Явление обратной транскрипции

Долгое время считалось, что передача генетической информации в обратном направлении невозможна. В 1975 г. Дульбеко и Балтимор описали явление обратной транскрипции, т.е. передачи генетической информации от иРНК к ДНК с помощью фермента обратной транскриптазы(клевертазы).Ревертаза была открыта у РНК-содержащих вирусов(аденовирусов) в 1970г Тиминым и Музатеми. Наличие ревертазы в нормальных клетках свидетельствует о возможной передачи информации от РНК к ДНК. Было установлено, что на определенных стадиях эмбриогенеза в клетках амфибий резко возрастает число генов, кодирующих рРНК. При этом происходит увеличение числа копий генов рРНК методов обратной транскрипции. Обратная транскрипция (ревертаза или РНК – зависимая ДНК – полимераза) – фермент, катализирующий синтез ДНК на матрице РНК. Называется так, потому что происходит в другом направлении. Обратная транскрипция необходима для завершения цикла ретровирусов (например ВИЧ и Т – клеточные мембраны типа 1 и 2)После попадания вирусной ДНК в клетку обратная транскриптаза, содержащаяся в вирусных частицах, синтезирует комплементарную ей цепочку ДНК, а затем достраивается вторая цепь. Ретротранспозоны эукариот кодируют обратную транскриптазу, которая используется для встраивания в геном хозяина, аналогично тому, как это происходит у вирусов, где обратная транскриптаза является также теломераза.

 

Репликативное метилирование ДНК

После завершения репликации происходит метилирование нуклеотидных остатков вновь образованных цепей ДНК. Метальные группы присоединяются ко всем остаткам аденина в последовательности -GATC-, при этом образуется N6-метиладенин, а также возможны метилирование цитозина в последовательности -GC-и образование N5-метилцитозина. Количество метилированных оснований равно примерно 1-8%. Модификация происходит при участии ферментов, использующих в качестве источника метальных групп S-аденозилметионин (SAM). Присоединение метальных групп к остаткам аденина и цитозина не нарушает комплементарности цепей (рис.).

Наличие метальных групп в цепях ДНК необходимо для формирования структуры хромосом, а также для регуляции транскрипции генов. В течение непродолжительного времени в молекуле ДНК последовательности -GATC-метилированы по аденину только в матричной, но не в новой цепи. Это различие используется ферментами репарации для исправления ошибок, которые могут возникать при репликации.

 

 

Репарация повреждений ДНК

В молекуле ДНК под действием внешних и внутренних факторов постоянно происходят повреждения в структуре – мутации. Они

в большинстве своем являются нежелательными для клетки, а накопление их в больших количествах может оказаться губительным и привести к необратимым изменениям, в результате которых клетка не сможет выполнять свое предназначение или вообще перестанет существовать. Таким образом, чтобы клетка могла нормально функционировать, нарушения, возникающие в структуре ДНК, должны исправляться. Функция исправления ошибок в ДНК возложена на многочисленные, так называемые, системы репарации.

В клетке происходят разнообразные повреждения ДНК.

1. Апуринизация. Под апуринизацией понимают гидролитическое отщепление пурина из полинуклеотидной цепи:

Результатом апуринизации является образование АР-сайта.

Ежедневно клетка человека теряет около 5000 – 10000 пуринов. Образование АР-сайта может также произойти и при удалении пиримидинов.