Теломералар, теломеразалық белсенділік

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Жоспары:

1. Кіріспе

Молекулалық және генетикалық биологияның мәні

2. Негізгі бөлім

Теломер және теломеразаның тарихы
Теломер және теломеразаның құрылысы мен функциясы
Теломерлер хромосомасының ұштары
Теломер және теломераза жасушаның қартаюына тигізетін әсері

3. Қорытынды бөлім

Биологиядағы маңыздылығы
Қолданылған әдебиеттер

Молекулалық генетиканың ең негізгі жетістіктері - геннің химиялық құрылымының анықталуы, организмнің тұқым куалау ақпаратының қолдануы мен оның жазылу әдісін талдау, гендік инженерия әдістерін зерттеу болып табылады.

1. Молекулалық биология

2. Медициналық генетика

Молекулалық биология - тіршілік құбылыстарының молекулалық негіздері туралы ғылым. Генетика, биохимия, биофизика ғылымдарымен тығыз байланысты. Негізгі мақсаты - биологиялық ірі молекулалар құрылымын барлық деңгейде зерттеу. 1953 жылы ағылшын ғалымы Ф. Крик пен АҚШ биологы Дж. Уотсон ДНҚ-ның макромолекуласының құрылымының кеңістік моделін жасауы - молекулалық биология ғылымының өз алдына жеке ғылым болып қалыптасуына негіз болды.

Медициналық генетика - тұқым қуалайтын аурулар, олардан сақтану, оларды анықтау және емдеу туралы ғылым, генетиканың бір саласы. Медициналық генетиканың дамуына молекулалық генетика ашқан ғылыми жаңалықтардың тигізетін әсері зор. Осы заманның молекулалық генетиканың негізгі шешетін мәселесі - тұқым қуалаушылықтың молекулалық негізін анықтап, оның механизмін зерттеу.

ТЕЛОМЕРДІҢ ТАРИХЫ

1938 жылы теломер сөзін алғаш ғылымға енгілген қолданған ғалым аты Херманн Мюллер. Ағылышын тілінден аударғанда хромосоманың қосылмаған бөлігі деген мағна береді. (Telos (end = шет) + meros (part =бөлeк) )

1965 жылы хромосоманың соңғы бөліктеріндегі ДНҚ тізбектері болатындығы және көбі сомалық жасушаларда әр бөліну кезеңінде тағыда қысқарып отырандығы ашылды. (Leonard Hayflick)

1994 жылы Грейдер UCSF де Блакбурндің лабораториясынен бірігіп теломердің синтезіне жауапты деген оймен бір ферментті толық зерттейді. Блакбурн мен бірге жасаған тәжирбелерден соң, теломераза ферменті табылған.

1999 жылы “Натуре” журналында берілген мақалда Доллий де жасушалардың белгісіз теломер синтезіне кедергі келтіретін бір жайттың болғаны анықталған. Теломер, лабораторияда жасалған жасушалар үшін кәріліктін сағатты программасы бағдарламасы

сияқты десекте болады. Теломерлердің кәрі жануарларда жас жанұармен салыстырғанда тағы қысқа болатындығы табылған(The data are from Dr. Paul Shiels of PPL Therapeutics in Roslin, Scotland, and his colleagues, including Dr. Ian Wilmut of the Roslin Institute, who

created Dolly) .

АҚШ-тық зерттеушілердің ойынша, теломер ұзындығы ұзын адамдарда, ұзындығы қысқа болғандарға қарағанда 5-6 жылдан асе уақыт өмір сүретіндігі табылды. Ұзын хромосома өмірдін ұзақтығына тең деген ой қалыптасты.

2000 жылы теломердің кез-келген бөлінуі мен қысқаруы табылған.

2003 жылы “Longer Chromosomes, Longer Life” Ұзын хромосома бұл ұзак өмір деп қабылдады.

2004 жылы көп жасуша бөлінгеннен кейін, ДНҚ мөлшері азаяды, мұның себебі теломер қысқаруына байланысты екендігі анықталды. Теломердің қысқаруы, бөлінуі тұрақтандырады және қартаюды пайда боладырады. Теломераза қызметінің уақыт өткен сайын азаюы, теломер бойының қысқаруын тұдырады және бұл жасушаның қартаюы деп аталған.

2005 жылы Спектормен оның қізметтестерінің ойынша, теломер қысқаруы хромосоманың тұрақтылығы мен төмендейді. Бұның себебі хромосоманың мутацияға өту мүмкіндігі. Яғни шеттеріне ДНҚ тізбектері қосылуына мумкіндік болады. Сол себебі теломерлер тағы

бір мағынада хросоманың қорғаушысы болады.

2009 жылы үш ғалым теломерді зерттегендері үшін Нобел сыйлығымен марапатталған.

Табылуы

Эволюцияда жасуша теломері табылғаннан кейін ол барлық жасушалар үшін өте маңызды бір өзгеріс болды . Себебі теломердің әсерінен ол жасүша туады, өседі сосын өледі. Теломерден ескі жасушалар өлмейді. Теломер эволюцияның ең маңызды бөлігі болды. Өйткені әлемдегі барлық тірі ағзалардың күшті өзгеруіне себеп болды. Бұдан соң тірі ағзалардың бәрі өзара талас-тартысты. Аз мөлшердегі генетиқалық материалға ие болсажда бактерияларда, дөңгелек сияқты генетиқалық ақпарат жұмысының

жүруі үшін жетеді. Бірақ берілген уақыт бойынша жаңа мағлұматтар келгенше бұл дөңгелек қодты оқи алмағанға дейін немесе мағлұматтарды қорғай аламағанша өседі. Өйткені дөңгелекке қосылған 6-шы тізбек келді ЦЦ тізбекті Сүтқоректілерде ЦЦЦАГГ. Қайда барсада ол тізбекте берілген ол жерге тізбектеліп антонимдік шетпен араласу турақталады.

