Репликация первая система

Клетки считаются компетентными для трансформации, когда в них начинается репликация ДНК. Синтез ДНК во многих системах протопластов начинается одновременно с регенерацией клеточной стенки во время первого деления, но такие клетки, как правило, слишком слабые, чтобы пережить совместное культивирование с агробактериями. Во многих случаях целесообразно инокулировать культуры агробактериями, когда большинство клеток в популяции вступает во второй период синтеза ДНК перед вторым делением. В случае мезофильных протопластов табака, выделенных из тепличных растений, эта стадия наступает через 6—8 дней культивирования. [c.153]

Задолго до того, как стало возможным прямое изучение строения эукариотических генов, было известно, что генетические системы прокариот и эукариот имеют некоторые важные общие свойства. И у тех и у других генетический материал представлен ДНК, репликация которой протекает по полу-консервативному механизму, генетическая информация передается от ДНК к РНК и далее к белку, а генетический код одинаков. Казалось бы, логично было думать, что эукариотические организмы, особенно многоклеточные, должны содержать больше генов, чем прокариотические, а также иметь дополнительные механизмы, позволяющие регулировать процессы развития и координировать многие взаимосвязанные функции. Однако широко распространилось мнение, что в основном структура генов и организация генетической информации для геномов этих двух типов одинаковы. Несостоятельность обоих предположений обнаружилась сразу после того, как были проанализированы первые эукариотические гены и геномы. [c.6]

На первой стадии процесса происходит трансформация исходного лимитирующего субстрата под действием фермента (или ферментной системы) Е с образованием ключевого метаболита У. Этот процесс представляет собой обычную ферментативную реакцию, и кинетика его описывается классическим уравнением Михаэлиса-Ментен. Ключевой метаболит 5 участвует в процессе репликации и в других параллельных процессах, приводящих к накоплению клеточного материала Р. Предположим, что скорость синтеза ДНК на матрице ДНК пропорциональна концентрации промежуточного метаболита 5 и может быть охарактеризована константой скорости а . По физическому смыслу это может быть константа скорости удлинения полимерной цепи на одно основание. Важным также представляется предположение о том, что скорость биосинтеза фермента Е и белков репликационного комплекса — относительно быстрые процессы, концентрации этих компонентов постоянны и не входят в уравнения скорости процесса. Любое из этих предположений может быть неоправданно, что существенно изменит кинетическое описание, однако это не затрагивает принципы излагаемого метода. [c.601]

В рамках данного приближения параметр р имеет смысл константы скорости первого порядка, характеризующей кинетику активирующего систему процесса. По физическому смыслу активирующий процесс можно рассматривать как адаптацию системы к новым условиям среды (синтез фермента или ферментативной системы) или элиминирование (во времени) из системы репрессора репликации. [c.628]

Элонгация (удлинение) цепи ДНК осуществляется ДНК-зависи-мыми ДНК-полимеразами. В этой реакции участвуют также и вспомогательные белки, наборы которых могут различаться в разных системах и на разных этапах репликации одного и тогд же генома. В частности, различны эти наборы при синтезе ДНК на однонитевой матрице (или, как говорят, при репарационном синтезе) и на двухнитевой матрице (при синтезе с вытеснением цепи). В первом случае важным вспомогательным участником реакции являются ДНК-связывающие белки, которые превращают матрицу в дезоксирибонуклеопротеид. При этом исчезают многие из элементов вторичной структуры матрицы, она как бы выпрямляется , что облегчает поступательное и процессивное движение ДНК-полимеразы. Сходную роль — помощь ДНК-полимеразе в преодолении препятствий , в частности шпилечных структур на матрице,— могут играть и другие дополнительные (в том числе и вирус-специфические) репликационные белки. [c.266]

