Расшифровка букв днк

Базы данных генов человека

Задача по составлению каталога всех генов по-прежнему не решена. Проблема заключается в том, что за последние 15 лет только две исследовательские группы составили список доминантных генов: RefSeq, которая поддерживается Национальным центром биотехнологической информации (NCBI) при Национальных институтах здоровья (NIH), и Ensembl/Gencode, которая поддерживается Европейской молекулярно-биологической лабораторией (EMBL). Однако, несмотря на большой прогресс, сейчас в каталогах различается количество белок-колирующих генов, генов длинных некодирующих РНК, псевдогенов, а также варьирует количество антисмысловых РНК и других некодирующих РНК (табл. 2). Каталоги еще дорабатываются: например, в прошлом году сотни генов, кодирующих белок, были добавлены или удалены из списка Gencode. Эти разногласия объясняют проблему создания полного каталога человеческих генов.


В 2017 году была создана новая база данных генов человека — CHESS. Примечательно, что она включает все белок-кодирующие гены как Gencode, так и RefSeq, так что пользователям CHESS не нужно решать, какую базу данных они предпочитают. Бóльшее количество генов может вызывать больше ошибок, но создатели считают, что бóльший набор окажется полезным при исследовании болезней человека, которые еще не отнесены к генетическим. Набор генов CHESS в настоящее время в версии 2.0 еще не окончательный, и, безусловно, создатели работают над его усовершенствованием.

Таким образом, все еще неизвестно, сколько всего генов у человека. Существует ряд проблем, затрудняющих эту задачу. Например, многие гены (особенно, гены днкРНК), видимо, имеют высокую тканеспецифичность. Из этого следует, что пока ученые подробно не исследуют все типы клеток человека, они не могут быть уверены, что обнаружили все человеческие гены и транскрипты. Безусловно, сегодня знания о человеческих генах стали значительно обширнее, чем в начале проекта «Геном человека», а технологии совершеннее. Это дает надежду на то, что в скором времени мы узнаем точный ответ на поставленный вопрос.

Роль в клетке

Основная роль ДНК в клетках – передача наследственных генов и выживание будущего поколения. От нее зависят не только внешние данные будущей особи, но и ее характер и здоровье. Дезоксирибонуклеиновая кислота находится в суперскрученном состоянии, но для качественного процесса жизнедеятельности она должна быть раскрученной. С этим ей помогают ферменты — топоизомеразы и хеликазы.

Топоизомеразы относятся к нуклеазам, они способны изменять степень скрученности. Еще одна их функция – участие в транскрипции и репликации (делении клеток). Хеликазы разрывают водородные связи между основаниями. Существуют ферменты лигазы, которые нарушенные связи «сшивают», и полимеразы, которые участвуют в синтезе новых цепей полинуклеотидов.

ДНК не по канону

Мы привыкли думать о ДНК как о двойной спирали, в которой азотистые основания нуклеотидов на противоположных цепях однозначно соответствуют друг другу: аденин — тимину, гуанин — цитозину. Эта, безусловно, фундаментальная особенность нуклеиновых кислот лежит в основе механизмов наследственности. Именно благодаря ей становятся возможными удвоение и корректирование ДНК, а также реализация генетической информации в структуре РНК и белков.

Рисунок 1. Формирование крестоообразных структур ДНК.

Рисунок 2. Двойная (а), тройная (б) и четверная (в) спирали ДНК.

Рисунок 3. «G-ДНК». а. Строение G-тетрады; М+ — одновалентный катион. б. Формирование G-квадруплекса из 1) одной, 2) двух и 3) четырех нитей ДНК.

Способность гуанина к самоассоциации была обнаружена еще в конце 19 века. И только в 1962 году удалось установить, что в растворах он образует агрегаты из четырех молекул (называемых G-квартетом, или G-тетрадой) . Такие тетрады скрепляются между собой неканоническими (то есть, не предусмотренными в модели Уотсона — Крика) водородными связями, называемыми «хугстиновскими» — по фамилии их первооткрывателя . При этом входящие в них гуанины располагаются в одной плоскости и нуждаются в стабилизации моновалентными катионами (например, K+ или Na+) (рис. 3а).

