Теломерлер .теломерлік белсенділік

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Жоспары:

І. Кіріспе

ІІ. Негізгі бөлім:

2. 1 ДНҚ - ның теломерлік бөлімдерінің репликацияланбауы

2. 2 Хромосомада теломералардың орналасуы

2. 3 Теломералардың қызметі. Теломердің қартаю теориясы

2. 4 Теломералардың нуклеотидтік қайталану жүйелері

2. 5 Теломеразалар әрекетінің механизмі

ІІІ. Қорытынды

Репликация процесінде ДНҚ - ның, жаңа тізбектері синтезделместен бұрын алдымен РНҚ - праймердің (қоздырғыштың) синтезделіп, қызметін атқарып, соңынан оның шығарылып тасталатыны айтылды.

Эукариоттар репликациясының ерекшелігі, осы синтезделген РНҚ - праймер бөлініп кеткеннен соң, әр репликация аяқталғанда түзілген ДНҚ - ның жаңа тізбектері бастапқы матрицалық тізбектен қысқалау келеді. Жаңадан синтезделген тізбектің жетіспейтін бөлігінің ұзындығы РНҚ - праймердің мөлшеріне (10 - нуклеотидке) сәйкес болады. Былайша айтқанда, бастапқы матрицалық тізбектің 3’ - ұшынан жаңа тізбектің комплементарлы 5’ - ұшы қысқа болып аяқталады.

Өйткені ДНҚ - полимераза ферменті жаңа тізбек синтездеу үшін өзінің алдындағы РНҚ - праймердің 3’ ұшын пайдалануы тиіс. Соңғы праймер алып тасталғандықтан, оның 3’ ұшы да болмайды. Сондықтан РНҚ - праймер жоқ жерде ДНҚ - полимераза жаңа фрагмент синтездей алмайды, нәтижесінде, түзілген тізбек қысқалау болып, репликацияның толық жүрмегенін сипаттайды. ДНҚ - ның мұндай бірі ұзын, бірі қысқа ұштарын үшкір ұштар немесе оверхенгтер деп атайды. Бұл жағдай эукариоттарға тән сызықтық ДНҚ молекуласының репликациясы кезінде артта қалған тізбектің синтезделуі нәтижесінде байқалады.

Шын мәнісінде ДНҚ молекуласының жаңадан синтезделген артта қалған тізбегінің қысқаруы 10 - 20 нуклеотидке емес 50 - 65 нуклеотидтерге шамалас келеді. Өйткені ДНҚ - полимеразалық жиынтықтың аумағы едәуір көлемді болғандықтан жаңа фрагмент синтездеу үшін ол матрицалық тізбектің бірнеше ондаған нуклеотидтерден тұратын учаскесімен байланысуы тиіс. Артта қалған тізбектің репликациясының толық жүрмеуі хромосомалардың теломералары аймағында байқалады. Теломераларда гендер болмайды, сондықтан да толық емес репликация геноиның тұқым қуалаушылығына әсер етпейді.

Теломералардың болуы ДНҚ - ның тұқым қуалау ақпараты жазылған учаскелерінің репликацияланбай қалуынан сақтайды.

Жасушаның әр бөлінуі сайын түзілген жас жасушалардағы хромосомалардың теломералық учаскелерінің қысқаруы, ең соңында олардың толық жойылып, бірте-бірте ақпараты бар гендердің толық репликацияланбай қалуына себеп болуы мүмкін. Мұндай жағдайда жасуша тіршілігін жойған болар еді. Бірақ, эукариоттарда бұл мәселе теломераза ферментінің кқмегімен шешіледі.

Теломераза репликация аяқталардан бұрын ДНҚ - ның жаңа синтезделген тізбектерінің толық репликацияланбаған 5’ - ұштарын қысқалау келген, қайталанатын нуклеотидтер жүйесімен немесе теломералармен жалғап ұзартады.

Теломералар қысқа және ұзын болуы мүмкін. Теломера құрамына кіретін арнайы белоктар қысқа теломераларда нуклеосомалық құрылым түзбейді.