Бұл жағдайдан соң хромосоманың шетінде басқа бір ДНҚ тізбегті кездесоқ байланыса алмайды. Бірнешеден генетиқалық ақпараттада тұрақтылық пайда болады. Бірақ ең маңыздысы, хромосоманың шетіне орналасқан бұл қарапайым теломер тізбегі, ДНҚ-да болады көбейіп (дуплиқация) ферменттердін байлануы үшін керек болатын гендердің қасына тағы түзіледі. Мұнда ферменттің жасалуы а-РНҚ арқылы тұрақты жүреді.

Адам ДНҚ ларының шетінде ццаггг қайталанғанда болатын бөлшекті теломер деп айтамыз. Ракты жасушалар эмбриониқалық жасушалар және ұрпақтық жасушалардан басқа жасушаларда бұл тізбек реплике қатыспайды. ДНҚ сы қысқарған тірі ағза біраз уақыт өткенде өледі. Бұл бөлекті қайталаған теломераза ферментінің белокты бөлігін қоддаған гендер, басқаша тірі ағзаларға ұксайды. Бұл өзгергіш бір проблема мен бірге келеді. ДНҚ көбейгенде теломерге байланатын пример деген бір молекула бар. . Бұл тізбекше ДНҚ реплиқациясында полимераза ферменті үшін мықты бастауға себеп болады бірақ бұл қомплементтер қомегі мен оқуы мумкін емес қылады. Яғни әр жасуша бөліну кезінде ДНК шетінде болатын теломер тізбектерінің бір неше реттік реплиқациясын мүмкін емес және сонымен дублиқация белгілі ферменттердің жоғалуынан пайда

болады, мұның биологиядағы маңызы жасуша өледі. Бөлінген адам жасушасында хромосомалар 2 есе көбейгенімен онда 23 жұп хромосома болғанамен, жасушаны бір бөлмеге ұқсатсак 92 дана 23 басқаша түсте әрібірінің бойы мың км ден астам бірбірімен

араласып кеткен бір қатушқа түзеді. Бұлай араласқан жіптер, бөлінген жасушада ертурлі түстен бір болмаса 2 ден ажырайды. Сол себебтін бұл жіптерді бір қатушқа сияқты орау керек. Содан оралған бұл қатушқаң біз хромосома деп айтамыз . Барлық жасушалардын хромосома саны және турі басқаша болады. Орау гистондарымен бірге болатын. Тұрақты болсын деген гистондарға ораланады.

Бөлінуі біткен жаңа жасушада қатушқа босап хромосомалар қайтадан араласқан жіп сияқты болады және жұмыс істейді. Эуқариот жасушаларында . ДНҚ сырма (замок) сияқты ашылады. Бір тізбек бөліксіз синтезделеді, қасында болатын тізбек бөлек бөлек

реплиқация болады (ЛАГЫНГ) “оқазаки фрагменттери” сырмаңін байланған бөлшек орындарында, яғни теломерде, бұл реплиқация кезіндегі синтезделуі бір бөлек болады тізбекте, қасына келетін қомплементерде тізбекте реплиқация қарама-қарсы жүреді бұдан да оқазаки бөлшектері болатындыұтан, шет жақта бір бөлшек реплиқацияға ұшырамайды және бұл бөлшек кесіліп лактырылады. Себебі соңғы бөлешктің синтезделуі үшін РНҚ примердиңінің байлануы үшін ДНҚ тізбегі қалмаған. Өйткені хромосоманың бір тізбегі жасуша бөліген сайын 20-200 арасында тізбек қысқарады

Теломерлар қызметтері:

1. Механикалық қызметі:

1) Хромосомалардың ядро матрикісіне бекінуге қатысады

2) Хромосома хроматидаларының ұштарын бір-бірімен тіркестіреді;

2. Тұрақтандырушы қызметі:

1) Жасушада теломераза болмаған жағдайларда ДНҚ-ның кодтаушы бөлімін толық репликацияланбаудан сақтайды;

2) Егер жасушада теломераза болса, үзілген хромосома ұштарын тұрақтандырады;

3. Гендердің экспрессиялануына әсер етуі.

Теломераларға жақын орналасқан гендер экспрессиясы төмен болады, мұны транскрипциялық үнсіздік немесе сайлинсинг деп атайды. Теломерлердің қысқаруы оларға жақын орналасқан гендерді активтендіреді ДҢҚ- ныңүшкір ұшы тұрақсыз болады, себебі экзонкулезалар ұзын ұшындағы артықнуклеотидтері бір-бірлеп алып тастап, ДҢҚұшын тұйықтайды.

Қалай болғанда да, егер жасушада теломераза болмаса, оныңәрбір бөлінуінен 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 хромосомалар теломерлерінің толық и репликацияланбау маңызы орасан зор.

Сонымен қатар, бұл құбылыс ағзалардыңқартаю, канцерогенез проблемаларымен де тығыз байланысты.

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.

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

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. Жаңа зерттеулер алғаш рет ерте қартаюға және теломерлердің қысқаруына жауапты геннің нақты варианттарын анықтады.

ДҢҚ 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.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.