Молекулярная биология Скоблов Михаил Юрьевич Лекция 11 природных молекул.
advertisement
Молекулярная биология Лекция 11. Разнообразие реализации природных молекул. Скоблов Михаил Юрьевич Часть 1. Межвидовое разнообразие Человек и шимпанзе Человек и шимпанзе Человек и шимпанзе Поэтому мы не можем с ними скрещиваться! Но раньше то генетика была не известна, поэтому…. Человек и шимпанзе Человек и шимпанзе Человек и шимпанзе Человек и шимпанзе генетически схожи на 98,7% • Митохондриальные гены накапливают мутации в 5–10 раз быстрее, чем ядерные. • Поэтому митохондриальные гены человека и шимпанзе различаются на 9%, а ядерные — примерно на 1,2%. Человек и шимпанзе Человек и шимпанзе • Был исследован уровень экспрессии 21 тысячи генов в сердце, почках, печени, семенниках и мозге у 6 людей и 5 шимпанзе. • Оказалось, что различия в уровне экспрессии положительно коррелируют с уровнем молекулярной дивергенции: если сравниваемые гены имеют большое различие по уровню экспрессии (expression divergence, ось Y на графике), то они сильно отличаются и по своей нуклеотидной последовательности (Ka/Ki, ось X на графике). • После усреднения характеристик генов по каждой из пяти изучаемых тканей, получилось, что меньше всего изменились гены, экспрессирующиеся в ткани мозга (черный квадрат) и далее по возрастающей: в сердце (красный), почках (зеленый), печени (синий) и семенниках (голубой). Выравнивание последовательностей ДНК Выравнивание последовательностей белка Часть 2. Внутривидовое разнообразие Однонуклеотидный полиморфизм Однонуклеотидный полиморфизм (Single nucleotide polymorphism - SNP) — отличия последовательности ДНК размером в один нуклеотид в геноме представителей одного вида. В геномах разных людей в среднем различается 1 из 300 пар нуклеотидов Однонуклеотидный полиморфизм Однонуклеотидный полиморфизм Вариация числа копий • Вариация числа копий (Copy number variation - CNV) — вид генетического полиморфизма, к которому относят различия индивидуальных геномов по числу копий хромосомных сегментов размером от 1 тыс. до нескольких млн. пар оснований. • CNV возникают в результате несбалансированных хромосомных перестроек, таких как делеции и дупликации. • Результатом вариации может явиться снижение или повышение числа копий определенного гена, и, следовательно, пониженная или повышенная экспрессия продукта гена — белка или некодирующей РНК Фармакогенетика Фармакогенетика изучает генетические особенности пациента, влияющие на фармакологический ответ. Фармакогенетика Фармакогенетика изучает генетические особенности пациента, влияющие на фармакологический ответ. Редактирование РНК • Редактирование РНК — молекулярно-биологический процесс, в ходе которого информация, содержащаяся в молекуле РНК изменяется путём химической модификации оснований. • В настоящее время показано редактирование транспортных РНК, рибосомных РНК и матричных РНК эукариот • Редактирование РНК в клетках прокариот не описано. • Разнообразие механизмов редактирования РНК включает в себя модификацию нуклеозидов, например, дезаминирование цитидина (С) в уридин (U) и аденозина (A) в инозин, а также вставки нуклеотидов без матрицы Редактирование РНК • Было проанализировано 27 геномных сиквенсов и соответсвующих сиквенсов РНК • Зарегистрировано 102000 потенциально возможных случаев редактирования, что соответсвует 97% всех транскриптов. • Большинство замен - это замена аденина на инозин и замена цитозина на урацил. Посттрансляционные модификации белков • Посттрансляционная модификация — это ковалентная химическая модификация белка после его синтеза на рибосоме. • На сегодняшний день известно более двухсот вариантов посттрансляционной модификации белков, и, по всей видимости, модификациям подвергается подавляющее большинство белков • Один и тот же белок может подвергаться нескольким различным модификациям. • Посттрансляционные модификации оказывают различные эффекты на белки: регулируют продолжительность их существования в клетке, ферментативную активность, взаимодействия с другими белками. В ряде случаев посттрансляционные модификации являются обязательным этапом созревания белка, в противном случае он оказывается функционально неактивным. • Посттрансляционные модификации могут быть как широко распространёнными, так и редкими, вплоть до уникальных. • Гликозилирование является одной из наиболее часто встречающихся модификаций — считается, что около половины белков человека гликозилировано. • К редким модификациям относят тирозинирование/детирозинирование и полиглицилирование тубулина. Посттрансляционные модификации белков • гликозилирование • N-гликозилирование • O-гликозилирование • гидроксилирование • ацетилирование • метилирование • γ-карбоксилирование • O-сульфонирование • фосфорилирование • йодирование • окисление • гликирование • образование дисульфидных связей • деиминирование • карбомоилирование • дезамидирование Разнообразие природных молекул • Полиморфизм ДНК (SNP и CNV) • Эпигенетика • Редактирование РНК • Альтернативный сплайсинг • Посттрансляционные модификации белков