Теломерлердің құрылымы

Пән: Медицина
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:

І. Кіріспе

ІІ. Негізгі бөлім

а) Теломерлердің құрылымы.

б) Теломерлер әсерінен ашылған жаңалықтар.

в) Қартаю.

ІІІ. Қорытынды

IV Пайдаланылған әдебиеттер

V Бағалау критерий

І. Кіріспе

Теломера - хромосоманың екі иығының ұшындағы бөлігі, теломерлік ДНҚ мен белоктардан құралған. Хромосома ұштарында оларды қорғайтын ерекше бір құрылымдардың болатынын генетика классиктері, Нобель сыйлығының лауреаттары Барбара Мак-Клинток және Герман Миллер 1938 жылы дәлелдеді. Меллер бұл құрылымды “телос” - соңы, ұшы, ал“мерос”-бөлшек деген мағынаны білдіреді.

Тірі организмде теломерлерді бастапқы қалпына дейін қалыптастыратын ферметтің болуы қажет екендігін 1971жылы Москва биологы Алексей Оловников, дәлелдесе, 1985 жылы Грейдер мен Блэкборн теломераза ферментін ашты. Соңғы кезде теомелерді клетка қартаюын, ісік клеткаларының дамуын тежеу бағытында қолдану шаралары талқылануда.

Барлық адамдар мен омыртқалылардың хромосомаларындағы теломерлік ДНҚ TTAGGG нуклеотидтердің біртекті (монотонды) қосылысынан тұрады. Ұзындықтары 7-5 мың п. н. 1989 жылы Thomas Cech теломеразалардың құрылысы мен функциясың толық зерттегені үшін Нобель сыйлығына ие болды. Теломерезада РНҚ-матрицасы бар, сондықтан кері транскриптазалар қатарына жатқызылады. 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 .

ІІ. Негізгі бөлім

Теломерлер ерекше, арнайы қызметтер атқарады, сондықтан олар белгілі бір шекке дейін қысқарады.

Описание: тм.jpg

. Описание: telomeres

Нидерланд . 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-қантамырлар аурулары және қатерлі ісікауруларының кейбір түрлері хронологиялық емес, биологиялық жаспен » топ (Ұлыбритания) кардиология профессоры НилешСаманиатапөтті. Ғалымдар хромосома соңындағықорғаныш «қалпақшалары» - . . бар 2009 жылыөзжаңалықтарыүшін медицина саласыбойынша Нобель сыйлығыниеленді. TERC . .