Хромосоманың маңызды бөлігі - центромера. Центромера - жасуша бөлінуі кезінде хромосоманың қозғалуын қамтамасыз етеді. Егер центромера болмаса хромосомалар қозғала алмай жойылады. Хромосома иіндерінің ұштарын теломералар деп атайды, олардың қызметі хромосомалардың тұрақтылығын сақтау, хромосомаларды ядро ламинасына бекіндіру, хромосомаларды жабысып қалудан сақтау, т. б. болып табылады. Жасушаның әрбір бөлінуінен кейін хромосома теломералары азды-көпті қысқарып отырады, ал оның ұзындығы минимальды деңгейге жеткенде жасуша бөлінуін тоқтатады және бұл ағзаның қартаюына алып келеді.

Теломера - хромосоманың екі иығының ұшындағы бөлігі, теломерлік ДНҚ мен белоктардан құралған. Барлық адамдар мен омыртқалылардың хромосомаларындағы теломерлік ДНҚ TTAGGG нуклеотидтердің біртекті (монотонды) қосылысынан тұрады. «Теломера» терминін ғылымға 1932 жылы америкалық генетик Г. Меллер енгізген. ДНҚ молекуласының учаскесі болғанына қарамастан ерекше жолмен репликацияланады. Бұл процеске ерекше ферменттер теломеразалар қатысады. Теломерлерде ешқандай генетикалық ақпарат болмайды, сондықтанда теломерасыз олардың біршама бөлігі түсіп қалған кезде де геном бірқалыпты қызмет ете береді. Теломерлердің негізгі қызметінің өзі де осы болса керек, яғни олар геномның маңызды бөлігін толық репликацияланбаудан қорғап, буферлік қызмет атқарады. Сонымен қатар, теломеразалардан біржола бас тартуға болмайды, себебі жасущаның бөліну процесінде күндердің күнінде ДНҚ-ның теломерлік учаскелері қысқарып-қысқарып жойылуы мүмкін. Теломерлер ерекше, арнайы қызметтер атқарады, сондықтан олар белгілі бір шекке дейін қысқарады.

Теломердің қызметі.

1. Механикалық - Теломерлер хромосомалардың ядро матрицасына қосылуына қатысады, бұл ядрода хромосоманың дұрыс бағытта болуы үшін және мейоздық бөліну үшін өте маңызды, бірдей (сестринские) хроматидтердің соңдары бір-біріне жалғанады.

2. Стабилизаторлық (тұрақтандырушы) - Үзілген хромосомалар соңының тұрақтануы, хромосоманың жабысып қалуынан немесе қосылуынан, және деградациядан қорғайды.

3. Гендердің экспрессияға әсер етуі. Теломерлердің жанында орналасқан гендер белсенділігінің әсер ету жағдайы жазаланылған немесе төмендеген - сайленсинг деп аталады. Ол ядро мембранасына жақындауын немесе белгілі ақуыздардың әсерін қамтамасыз ететін - транспозондар үшін тән.

Транспозон - (геном немесе бөлшек ) - жылжымалы генетикалық элемент. Геномда өз орнын ауыстыра беретін ДНҚ фрагменті.

4. «Есептеуші» қызметі. Теломерлер, клетка бөлінуінің санын санауға қабылетті, яғни әрбір бөлінуде теломерлер 50-65 жұп нуклеотидтерге қысқарады. Ұзындығы, өте қысқарған кезде теломерлер көптеген қызметтерін жоғалтады, клеткалық цикл бұзылады және клетка өледі.

Теломердің қартаю теориясын А. М. Оловников ұсынды.

Қаралған репликация механизмі ДНҚ құрылымының көшіруі жоғарғы дәлме-дәлділігімен өзгешеленеді. ДНҚ -екі еселенуі кезінде комлементарлық негіздер жұбында орташа 1∙106 жиілікті қателер пайда болады. Репликацияның жоғарғы дәлділігін ұстап тұрушы ролін ДНҚ -полимера атқарады, ол ядро шырынында (сок) болатын қажетті нуклеотидтерді сұрптайды, және де ДНҚ -матрицалық тізбегіне олардың дәл қослуын және жаңадан құрылған өсуші тізбекке қосуды қамтамасыз етеді.