Содержащие гуанин нуклеиновые кислоты в растворе могут образовывать такие структуры из одной, двух или четырех различных нитей (рис. 3б). Однако стабильными они будут лишь в том случае, когда три и более G-тетрады сгруппируются в плотную «стопку», «подперев» друг друга межплоскостными стекинг-взаимодействиями и сформировав тем самым G-квадруплекс (G4-структуру). А для этого, в свою очередь, необходима «счастливая встреча» четырех полигуаниновых участков (GGGn), находящихся либо на одной, либо на разных молекулах ДНК или РНК .

Нанопроводники

Интересно, что полигуаниновые цепи ДНК в растворе образуют четырехспиральные жгуты, для которых, к слову, зафиксирована способность эффективно проводить ток. Это свойство создает перспективу их использования в качестве нанопроводников .

Создание модели

В конце 1970-х годов в качестве потенциального решения проблем репликации ДНК в плазмидах и хроматине были кратко рассмотрены альтернативные неспиральные модели. Однако они были отвергнуты в пользу двойной модели, изображающей виток спирали ДНК, из-за последующих экспериментальных достижений, таких как рентгеновская кристаллография ДНК-дуплексов. Кроме того, не двойные спиральные модели в настоящее время не принимаются основным научным сообществом.

Одноцепочечные нуклеиновые кислоты (ssDNA) не принимают спиральную форму и описываются такими моделями как случайная катушка или червоподобная цепь.

ДНК является относительно жестким полимером, типично смоделированным как червоподобная цепь. Модельная жесткость важна для циркуляризации ДНК и ориентации связанных с ней белков относительно друг друга, а гистерезисная осевая жесткость важна для обертывания ДНК и циркулирования и взаимодействия белков

Сжатие-удлинение относительно неважно при отсутствии высокого напряжения

Разница между ДНК и кДНК

Определение

ДНК: ДНК относится к типу нуклеиновой кислоты, состоящей из двойной спирали, которая удерживается водородными связями между пуринами и пиримидинами в двух цепях.

кДНК: кДНК относится к ДНК, которая синтезируется с использованием РНК-мессенджера в качестве матрицы.

ДНК: ДНК относится к дезоксирибонуклеиновой кислоте.


кДНК: кДНК относится к комплементарной ДНК.

ДНК: ДНК синтезируется из существующих геномов.

кДНК: кДНК синтезируется из цитозольной мРНК.

Синтезировано

ДНК: ДНК синтезируется во время репликации ДНК под действием фермента ДНК-полимеразы.

кДНК: кДНК синтезируется во время обратной транскрипции под действием фермента обратной транскриптазы.

ДНК: ДНК является двухцепочечной по своей природе.

кДНК: кДНК одноцепочечная.

Состоит из

ДНК: ДНК состоит из кодирующих и некодирующих последовательностей организма.

кДНК: кДНК состоит только из кодирующих областей или экзонов.

ДНК: Общая ДНК организма называется геном.

кДНК: Общая кДНК организма называется транскриптом.

ДНК: ДНК содержит большое количество пар оснований.

кДНК: кДНК содержит несколько пар оснований по сравнению с ДНК.

использование

ДНК: ДНК может быть использована для создания геномных библиотек.

кДНК: кДНК может быть использована для создания библиотек кДНК.

Заключение

ДНК и кДНК — две формы нуклеиновых кислот, широко используемые в молекулярно-биологических методах. Как ДНК, так и РНК состоят из нуклеотидов ДНК. ДНК является наиболее распространенной нуклеиновой кислотой в геномах. Он состоит из двухспиральной структуры. Новая ДНК синтезируется из существующей ДНК во время репликации ДНК ферментом, ДНК-полимеразой. кДНК состоит из одноцепочечной молекулы ДНК. Он синтезируется из молекул мРНК в процессе, называемом обратной транскрипцией ферментом обратной транскриптазы. ДНК содержит как кодирующие, так и некодирующие области генома. Но кДНК содержит только кодирующие области или экзоны. Основным отличием ДНК от кДНК является состав каждого типа нуклеиновой кислоты.