Описание: APB Қалыпты жасушаларға қарағанда ісік жасушалары шексіз бірнеше мәрте бөлініп көбеюге қабілетті. Солк Биологиялық зерттеулер институтының ғалымдары (Salk Institute for Biological Studies) өлмес ісік жасушалардың негізін қалайтын аса маңызды механизмдерінің бірін тапты. Зерттеу нәтижелері 22 сәуірдегі Molecular Cell жорналында жарық көрді. Мақалада хромосомалардың ұшында осы уақытқа дейін белгісіз болып келген құрылымы сипатталған, олар биологиялық «мәңгілік жастық эликсирінің» аса маңызды құрамдас бөлігі болуы мүмкін. Бұл табылған құрамдас бөліктер ісік жасушаларын жоюға бағытталған жаңа химиотерапиялық препараттар әзірлеп шығару үшін негіз болып табылады. Ісік жасушаларының өлмейтіндігін түсіндіретін теорияның іргетасы болып осы жасушалардың бөліну процесі кезінде хромосомалардың теломераларын зақымдамай сақтап қалу қабілеті табылады, олар әрбір жасушаның бөлінуі кезінде қалыпты жағдайда қысқарып отырады. Теломераларды жасушалардың жас шамасын есептеп отыратын биологиялық сағатқа теңеуге болады. Ақыр аяғында теломералар жойылады да, жасушалар жасушалық қартаю деп аталатын пролиферацияның тоқтап қалу кезеңіне өтеді. Сөзсіз болатын өлімнен құтылу үшін адамның ісік жасушаларының шамамен 90%-ы теломераза деп аталатын ферменттің концентрациясының едәуір артуына себепші болатын молекулярлық механизмді пайдаланады. Бұл фермент ісік жасушаларына биологиялық уақытты кері қайтаруға мүмкіндік беретін теломералардың түзілуін соңына дейін жеткізеді. Ісікті жасушалардың қалған 10% бөлігінде теломераларды балама ұзарту ретінде әйгілі болған механизм жұмыс істейді (alternative lengthening of telomeres или ALT) . «Теломераларды балама ұзарту - өте сирек құбылыс екендігіне қарамастан, бұл құбылысты зерттеп тану теломераларды балама ұзарту процесін белсендендіруге байланысты теломераза ферментінің белсенділігін ингибирлеуге бағытталған қатерлі ісікке қарсы терапия қатерлі ісікке қарсы еш ықпалын тигізбеуі мүмкін. Міне, сондықтан да онкологиялық ауруларға қарсы ойдағыдай күрес жүргізу үшін екі бағытты тәсіл қажет», -деп түсіндірді мақаланың бірінші ауторы, докторант Лиана Оганесян (Liana Oganesian) . ДНК теломераларды түзуді аяқтайтын теломеразаларға қарағанда, теломераларды балама ұзарту процесінде хромосомалардың біртұтастығы гомологиялық рекомбинация арқылы қалпына келтіріледі. Қалыпты жағдайдағы жасушаларда гомологиялық рекомбинация процесі зақымдалған ДНҚ-ларды түзеу үшін қажет. Бұл ретте, нуклеотидтердің дәл осындай тізбектілігіне ие зақымдалмаған ДНҚ аймақтары зақымдалған ДНҚ учаскелерін қалпына келтіру мақсатында үлгі ретінде пайдаланылады. Адамның ісік жасушаларының өзіне тән қабілеті бар - олар жойылып кеткен теломералық ДНҚ-ны қайта қалпына келтіру үшін рекомбинацияға ұқсас механизмді пайдаланады. Алайда, ғалымдарға ісікті жасушаларда жүретін бұл процестің ерекшеліктері туралы әлі де көп нәрсе белгісіз.

ДНҚ молекуласының толық , яғни теломерлік бөлімдерінің , алғаш рет 1971ж. А. М. Оловник айтқан болатын. Мұның мәні мынада: жоғарыда сипатталған ДҢҚ полимеразалық жүйе аналық ДҢҚ молекуласының жіпшелерінің 3 ұшын толық репликацияламайды, яғни жаңадан синтезделген ДҢҚ тізбектері 5´ ұшы жағынан қысқа болады. Себебі әрбір жаңа ДҢҚ тізбегі қысқа «РҢҚ - ұйытқыдан» (праймер) басталады. Кейін ол ерекше нуклеазалар арқылы алынып тасталады, бірақ босаған учаске толтыра алмайды, себебі ДҢҚ полимеразалар өз бетінше ДҢҚ синтезін бастай алмайды, ол тек полинкулеотидті 3´ ұшынан ұзартады. Бұл жерде ондай учаске жоқ, сондықтан жаңа тізбек матрицадан қысқа болады. ДҢҚ молекуласының мұндай ұшын үшкір ұшы немесе оверхенга деп аталады. ДҢҚ- ныңүшкір ұшы тұрақсыз болады, себебі экзонкулезалар ұзын ұшындағы артық нуклеотидтері бір-бірлеп алып тастап, ДҢҚұшын тұйықтайды. Қалай болғанда да, егер жасушада теломераза болмаса, оныңәрбірбөлінуінен кейін хромосома қысқарып отырады. Әрбір репликацияда ДҢҚ молекуласы «РҢҚ-ұйытқы» ұзындығына сәйкес 10-15 нуклеотидке қысқаруы тиіс болғанымен, шындығында 50-65 нуклеотид жұбына қысқарады. Бұл ДҢҚ- полимеразалық кешенніңқасиетіне байланысты болады. Адамның ядролық ДҢҚ-ның 1 молекуласының орташа ұзындығы 120 миллион нуклеотид жұптарына тең десек, жасушаныңәрбір бөлінуінде теломераза белсендігінсіз ДҢҚ молекуласы 0, 5% -ға қысқарады екен. Бұл әрине өте аз. Бірақ, табиғатта теломераза ұзындығын қалпына келтіріп отыратын тетіктер болмаса түбінде хромосомалар жойылып кеткен болар еді. Тек сондықтан ғана толық и репликацияланбау проблемасының биологиялық маңызы орасан зор. Сонымен қатар, бұл құбылыс ағзалардыңқартаю, канцерогенез проблемаларымен де тығыз байланысты. Толық репликацияланбау проблемалары жасушадақалай шешіледі? Ғылыми деректер бойынша хромосома ұштарында генетикалық ақпарат болмайтын көптеген арнайы гексонуклеотид бірізділіктер қайталанып орналасқан.