Дұрыс емес нуклеоидтердің қосылу жиілігі, бұл кезең 1∙10-5 жұп негізді құрайды. ДНҚ полимеразалардың жұмысындағы бұндай қателер «заңсыз жұптың» - (А-Г, Т-Т) пайда болуымен байланысты.

Нәтижесінде, өсуші тізбекте өзін-өзі қалпына келтіру (самокоррекция) механизмі қосылады, оны ДНҚ-полимераза немесе хабарлаушы (редактирлеуші) эндонуклеаза жүзеге асырады. Өзін-өзі қалпына келтіру (самокоррекция), ДНҚ тізбегіне қате енгізілген, яғни матрицаға сай келмейтін нуклеотидті жұлып алып тастау.

Бірақ, коррекцияның эффективтілігіне қарамастан репликация барысында, ДНҚ екі еселенуінен кейін де, тізбекте қателер кездеседі. Ол репарация механизмінің арқасында бастапқы ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтік тізбектің қалпына келуі жүзеге асырылады (молекулярлық қайта қалпына келу) . ДНҚ молекуласының толық репликацияланбайтының, яғни теломерлік бөлімдерінің репликацияланбайтының, алғаш рет 1971 жылы А. М. Оловников ашқан.

Мұның мәні мынада: ДНҚ полимеразалық жүйе аналық ДНҚ молекуласының жіпшелерінің 3′ ұшын толық репликацияламайды, яғни жаңадан синтезделген ДНҚ тізбектері 5′ ұшы жағынан қысқа болады. Себебі әрбір жаңа ДНҚ тізбегі қысқа «РНҚ - ұйытқыдан » (праймер) басталады. Кейін ол ерекш нуклеазалармен алып тасталынады, бірақ босаған учаске толтырыла алмайды, Себебі ДНҚ полимеразалар өз бетінше ДНҚ синтезін бастай алмайды, ол тек полинуклеотидті 3′ ұшын ұзартады. Бұл жерде теломерлік учаске жоқ, сондықтан жаңа тізбек матрицадан қысқа болады. ДНҚ молекуласының мұндай ұшын оверхенга немесе үшкір ұшы деп аталады.

Нидерланд және британ ғалымдары кейбір адамдардың басқалардан ерте қартаятынын түсіндіретін нақты генетикалық материалдарды анықтады. Бұл зерттеулер нәтижесі онкология және жас аурулары табиғатын түсінуде маңызы зор. Адамның стандартты геномынан ерекше 500 мыңнан артық генетикалық ауытқулардың кездесетінін талдап, адамдардың ерекше варианттары TERC генінің маңында биологиялық сағаттардың үш-төрт жылға алда жүретінін байқады. «Біздің зерттеулер кейбір адамдардың генетикалық материалдарының жылдам қартаюға алдын - ала бағдарламаланып қойғанын дәлелдеді» -деп Лондондағы Королдік колледжі Тим Спектор ғылыми зерттеу тобының жетекшісі айтты. Ғалымдардың айтуынша қартаюдың екі түрі болатыны - хронологиялық - жылдармен және биологиялық - жасушалардың жасымен есептелетіні белгілі болды. «Жасқа байланысты кездесетін ақаулар әсіресе жүрек-қан тамырлар аурулары және қатерлі ісік ауруларының кейбір түрлері хронологиялық емес, биологиялық жаспен байланысты екені туралы мәліметтерді» топ мүшесі Лестер университетінің (Ұлыбритания) кардиология профессоры Нилеш Самани атап өтті. Ғалымдар хромосома соңындағы қорғаныш «қалпақшалары» - теломерлердің құрылымын зерттей отырып бір қорытындыға тоқталды. Ескірген немесе қысқарған теломерлер ерте қартаюға және қатерлі ісік ауруына әкелуі мүмкін. Теломерлерді тозудан сақтау мүмкіндігі бар теломераза ферментін тапқан американдық үш ғалым 2009 жылы өз жаңалықтары үшін медицина саласы бойынша Нобель сыйлығын иеленді. Ғалымдарға теломерлердің ұзындығын реттейтін TERC гені қартаю және онкологиялық аурулар процестерінде негізгі рөл атқаратыны белгілі болды.