Ссылка:

1. «Что такое ДНК? — Genetics Home Reference. ”Национальная медицинская библиотека США, Национальные институты здоровья,

Происхождение названия

Термин «геном» был предложен Гансом Винклером в 1920 году в работе, посвящённой межвидовым амфидиплоидным растительным гибридам, для описания совокупности генов, заключённых в гаплоидном наборе хромосом организмов одного биологического вида. В Оксфордском энциклопедическом словаре указано, что термин образован слиянием слов «ген» и «хромосома». Однако Джошуа Ледерберг и Алекса T. МакКрэй считают, что ботаник Г. Винклер должен был быть знаком с ботаническими терминами «ризом», «таллом», «трахеом» и т. д. Все эти термины возникли до 20-х годов XX века, и суффикс «-ом» в них означает объединение частей в целое, например, «ризом» означает всю корневую систему растения. Таким образом, «геном» можно понимать как объединение генов в целое.

До недавнего времени термин «геном» использовался в двух смыслах. У эукариот геном соответствовал гаплоидному набору хромосом с локализованными в них генами. Генетики бактерий и вирусов употребляли термин «геном» для обозначения совокупности наследственных факторов одной хромосомы или группы сцепления прокариот. В генетике бактерий семантика термина «геном» претерпела дрейф в сторону обозначения всей наследственной конституции клетки, включая самые разные внехромосомные факультативные элементы. Постепенно в этом смысле термин «геном» стали употреблять и в генетике эукариот.

Первоначальный смысл этого термина указывал на то, что понятие генома, в отличие от генотипа, является генетической характеристикой вида в целом, а не отдельной особи. С развитием молекулярной генетики значение данного термина изменилось. В настоящее время под «геномом» понимают совокупность наследственного материала отдельного представителя вида, примером может служить международный проект , целью которого является секвенирование геномов 1000 человек.

Структура двойной спирали ДНК


Предпочтительное направление изгиба ДНК определяется стабильностью укладки каждого основания поверх следующего. Если на одной стороне спирали ДНК всегда находятся неустойчивые этапы штабелирования основы, то ДНК предпочтительно будет отгибаться от этого направления. Соединение двух цепей ДНК в спираль осуществляют молекулы, зависящие от этого направления. По мере увеличения угла изгиба они играют роль стерических препятствий, проявляя способность прокатывать остатки по отношению друг к другу, особенно в малой канавке. Отложения A и T будут предпочтительно встречаться в небольших канавках внутри изгибов. Этот эффект особенно проявляется в связывании ДНК-белка, когда индуцируется жесткий изгиб ДНК, например, в нуклеосомных частицах.

Молекулы ДНК с исключительным изгибом могут стать изгибающимися. Это было впервые обнаружено в ДНК трипаносоматида кинетопласта. Типичные последовательности, которые вызывают это, содержат отрезки 4-6 T и A, разделенные по принципу G и C, которые содержат остатки A и T в фазе с малой канавкой на одной стороне молекулы.

Внутренняя изогнутая структура индуцируется «прокруткой винта» пар оснований друг относительно друга, что позволяет создавать необычные бифурцированные водородные связи между базовыми ступенями. При более высоких температурах эта структура денатурирована, и поэтому собственный изгиб теряется.

Вся ДНК, которая изгибается анизотропно, имеет, в среднем, более длительный упор и большую осевую жесткость. Эта повышенная жесткость необходима для предотвращения случайного изгиба, который заставит молекулу действовать изотропно.

Кольцевание ДНК зависит как от осевой (изгибной) жесткости, так и от крутильной (вращательной) жесткости молекулы. Чтобы молекула ДНК успешно циркулировала, она должна быть достаточно длинной, чтобы легко сгибаться в полный круг и иметь правильное количество оснований, чтобы концы находились в правильном вращении, дабы обеспечить возможность склеивания спиралей. Оптимальная длина для циркулирования ДНК составляет около 400 пар оснований (136 нм). Наличие нечетного числа поворотов представляет собой значительный энергетический барьер для кругооборотов, например, молекула пары 10,4 х 30 = 312 будет циркулировать в сотни раз быстрее, чем 10,4 х 30,5 ≈ 317-молекулы.