(5´) ЦТААЦЦ . . . ЦТААЦЦ . . . ГГГТТАГ . . . ГГТТАГ . . . (3´)

(3´) ГАТТГГ . . . ГАТТГГ . . . ЦЦААТЦ . . . ЦЦААТЦ . . . (5´)

ДҢҚ-ның теломерлік бөлімдерінде мыңдаған осындай гесонуклетидтер қайталанады. Олардың жалпы ұзындығы адам эмбрионы жасушаларында 10-15 мың нуклеотид жұптарына тең.

Сонымен, хромосоманың екі теломерлік ұшы адамның ядролық ДҢҚ 0, 02 құрайды. Теломерлік қайталануларында ешқандай генетикалық ақпарат болмайды, сондықтан да теломерасыз олардың біршама бөлігі түсіп қалған күнніңөзінде де геном бірқалыпты қызмет ете береді. Теломерлердің маңызды бөлімін толық репликацияланбаудан қорғап, буферлік қызмет атқарады. Әйтседе теломеразалардан бір жолата бас тартуға да болмайды, себебі жасушаның бөліну үдерісінде күндерің күнінде ДҢҚ-ның теломерлік учаскелер ерекше арнайы қызметтер де атқарады, сондықтан ол белгілі бір шекке дейін ғана қысқарады.

Теломерлер қызметтері

Теломерлер төмендегідей маңызды қызметтер атқарады:

Механикалыққызметі:

а) Теломерлер хромосомалардың ядро матриксіне бекінуіне қатынасады;

б) Теломералар хромосома бір- бірімен тіркестіреді;

2) Тұрақтандырушы қызметі;

а) Жасушада теломераза болмаған жағдайларда ДҢҚ-ның кодтаушы бөлімін толық репликацияланбаудан сақтайды.

б) Егер жасушада теломераза болса, үзілген хромосома ұштарын тұрақтандырады.

3) Гендердің экспрссиялануына әсер етуі.

а) Теломераға жақын орналасқан гендер экспрссиясы төмен болады, мұны немесе сайслинсинг деп атайды.

б) Теломерлердің айтарлықтай қысқаруы оларға жақын орналасқан гендерді активтендіреді, мысалы Rap 1 не TFR 1 гендерінің активтенуі.

4) « Есептеу» қызметі.