Третье различие между системами репликации ДНК фагов Т4 и Т7 касается способа превращения конкатемера в зрелый мономерный геном. В первом случае длина сегмента ДНК, отрезаемого от конкатемера, задается не специфической нуклеотидной после-доватачьностью (как у Т7), а вместимостью фаговой головки кон-катемерная молекула ДНК начинает упаковываться в головку, а когда головка заполнится, активируется эндонуклеаза, которая отщепляет оставшийся снаружи участок молекулы. Поскольку в головку помещается сегмент ДНК, превышающий по своим размерам уникальную последовататьность вирусного генома, повторение актов упаковки и нарезания генерирует молекулы с кольцевыми перестановками и прямыми концевыми повторами (рис. 147). Отметим, что в фаговом геноме закодирован фермент, способствующий превращению разветвленных молек л ДНК в линейные. [c.280]

Заверщение трансляции С-цистрона первыми рибосомами приводит к тому, что в системе появляются свободные молекулы белка оболочки. По мере трансляции этот белок накапливается и в будущем будет вовлечен в самосборку готовых вирусных частиц. Однако он оказался обладающим также и другой функцией он имеет сильное специфическое сродство к определенному участку MS2 РНК между С- и S-цистронами, включающему инициирующий кодон S-цистрона. Соответственно, он присоединяется к этому участку и репрессирует инициацию трансляции S-цистрона. Вероятно, репрессия происходит вследствие стабилизации лабильной вторичной структуры, показанной на рис. 11, белком оболочки фага и получающейся отсюда недоступности инициирующего кодона S-цистрона. Следовательно, через сравнительно короткое время после того, как трансляция S-цистрона была разрешена трансляцией предшествующего цистрона, происходит репрессия инициации трансляции S-цистрона вследствие накопления белкового продукта трансляции предшествующего цистрона. В этих условиях рибосомы, уже начавшие трансляцию, продолжают ее и в конце концов заканчивают синтез соответствующего количества молекул субъединиц синтетазы. Ограниченного количества этого белка достаточно, чтобы образовать активные молекулы РНК-репликазы, которые начнут репликацию MS2 РНК. В то же время репрессия дальнейшего синтеза этого белка позволяет избежать ненужной суперпродукции фермента. Белок оболочки фага, являющийся репрессором S-цистрона, [c.235]

Лечебная роль такого процесса репарации не ограничивается уда-лениел4 индуцированных ультрафиолетом димеров тимина, а распространяется также на исправление большого разнообразия других потенциально летальных нарушений генома клетки. Так, например, ряд гибельных измеиепий, вызванных действием на бактериальную ДНК рентгеновских лучей (вызывающих разрывы полинуклеотидных цепей) или иприта (вызывающего химические сшивки соседних пуриновых оснований), может быть обнаружен и исправлен репарирующей системой, иссекаю-шей поврежденный участок и затем заполняющей брешь. Показано было также, что репарационным исправлениям подвержены и структурные нарушения, обусловленные наличием не подходящих друг к другу некомплементарных пар оснований в рекомбинационных или мутационных гетерозиготах-гетеродуплексах (фиг. 160). Иссекая из гюлинуклеотидной цепи одно из двух оснований, образующих неправильную пару (с точки зрения правил спаривания Уотсона — Крика), и замещая его правильным нуклеотидом при репарационной репликации, направляемой неиссечеи-ной цепью, которая при этом имеет функцию репарационной матрицы, процесс иссечения и заполнения может привести к превращению гетерозиготы в гомозиготу. Следует, однако, заметить, что вероятность исправления любого такого структурного нарушения подвержена значительным вариациям. Во-первых, эффективность ферментативной ДНК-репарирую-щей системы зависит от генетической конституции организма. Одни организмы обладают очень мощными репарирующими системами и, следовательно, очень устойчивы к воздействиям, ведущим к повреждениям их ДНК, у других репарирующие системы малоэффективны или вовсе отсутствуют. Такие организмы обречены на гибель от малейшей травмы ДНК. Во-вторых, даже у организмов с эффективной репарирующей системой вероятность исправления поврежденной ДНК сильно зависит от физиологических условий в период репарации, в частности от температуры и состава питательной среды. [c.377]

