Основы биохимии Ленинджера : в 3 т. Т. 3 : Пути передачи информации

Description

Титульный лист Выходные данные ЧАСТЬ III. ПУТИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ 24. Гены и хромосомы 24.1. Элементы хромосом Гены — это участки молекул ДНК, кодирующие полипептиды и молекулы РНК Молекулы ДНК гораздо крупнее, чем клеточные или вирусные структуры, в которые они упакованы Гены и хромосомы эукариот очень сложно организованы Краткое содержание 24.2. Сверхспирализация ДНК Большинство клеточных ДНК раскручены Степень скручивания ДНК определяется топологическим параметром — порядком зацепления Топоизомеразы катализируют изменение порядка зацепления в ДНК Для компактной упаковки ДНК нужна особая форма сверхспирализации Дополнение 24-1. Медицина. Лечение заболеваний путем ингибирования топоизомераз Краткое содержание 24.3. Структура хромосом Хроматин состоит из ДНК и белков Гистоны — небольшие оснoвные белки Нуклеосомы — основные структурные единицы хроматина Нуклеосомы образуют структуры с более сложной организацией Дополнение 24-2. Медицина. Эпигенетика, структура нуклеосом и варианты гистонов Структура конденсированных хромосом поддерживается SMC-белками Бактериальная ДНК тоже сложно организована Краткое содержание Ключевые термины Дополнительная литература для дальнейшего изучения Вопросы и задачи Анализ экспериментальных данных 25. Метаболизм ДНК 25.1. Репликация ДНК Основные принципы репликации ДНК ДНК разрушается нуклеазами ДНК синтезируется ДНК-полимеразами Репликация — очень точный процесс У E. coli не менее пяти ДНК-полимераз В репликации ДНК участвует множество ферментов и белковых факторов Репликация хромосомы E. coli происходит постадийно Репликация в эукариотических клетках происходит по похожей схеме, но сложнее Вирусные ДНК-полимеразы являются мишенями для противовирусной терапии Краткое содержание 25.2. Репарация ДНК Онкологические заболевания связаны с мутациями Все клетки имеют несколько систем репарации ДНК Взаимодействие репликативных вилок с повреждением в ДНК может запустить подверженный ошибкам синтез ДНК через повреждение Дополнение 25-1. Медицина. Репарация ДНК и рак Краткое содержание 25.3. Рекомбинация ДНК Гомологичная генетическая рекомбинация выполняет несколько функций Рекомбинация в ходе мейоза начинается с двухцепочечных разрывов В рекомбинации участвует множество ферментов и других белков Для репарации заблокированных репликативных вилок используются все возможности метаболизма ДНК Сайт-специфическая рекомбинация приводит к точным перестройкам ДНК Для полной репликации хромосомы может потребоваться сайт- специфическая рекомбинация Подвижные генетические элементы перемещаются из одного участка ДНК в другой Сборка генов иммуноглобулинов происходит путем рекомбинации Краткое содержание Ключевые термины Дополнительная литература для дальнейшего изучения Вопросы и задачи Анализ экспериментальных данных 26. Метаболизм РНК 26.1. ДНК-зависимый синтез РНК РНК синтезирует РНК-полимераза Синтез РНК начинается с промоторов Дополнение 26-1. Практическая биохимия. РНК-полимераза оставляет свой след на промоторе Транскрипция регулируется на нескольких уровнях Специфические последовательности подают сигнал прекращения синтеза РНК В клетках эукариот содержатся РНК-полимеразы трех типов Для проявления активности РНК-полимеразы II требуются другие белковые факторы Возможно селективное ингибирование ДНК-зависимой РНК-полимеразы Краткое содержание 26.2. Процессинг РНК К 5’-концу эукариотической мРНК присоединяется кэп Из ДНК в РНК транскрибируются и интроны, и экзоны РНК катализирует сплайсинг интронов На 3’-конце молекулы мРНК имеются характерные структуры Альтернативный процессинг РНК приводит к образованию нескольких продуктов одного гена Молекулы рРНК и тРНК также подвергаются процессингу РНК со специализированными функциями подвергаются различным вариантам процессинга Каталитические РНК осуществляют некоторые реакции метаболизма РНК Ферментативные свойства интронов группы I мРНК в клетке разрушаются с разной скоростью Полинуклеотидфосфорилаза создает случайные РНК-подобные полимеры Краткое содержание 26.3. РНК-зависимый синтез РНК и ДНК Обратная транскриптаза синтезирует ДНК с матрицы вирусной РНК Некоторые ретровирусы вызывают рак и СПИД Дополнение 26-2. Медицина. Борьба со СПИДом с помощью ингибиторов обратной транскриптазы Многие транспозоны, ретровирусы и интроны могут иметь общее эволюционное происхождение Теломераза — специализированная обратная транскриптаза Некоторые вирусные РНК реплицируются РНК-зависимой РНК-полимеразой Синтез РНК открывает важный подход к изучению биохимической