Молекулярная биология Скоблов Михаил Юрьевич Лекция 11 природных молекул.

реклама
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
Скачать
Учебные коллекции