Однако О.ргел [3541] в очень интересной дискуссии по вопросу о том, какие соединения появились первыми — полипептиды или нуклеиновые кислоты, — пришел к вьшоду, что существование высокоорганизованной биологической системы, в основе которой лежат белки, возможно только в том случае, если спонтанно будет осуществляться репликация одного полипептида за другим , для чего структура белков совершенно не приспособлена. Строение же нуклеиновых кислот таково, что точная репликация полинуклеотидов и в отсутствие ферментов становится вполне возможной . И действительно, было показано, что при наличии конденсирующих агентов даже в отсутствие ферментов полинуклеотид [например, poly(U)] может действовать. как матрща, на которой из мононуклеотидов образуется вторая цепь. Однако новая цепь отличается от обычной молекулы нуклеиновой кислоты тем, что нуклеотиды связаны между собой не 3, 5 -, а 2, 5 -связями, поэтому такой процесс вряд ли можно называть репликацией. При синтезе нуклеотидов химическим путем наблюдается четкая тенденция к образованию связей 2, 5, а не 3, 5. [c.139]

В настоящее время исследования процесса сборки белков, включаемых в репликацию эукариот, только начаты. При определении компонентов репликационных аппаратов бактерий и фагов использованы два подхода, дающие совпадающие результаты. Во-первых, с помощью мутаций, нарушающих репликацию, удалось идентифицировать гены, продукты которых либо являются компонентами аппарата репликации, либо выполняют вспомогательные функции. Во-вторых, для изучения репликации in vitro в качестве матриц могут быть использованы геномы определенных мелких фагов. В изучении репликационно-го аппарата достигнут заметный прогресс, поскольку каждый его компонент доступен для изучения в системе in vitro как биохимически чистый продукт, и участие в репликации in vivo различных компонентов идентифицируется по эффекту мутаций в их генах. [c.420]

Существуют два способа изучения роли отдельных компонентов репликации in vitro. Первый способ заключается во фракционировании системы, очистке компонентов и повторном их объединении. В другом случае используют мутант dna и эксперимент осуществляют при условиях, когда продукт мутантного гена неактивен. Затем проверяют экстракты из клеток дикого типа на их способность восстанавливать активность этой системы. Такой комплементационный анализ in vitro может быть использован при очистке белка, кодируемого локусом dna. [c.421]

Три вида информационных переносов общего типа, протекающие в любых клетках, проиллюстрированы на рис. 11.1. Первый из них-это перенос информации от ДНК к ДНК, который имеет место в ходе по-луконсервативной репликации ДНК и обеспечивается принципом ком-плементарности оснований в обеих цепях двойной спирали ДНК, как это описано в гл. 4. Процесс переноса генетической информации от родительских к дочерним молекулам с точным образованием комплементарных пар оснований контролируется весьма сложной ферментативной системой. Рассмотрение деталей этого процесса мы отложим до гл. 13. [c.35]

Первые указания на то, что в системе репликации ДНК участвует целый ряд важных генетических функций, были получены благодаря выделению широкого набора условно-летальных температурочувствительных мутантов Е. соН (dna ), комплементационный анализ которых позволил соотнести их с мутациями в ряде различных генов. Среди них можно выделить два класса мутантов, которые при рестриктивной температуре (1) немедленно прекращают синтез ДНК или (2) в течение относительно протяженного временного интервала постепенно прекращают синтезировать ДНК (рис. 13.5). Первый фенотип связан с нарушением процесса синтеза ДНК в репликативной вилке, а второй-с исчезновением способности инициировать новый цикл репликации хромосомы. (В несинхронизированной культуре индивидуальные клетки мутантов второго класса, находящиеся на различных стадиях репликации, начавшейся еще при пермиссивной температуре, не прекращают синтезировать ДНК после повышения температуры до полного завершения цикла репликации хромосомы.) После сопоставления выделенных мутаций с определенными белками, на которых сказываются эти мутации, можно начать изучение функциональной роли этих белков in vivo. Локализация генов, ответственных за репликацию ДНК, на хромосоме Е. соИ показана на рис. 13.6. [c.112]

