНК + білки формують комплекси які і виконують безліч різноманітних функцій у клітині
Метафора №2: металева штука + пластик = купа різних приладів для різних функцій.
А інформація про те, що і як скласти на заводі – у ДНК.
Функціонувати – передавати інформацію далі – ДНК може лише у співпраці з іншими молекулами (спеціальні білки тощо)
просто так ДНК як, наприклад, просто CD диск – річ у собі.
ЇЇ треба зчитати певним спеціальним приладом.
Але якщо щось стає з ДНК – інформація не зчитується.
"Щось не так" = мутація.
Мутація.
Не так все весело і кльово, як показують у кіно.
Повертаємося до метафори з диском, що зробити з CD диском, якщо на ньому була нудна лекція по молекулярній біології – як шляхом подряпини отримати з лекції цікавий мультфільм?
Тобто, мутації, які призводять до виростів кінцівок, свічення в темряві чи якихось інших цікавостей – не відбувається в природі так легко як показують у фільмах, бо це дуже специфічні перетворення і просто так їх дуже-дуже важко отримати.
Більшість мутацій в соматичних (не статевих, тобто не яйцеклітині/сперматозоїді) клітинах – нейтральні або слабко негативні.
Але у деяких випадках, коли неповезло, мутація – поламався, значить дефект.
Там кістки погано розвиваються, очі погано бачать.
Чи поламався у дорослому віці: пухлини.
Частота мутацій
Але поламки ДНК відбуваються з велетенською швидкістю:
на одну клітину ссавців ≈10000 поламок ДНК в день.
Всього в геномі правда 6500 000 000 пар нуклеотидів.
Але існує життя довго – як воно не виродилося з усіма цими поламками адже з таким темпом – навіть не 2000 років тре на те, щоб накопити 7,3 млрд помилок.
А ссавці існують 200 млн років.
Але треба якісь механізми які це лагодять.
Це перші міркування, які висловив пан Томас Ліндаль у 70х роках.
Типи поламок бувають:
заміни та модифікації окремих нуклеотидів
розриви ДНК:
одразу двох ланцюгів
одного з двох ланцюгів
Всі ці види поламок клітина вміє лагодити.
Однонуклеотидні розриви.
Поламки в комплементарних парах – партнером одної літери стає інший, не комплементарний їй нуклеотид.
Розпізнається і вирізається.
Пол Модріч – Нобелівська премія 2015 весела тим, що білки називаються Mut
Поламки різноманітні після дії ультрафіолетового випромінення і інших пошкоджуючих факторів.
Вигини і порушення структури ДНК.
Розпізнається і вирізається.
Класно, що відбувається в активних сайтах так і глобально.
Ще дуже цікаво, що система репарації ДНК реагує на велику кількість можливих пошкоджень – ДНК можуть містити дуже багато різних модифікацій і поламок.
А така ексцизійна репарація нуклеотидів розпізнає їх всі – по вигинам і частинам неспареної ДНК.
Поламки точкові, модифікації нуклеотидів, які формуються в тому числі і після ділення клітини: механізм копіювання материнської ДНК не 100% правильний і дочірні ДНК отримують кілька точкових невідповідностей.
один нуклеотид
oдекілька нуклеотидів
Томас Ліндал, Ексицизійна репарація азотистих основ.
Двоспіральні розриви найскладніші і найважчі в клітині.
Якщо вони не лагодяться, клітина помирає.
Або перетворюється на пухлинну.
Проблема в тому, що після розриву такі два фрагменти ДНК не будуть близько один до одного залишатися в самому об’ємі клітини.
Найлегше полагодити ДНК, коли клітина ділиться.
Бо на шляху від материнської клітини до двох дочірніх клітин є стадія, коли в одній материнській клітині 2 однакові молекули ДНК, тобто є "резервна копія" – можна підгледіти, як зшивати.
І скопіювати ділянку.
Клітина не ділиться: нема додаткової копії ДНК, яку можна взяти і скопіювати.
Налагодження розриву відбувається з маленькими втратами інформації.
А не діляться багато клітин в організмі: нейрони, наприклад.
При відсутності додаткової копії.
Одноланцюгові розрізи легко зшиваються, це частина нормального процесу в клітині.
Тому на цьому все.
Щасти і дякую за увагу