ДҢҚ - ның теломерлік бөлімдері теломеразасыз жасушаның бөлінуін есептеп отыратын репликометр болып табылады. Жасуша үшін оныңқанша рет бөлінгеніне қарағанда, теломера ұзындығының сындарлы деңгейіне дейін қанша рет бөлініп қалғаны маңыздырақ. Сондықтан да теломера - жасушаның теломеразасыз қанша рет бөліне алатынын есептейтін құрылым болып табылады. Теломера ұзындығы сындарлы деңгейге жеткенде ол ол өзінің жоғарыда аталған қызметтерін атқара алмайды, сондықтан да жасуша циклы бұзылып өледі. Сондықтан да, барлық жасушаларда немесе тек эмбринольдық жасушаларда, ДҢҚ-ның толық репликацияланбаған учаскелері. Олар қалай әрекет етеді. Клетканың тұқым қуалау материалы хромосомалар болып табылады. Хромосома ядрода орналасқан, негізгі қызметі - тұқымқуалау ақпаратын сақтау және ұрпақтан ұрпаққа беру. Хромосоманың саны мен құрылымыныңөзгеруі адамдағы тұқым қуалайтын хромосомалық ауруларға алып келеді. Хромосомалық ауруларға диагноз қою ауру адамның кариотипін зерттеуге негізделген. Хромосоманыңқұрылысы 2 хроматиннен тұрады, хроматин хромонемалардан, хромонема тұрады.

Хроматиннің құрамына кіретіндер:

ДНҚ молекуласы жалпы хроматин мөлшерінің 40% жуығын құрайды.
Белоктар - 60% жуық. Хроматин белоктары гистонды, гистонды емес болып бөлінеді. Гистонды белоктардың 5 түрі бар: Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4.

Гистонды емес белоктарға құрылымдық белоктар, реттеуші белоктар және фермент молекулалары жатады.

Хромосоманың маңызды бөлігі - центромера. Центромера - жасуша бөлінуі кезінде хромосоманыңқозғалуын қамтамасыз етеді. Егер центромера болмаса хромосомалар қозғала алмай жойылады. Хромосома иіндерініңұштарын теломералар деп атайды, олардыңқызметі хромосомалардың тұрақтылығын сақтау, хромосомаларды ядро ламинасына бекіндіру, хромосомаларды жабысып қалудан сақтау, т. б. болып табылады. Жасушаныңәрбір бөлінуінен кейін хромосома теломералары азды-көпті қысқарып отырады, ал оныңұзындығы минимальды деңгейге жеткенде жасуша бөлінуін тоқтатады және бұл ағзаныңқартаюына алып келеді.

Үнемі бөлінуші жасушаларда (ұрық жасушаларында, діңгек жасушаларында) теломералар ұзындығын қалпына келтіріп отыратын ерекше фермент - теломераза ферменті болады

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.

Адамның ДНҚ-сының 1 молекуласының орташа ұзындығы 120 миллион нуклеотид жұптарына тең десек, жасушаның әрбір бөлінуінде теломераза белсендігісіз ДНҚ молекуласы 0, 5% - ға қысқарады екен. Бұл әрине өте аз. Бірақ, табиғатта теломера ұзындығын қалпына келтіріп отыратын механизмдер болмаса хромосомалар жойылып кететін еді. Сонымен қатар бұл процесс канцерогенез, ағзалардың қартаю проблемаларымен тығыз байланысты.

Нидерланд және британ ғалымдары кейбір адамдардың басқалардан ерте қартаюының себебін түсіндіретін нақты гентикалық материалдарды тапты, олар - теломералар. Ескірген және қысқарған теломерлер ерте қартаюға және қатерлі ісік ауруларына әкелуі мүмкін екенін дәлелдеді. Ғалымдарға теломерлердің ұзындығын реттейтін ТЕRC гені қартаю және онкологиялық ауралар процестерінде негізгі рөл атқаратыны белгілі болды. Соңғы зерттеулер ерте қартаю мен теломерлердің қысқаруына жауапты гендердің нақты варианттарын анықтады.

Теломеразалар - жасушаның әр бөлінуінде қысқарған хромосома ұштарын қалпына келтіруші фермент.

Барлық жасушаларда ДНҚ-ның толық репликацияланбаған учаскелері қалпына келуі қажет. Бұл қызметті теломеразалар атқарады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.