Вам будет интересно:Командор — это: значение слова и синонимы

Примечания

. Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon. Perseus Digital Library, Tufts University.

. Henry George Liddell, Robert Scott, A Greek-English Lexicon. Perseus Digital Library, Tufts University.

. Online Etymology Dictionary.

// An Introduction to Genetic Analysis (неопр.) / Griffiths, Anthony J.F.; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart. — 7th. — New York: W.H. Freeman (англ.)русск., 2000. — ISBN 978-0-7167-3520-5.

Hartl D, Jones E (2005)

 (англ.). www.dictionary.com. Дата обращения 25 октября 2018.

Большой толковый словарь русского языка / гл. ред. С. А. Кузнецов.. — СПб.: Норинт, 1998.

Большой энциклопедический словарь. Биология / Гл. ред. М. С. Гиляров. — 3-е изд. — М.: Большая российская энциклопедия, 1999. — ISBN 5852702528.

Peter J. Bowler, The Mendelian Revolution: The Emergency of Hereditarian Concepts in Modern Science and Society (Baltimore: Johns Hopkins University Press, 1989): chapters 2 & 3.

↑ Blumberg, Roger B. .

genetics, n., Оксфордский словарь английского языка, 3rd ed.

Bateson W.

The John Innes Centre. Дата обращения 15 марта 2008

Обратите внимание, что письмо было адресовано Адаму Седжвику, зоологу и «Читателю по морфологии животных» в Тринити-колледж (Кембридж)

genetic, adj., Oxford English Dictionary, 3rd ed.

Bateson, W (1907). «The Progress of Genetic Research». Wilks, W Report of the Third 1906 International Conference on Genetics: Hybridization (the cross-breeding of genera or species), the cross-breeding of varieties, and general plant breeding, London: Royal Horticultural Society. Первоначально названный «Международная конференция по гибридизации и селекции растений», название было изменено в результате речи Бейтсона. Видете Cock A. G., Forsdyke D. R. Treasure your exceptions: the science and life of William Bateson (англ.). — Springer (англ.)русск., 2008. — P. 248. — ISBN 978-0-387-75687-5.

Reprint:

// An Introduction to Genetic Analysis (неопр.) / Griffiths, Anthony J.F.; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart. — 7th. — New York: W.H. Freeman (англ.)русск., 2000. — ISBN 978-0-7167-3520-5.

// An Introduction to Genetic Analysis (неопр.) / Griffiths, Anthony J.F.; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart. — 7th. — New York: W.H. Freeman (англ.)русск., 2000. — ISBN 978-0-7167-3520-5.

 (недоступная ссылка). University of Wisconsin: Wisconsin Outreach Research Modules. Дата обращения 30 мая 2014.

Химия и генетика

ДНК в растворе не принимает жесткую структуру, но постоянно меняет конформацию из-за тепловой вибрации и столкновения с молекулами воды, что делает невозможным применение классических мер жесткости. Следовательно, изгибная жесткость ДНК измеряется длиной персистентности, определяемой как «длина ДНК, по которой усредненная по времени ориентация полимера становится некоррелированной по коэффициенту».

Это значение может быть точно измерено с помощью атомного силового микроскопа для непосредственного изображения молекул ДНК различной длины. В водном растворе средняя постоянная длина составляет 46-50 нм или 140-150 пар оснований (диаметр ДНК 2 нм), хотя она может значительно различаться. Это делает ДНК умеренно жесткой молекулой.

Длительность продолжения участка ДНК сильно зависит от ее последовательности, и это может привести к значительным изменениям. Последние в большинстве своем обусловлены энергией штабелирования и фрагментами, которые распространяются на минорные и крупные канавки.

Для чего это нужно?

Поскольку в указе детально не уточняется, что имеется в виду под понятием «генетический паспорт», Русская служба Би-би-си попросила порассуждать об этом ученых-генетиков.