эволюции Дополнение 26-3. Практическая биохимия. Метод SELEX для получения РНК с заданными свойствами Дополнение 26-4. Расширяющийся мир РНК, или транскрипты с неизвестной функцией Краткое содержание Ключевые термины Дополнительная литература для дальнейшего изучения Вопросы и задачи Биохимия в Интернете Анализ экспериментальных данных 27. Метаболизм белка 27.1. Генетический код Генетический код был расшифрован с помощью искусственных мРНК Дополнение 27-1. Исключение, подтверждающее правило: природные вариации генетического кода «Качание» позволяет некоторым молекулам тРНК распознавать более одного кодона Считывание последовательности зависит от сдвига рамки и редактирования РНК Краткое содержание 27.2. Синтез белков Синтез белка происходит в пять стадий Рибосома — сложная надмолекулярная машина Дополнение 27-2. Из мира РНК в мир белка Транспортные РНК имеют специфическую структуру Стадия 1: аминоацил-тРНК-синтетазы присоединяют определенные аминокислоты к соответствующим молекулам тРНК Дополнение 27-3. Естественное и искусственное расширение генетического кода Стадия 2: синтез белка инициирует определенная аминокислота Стадия 3: пептидные связи образуются на стадии элонгации Стадия 4: для прекращения синтеза полипептида нужен специальный сигнал Дополнение 27-4. Индуцированные вариации генетического кода: нонсенс- супрессия Стадия 5: вновь синтезированные полипептиды сворачиваются и процессируются Многие антибиотики и токсины ингибируют синтез белка Краткое содержание 27.3. Транспорт и расщепление белков Посттрансляционная модификация многих эукариотических белков начинается в эндоплазматическом ретикулуме Гликозилирование играет ключевую роль в транспорте белка Сигнальные последовательности ядерных белков не отщепляются Бактерии тоже используют сигнальные последовательности для транспорта белков Белки проникают в клетки путем опосредованного рецепторами эндоцитоза Расщепление белков во всех клетках осуществляется специализированными системами Краткое содержание Ключевые термины Дополнительная литература для дальнейшего изучения Вопросы и задачи Анализ экспериментальных данных 28. Регуляция экспрессии генов 28.1. Принципы регуляции генов РНК-полимераза связывается с ДНК в области промоторов Инициация транскрипции регулируется белками, которые связываются с промоторами или недалеко от них Многие бактериальные гены собраны в кластеры и регулируются в виде оперонов Отрицательная регуляция лактозного оперона Регуляторные белки содержат специальные ДНК-связывающие домены Регуляторные белки содержат также домены, ответственные за взаимодействия белка с белком Краткое содержание 28.2. Регуляция экспрессии генов у бактерий Положительная регуляция лактозного оперона Многие гены ферментов биосинтеза аминокислот регулируются путем аттенюации транскрипции При индукции SOS-ответа происходит разрушение репрессорных белков Синтез рибосомных белков происходит координированно с синтезом рРНК Функция некоторых мРНК регулируется малыми РНК по цис- или транс-механизму Некоторые гены регулируются путем генетической рекомбинации Краткое содержание 28.3. Регуляция экспрессии генов у эукариот Транскрипционно активный хроматин по структуре отличается от неактивного хроматина Хроматин ремоделируется путем ацетилирования и перемещения нуклеосом Многие эукариотические промоторы подвергаются положительной регуляции ДНК-связывающие активаторы и ко-активаторы способствуют сборке основных факторов транскрипции Гены метаболизма галактозы в дрожжах подвергаются и положительной, и отрицательной регуляции Активаторы транскрипции имеют модульное строение Экспрессия эукариотических генов может регулироваться внеклеточными и внутриклеточными сигналами Регуляция может осуществляться путем фосфорилирования ядерных факторов транскрипции Трансляция многих эукариотических мРНК подавляется Посттранскрипционный сайленсинг гена опосредован РНК У эукариот реализуется несколько вариантов РНК-опосредованной регуляции экспрессии генов Развитие контролируется каскадами регуляторных белков Дополнение 28-1. О плавниках, крыльях и клювах Краткое содержание Ключевые термины Дополнительная литература для дальнейшего изучения Вопросы и задачи Биохимия в интернете Анализ экспериментальных данных Приложение А. Принятые в биохимии сокращения и аббревиатуры Приложение Б. Краткие решения задач и ответы на вопросы Словарь терминов Источники иллюстраций Предметно-именной указатель Оглавление Форзацы Периодическая система элементов Принятые аббревиатуры аминокислот Стандартный генетический код Сокращения размерностей Перевод единиц измерения Некоторые физические постоянные и размерности