Теломеразанын әрекеті жаңадан синтезделген тізбектерді емес, ДНҚ- нын бастапқы тізбектерін ұзартуға бағытталған. Теломеразаның ДНҚ- ның бастапкы, матрицалық тізбегін ұзарту әрекеті эндонуклеазаның жаңа синтезделген тізбектің ұшындағы нуклеотидтерді алып тастауының алдында журеді.

ДНҚ теломераларында теломералық қайталану жүйелерінің кұрамына байланысты Г- тізбекті (гуаниндік тізбекті) және Ц- тізбекгі (цитозиндік тізбекті) ажыратады. Бұлардың екеуі де қос тізбекті ДНҚ молекуласының құрамына кіреді. Теломераза теломераның әрқайсысындағы Г- тізбекті ұзартады.

Теломеразалық РНҚ-нын матрицалық учаскесінің көмегімен теломераза ДНҚ молекуласындағы теломерлік қайталануды танып онымен байланысады. Теломераза одан ары карай РНК - полимеразадағы нуклеотидтердің мына ретіне: 5’ - ЦАААА - 3’ сәйкес теломерлік қайталануда кері бағытта комплементарлы нуклеотндтер жүйесін: 3’ ТТГГТТ - У синтездейді, Теломеразалык РНҚ-ғы ААЦ нуклеотидтері жұпсыз қалғандықган оларға ДНҚ-ның ТТГ нуклеотидтері жалғанады. Бұл процесс теломеразаның жылжып ДНК нуклеотидтік жүйесінің ең соңына ауысуымен іске асырылады. Мұның нәтижесінде бастапқы ДНҚ-ның ұшы - ГТТГ - нуклеотидтер ретіне ұзарады. Ооы жаңа теломерлік қайталанудың түзілуін элонгация деп атайды. Келесі теломералык қайталанудың түзілуі теломеразаның (РНҚ - мен бірге) ұзарып жатқан ДНК тізбегінің 3’ - ұшына қарай бір қайталануға жылжуы арқылы жүреді, Теломеразаның қайталануларға жылжып қозғалуын транслокация деп атайды. Олай болса алғашқы хромосоманың теломералык учаскесінің ұзарып өсу процесі теломеразаның элонгация және транслокация кезеңдерін қамтиды. Қорыта айтқанда теломераза ДНҚ тізбегін бірнеше ондаған немесе жұздеген теломералық қайталануларға ұзарта алады. Ұзартылган ДНҚ бөлігіңде ДНҚ-ның жаңа тізбегі синтезделіп толықтырылады

Ескертетін жайт теломералық РНҚ-да жүрген мутациялар теломеразаның бүкіл активтілігінің жойылуына себепші болады.

Табиғатта теломераларды ұзартудың басқа да альтернативтік механизмдері - (АLТ -Alternative Lengthening of Telomeras) кездеседі. АLТ механизмі мысалы, дрозофилада, кейбір ісік жасушаларының түрлерінде байқалады. Осыңдай механизмлердін бірі - түрлі хромосомалардың теломералық учаскелеріндегі рекомбинацияға байланысты будан теломералардың түзілуі. Рекомбинацияның тиімді жүруіне қажетті негізгі жағдай бір ДНҚ молекуласындағы тізбектің басқа ДНҚ-ғы тізбектен ұзындау болуы. Бұл кезде ДНҚ-полимеразалық жүйе ДНҚ-ның ұзын тізбегін матрица ретінде пайдаланып соған комплементарлы етіп ДНҚ-ның екінші қысқа тізбегін ұзартады. Түзілген будандық теломераларда ұзарушы тізбек бастаушы, ал екіншісі - артта қалған тізбек болып табылады.

Олай болса. әр репликация сайын ДНҚ молекуласы бірнеше нуклеотитке қысқарып отырады. Қысқару хромосомалардың ДНҚ-ның) мағыналы учаскелерін немесе гендерін жанап өтіп, транскрипцияланбайтын теломералық учаскелерінде жүреді.

Ерекше мән беретін жәй теломеразаның жаңадан синтезделген ДНҚ молекулаларын қалпына келтіріп қьзмет аткаруы тек генеративті және ісік жасушаларында, сонымен катар жасанды ортада өсірілген жасушаларда жүреді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.