«Мне понятно, что речи не может быть о полном прочтении или, как мы говорим, секвенировании генома. Прочесть геномы ста с лишним миллионов человек — задача не слишком реальная. В фундаментальном плане это было бы интересно, но речь не об этом. Скорее всего, имеется в виду характеристика каждого человека по тем генам, которые имеют отношение к предрасположенности к определенным заболеваниям или к наследственным заболеваниям», — считает сотрудник Института общей генетики РАН Илья Захаров-Гезехус.

Похожего мнения придерживается и руководитель лаборатории пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней Института акушерства и гинекологии имени Д.О. Отта РАМН Владислав Баранов.

«Генетический паспорт — это по сути электронная база данных каждого человека, это база ДНК-данных, в которой отражены уникальные генетические особенности человека, его предрасположенность к каким-то заболеваниям или его способность передавать эти болезни потомству», — говорит он.

«Существующий подход «precision medicine» (Точная медицина — инновационный подход в системе здравоохранения, при котором профилактика и лечение заболеваний подбирается главным образом по генетической информации), который был введен в свое время в США, подразумевает, что у каждого человека будет свой генетический паспорт. Но пока возможность предсказывать предрасположенность к частым заболеваниям невелика, а вот предрасположенность к генным заболеваниям — да, пожалуйста», — объясняет Баранов.

Достоинства и недостатки метода ПЦР

Современные методы позволяют точно подобрать набор веществ, нужных для реакции, а значит, «достроить» именно ДНК SARS-Cov-2, а не другого похожего.

Теперь о недостатках. Первое — относительно высокая цена. Она обусловлена высокой себестоимостью как праймеров, так и оборудования – амплификаторов. Второе — время. Ждать, пока размножится ДНК, нужно несколько часов, а с учетом транспортировки до лаборатории результаты теста пациент может узнать через сутки и более.

Также эффективность теста не превышает 80%. Праймеры для реакции подбираются на основе информации об РНК вируса. Но фрагмент с теми же «буквами» может оказаться и в других микроорганизмах пробы – отсюда ложноположительный результат. Ложноотрицательный результат получится, если вирусные частицы ушли из ротоглотки, спустились дальше по дыхательному пути. Тогда в пробе просто не окажется РНК вируса.

Сдавать тест ПЦР есть смысл в том случае, если человек контактировал с пациентом с подтвержденным коронавирусом.

Что такое мутация


При репликации (копировании) ДНК очень редко, но всё же могут возникать ошибки. Их называют мутациями. Ученые подсчитали, что представитель каждого нового поколения несет в своем геноме 1-2 новых мутации.

Обычно мутации возникают из-за повреждения ДНК в процессе копирования. Они могут привести к хромосомным аномалиям: когда достаточно большие участки хромосомы дублируются, удаляются или перегруппируются.

В результате мутаций белки начинают синтезироваться неправильно. В целом в организмах есть механизмы «ремонта» ДНК после мутаций или уничтожения клеток-мутантов, но они не всегда срабатывают.

Если мутации происходят в половой клетке, у плода могут неправильно сформироваться целые органы и системы. Если в обычной клетке, то могут появиться доброкачественные или злокачественные образования.

С другой стороны, отдельные мутации оказывались удачными. Они сыграли важную роль в процессе естественного отбора и привели к созданию более выносливых и приспособленных организмов.

Смертельно опасная «вечная» жизнь

Говоря о теломерных G4-структурах, нельзя обойти вниманием тот интригующий факт, что, располагаясь на концах 3’-выступа, они блокируют работу теломеразы. А ведь это тот самый широко популяризованный фермент, на который возлагалось столько надежд, и за изучение которого в 2009 году была вручена Нобелевская премия по физиологии и медицине! Теломераза наращивает 3’-концы теломер и таким образом нивелирует их естественное укорочение

Иными словами — продлевает активную жизнь хромосомам и, соответственно, клетке . Однако G-квадруплексы не просто мешают теломеразе делать свое дело — помимо этого, они, располагаясь в области промотора гена TERT, подавляют ее синтез в клетке . И, конечно, этот эффект можно было бы счесть за негативный, если бы не один весьма печальный факт. Дело в том, что избыточная активность теломеразы создает весьма благоприятную среду для перерождения нормальных клеток в раковые. От работы этого фермента сильно зависят порядка 90% всех злокачественных опухолей, ведь он позволяет перерожденным клеткам делиться бесконечно долго .

Блокирование работы теломеразы составляет одну из функций гена BRCA1. BRCA1 — широко известный супрессор раковых опухолей, то есть ген — «борец» с канцерогенезом. Он является важным компонентом системы исправления ошибок в ДНК и контролирует активность целого ряда генов, в том числе задействованных в образовании опухолей . Поэтому мутации в BRCA1 зачастую приводят к развитию рака груди и яичников , а в России они — в «лидерах» генетических причин возникновения онкозаболеваний . Интересно, что подавление теломеразы этим (весьма немаловажным, как мы убедились) белком осуществляется не только за счет регуляции активности кодирующего её гена TERT , но и за счет прямого вмешательства в её работу на теломерах. В частности, предполагают, что BRCA1 связывается с теломерными квадруплексами и стабилизирует их, в результате чего наш «фермент молодости» остаётся не у дел .

Как было отмечено выше, TERT — отнюдь не единственный регулируемый G-квадруплексами ген, благоприятствующий развитию злокачественных опухолей . Помимо него в этом ряду фигурируют c-MYC, c-KIT, BLC2, VEGF, HIF-1a и целый ряд других известных онкогенов . Разумеется, такая закономерность не могла не привлечь внимания ученых, занятых поиском средств против рака. Сегодня существует целый ряд работ, посвященных влиянию тех или иных квадруплекс-связывающих веществ на рост и развитие раковых клеток. И, по результатам этих исследований, искусственное укрепление G-квадруплексов представляется чрезвычайно перспективным путем лечения онкологических заболеваний .

Молекулярная основа

См. также: ДНК

Химическая структура фрагмента двойной спирали ДНК. Фрагмент состоит из четырёх спаренных оснований: ЦГ, АТ, ГЦ, ТА. Цепи сахаро-фосфатного остова ориентированы в противоположных направлениях. Основания направлены внутрь и связаны водородными связями с основаниями противоположной цепи.

ДНК

Генетическая информация у подавляющего большинства организмов закодирована в длинных молекулах ДНК. ДНК состоит из двух спирально закрученных полимерных цепей, мономерами которых служат четыре нуклеотида: аденозин, цитидин, гуанозин и тимидин. Нуклеотиды в ДНК состоят из пятиуглеродного сахара (2-дезоксирибозы), фосфатной группы и одного из четырёх азотистых оснований: аденина, цитозина, гуанина и тимина. Азотистое основание связано гликозидной связью с пятиуглеродным (пентозного) сахаром в 1′-положении. Остовом цепей ДНК служит чередующаяся последовательность пентозных сахаров и фосфатов, фосфатные группы присоединяются к сахару в 5′- и 3′-положениях. Номера позиций пентозного кольца отмечены штрихом для того, чтобы различать нумерацию колец в сахаре и азотистом основании.

Из-за химического состава пентозных остатков цепи ДНК имеют направленность. Один конец полимера ДНК содержит открытую гидроксильную группу на дезоксирибозе в 3′-положении; этот конец называется 3′-конец. Другой конец содержит открытую фосфатную группу, это 5′-конец. Две цепи (нити) двойной спирали ДНК ориентированы в противоположных направлениях. Синтез ДНК, в том числе при репликации ДНК, происходит в направлении 5 ‘→ 3’, потому что новые нуклеотиды добавляются посредством реакции дегидратации, которая использует открытый 3’-гидроксил в качестве нуклеофила.

Экспрессия генов, закодированных в ДНК, начинается с транскрипции нуклеотидной последовательности ДНК в последовательность нуклеотидов другого типа нуклеиновых кислот — РНК. РНК очень похожа на ДНК, но её мономеры содержат рибозу, а не дезоксирибозу. Кроме того, вместо тимина в РНК используется урацил. Молекулы РНК являются одноцепочечными и менее стабильны, чем ДНК. Гены белков содержат кодирующую последовательность, состоящую из серии тринуклеотидных блоков — триплетов, которые соответствуют аминокислотам. Правило, по которому определяется, какому триплету соответствует какая аминокислота, называется генетическим кодом. Считывание генетического кода происходит в рибосоме во время трансляции РНК в белок. Генетический код почти одинаков для всех известных организмов.

Хромосома

Изображение нормального женского кариотипа, полученного при помощи флуоресцентной микроскопии и метода FISH. ДНК окрашена в красный цвет, а участки хромосом, обогащённые по числу локализованных в них генов, окрашены в зелёный цвет. Самые большие хромосомы примерно в 10 раз больше самых маленьких.

Наследственный материал организма, или геном, хранится в одной или нескольких хромосомах, число которых специфично для вида. Хромосома состоит из одной очень длинной молекулы ДНК, которая может содержать тысячи генов. Область хромосомы, где находится ген, называется локусом. Каждый локус содержит определённый аллель гена. Представители популяции могут отличаться по аллелям гена, находящимся в одинаковых локусах хромосом.

Большинство эукариотических генов хранятся в нескольких линейных хромосомах. Хромосомы упакованы в ядре в комплексе с белками хроматина. Наиболее многочисленными белками хроматина являются гистоны, которые формируют белковую глобулу, называемую нуклеосомой. ДНК обвивается вокруг нуклеосом, что представляет собой первый уровень упаковки ДНК в хромосоме. Распределение нуклеосом вдоль ДНК, а также химические модификации самих гистонов регулируют доступность ДНК для регуляторных факторов, участвующих в транскрипции, репликации, репарации. Помимо генов эукариотические хромосомы содержат также служебные последовательности, обеспечивающие стабильность и воспроизведение хромосом, а также их распределение между дочерними клетками в митозе. Это теломеры, сайты инициации репликации и центромера, соответственно.

Точка обратного отсчета

Согласно наиболее популярной точке зрения, именно в теломерах спрятан ключ (по крайней мере, один из главных таких ключей) к пониманию процесса старения и ограниченной продолжительности нашей жизни. Линейные хромосомы, в отличие от циклических, коими могут похвастаться большинство доядерных организмов, как правило, не способны удваиваться вечно. Каждый цикл репликации, в силу особенностей организации этого ферментативного механизма, приводит к укорочению одной из дочерних нитей ДНК на 50–100 нуклеотидов. В итоге, после 50–60 раундов копирования наследственного материала потери в длине теломеры становятся неприемлемыми, поэтому клетка запускает процесс своего старения (сенесценции) либо гибнет . Правда, всем известные стволовые клетки являются ярким исключением из этого общего правила . (А еще — клетки растений, меняющие длину теломер в зависимости от времени года .)

Помимо этого, не секрет, что одной из вероятных причин старения является накопление в геноме повреждений, вызванных окислением свободными радикалами . Причем существенная часть из них концентрируется именно на теломерах . Возможных объяснений такому предпочтительному поражению кончиков хромосом довольно много. По-видимому, в этом виновны и сниженная (силами шелтериновых белков) активность ферментов «ремонта» ДНК, и особенности нуклеотидной последовательности теломерной ДНК. И здесь опять имеет смысл вспомнить про наши G-квадруплексы! Ведь они, помимо всего прочего, оказываются особенно чувствительными к окислительным повреждениям .

Кто открыл­

Первое открытие структуры ДНК приписывают английским биологам Джеймсу Уотсону и Френсису Крику, которые в 1953 году раскрыли особенности строения молекулы. Нашел же ее в 1869 году швейцарский врач Фридрих Мишер. Он изучал химический состав животных клеток с помощью лейкоцитов, которые массово скапливаются в гнойных поражениях.

Мишер занимался изучением способов отмывания лейкоцитов, выделял белки, когда обнаружил, что кроме них есть что-то еще. На дне посуды во время обработки образовался осадок из хлопьев. Изучив эти отложения под микроскопом, молодой врач обнаружил ядра, которые оставались после обработки соляной кислотой. Там содержалось соединение, которое Фридрих назвал нуклеином (от лат. nucleus — ядро).


С этим читают