Хотя структура полинуклеотидов хорошо приспособлена для хранения и передачи (репликации) информации, каталитические возможности молекул РНК. по-видимому, слишком ограничены, чтобы обеспечить все функпии современной клетки. Большая универсальность присуща полипептидам, они состоят из аминокислот с химически разнообразными боковыми цепочками и способны принимать разные пространственные формы, которые насыщены реакционноспособными участками. Свойства полипептидов делают их идеально подходящими для выполнения широкого круга структурных и функциональных задач. Даже полипептиды со случайной последовательностью, возникавшие под действием пребиотических синтетических механизмов, видимо, имели каталитические свойства и, в частности, могли облегчать репликацию молекул РНК. Полинуклеотиды, способствуюшие синтезу полезных полипептидов в своем окружении, должны были приобрести большое преимущество в эволюционной борьбе. Но каким образом полинуклеотиды могли бы осуществлять подобный контроль Как информация, закодированная в их последовательности, может определять последовательность полимеров иного типа Ясно, что полинуклеотиды должны действовать как катализаторы для сборки отобранных аминокислот. У современных организмов согласованная система молекул РНК направляет синтез полипептидов, т. е. синтез белка, однако этот процесс идет при участии других белков, синтезированных заранее. Биохимический аппарат, осушествляюший синтез белка, чрезвычайно сложен. Молекулы РНК одного типа содержат генетическую информацию о последовательности соответствующего полипептида. Роль других молекул РНК заключается в связывании определенной аминокислоты и переносе ее к месту сборки полипептидной цепи. Основой взаимодействия этих двух типов молекул РНК является комплементарность их оснований, что позволяет последовательности нуклеотидов информационной РНК направлять включение определенных аминокислот, доставляемых молекулами транспортной РНК, в растушую полипептидную цепь. Предшественники этих двух типов молекул РНК, по-видимому, направляли первый синтез белка без помощи белков (рис. 1-7, В). [c.18]

Квантовомеханические расчеты показывают, что благодаря изменениям конфигурации электронного облака оснований в первом возбужденном состоянии и связанному с ними изменению энергии резонанса повышается вероятность образования обычно редких тауто-мерных форм оснований (лактим-лактамиая и амино-иминная таутомерная фототрансформация). Возбуждение способствует сдвигу равновесия в системе к редкой лактимной форме (К — С=0—— С — ОН) у гуанина, урацила и тимина и к иминоформе (К — КНг— —>-К =ЫН) у аденина и цитозина, благодаря чему при репликации становится возможной комплементация цитозина не с гуанином, а с аденином и гуанина не с цитозином а с тимином. Однако короткие времена жизни возбужденных состояний оснований (т =10 2 с) делают проблематичным сохранение сдвига равновесия таутомерных форм в течение репликации. [c.237]

Даже если эти трудности преодолены, система, даже простая, уже отчасти лишена естественности Например, она необычайно чистая Трудно представить, как на первозданной Земле мог образоваться м ленький водоем, в котором присутствовали именно эти соединения никакие другие Нелегко также представить себе, как именно могли возникнуть их предшественники. По всей вероятности, ими могли быть нуклеозидтрифосфаты или, на более простом языке, молекулы, состо ящие из основания, сахара (рибозы) и трех фосфатов в ряд, хотя это не совсем те соединения, которые использовались в описанных выше экспериментах. Можно представить, как, скорее всего, каждый из эти отдельных ингредиентов мог возникнуть в том или ином месте перво зданной Земли, не так легко представить, как сложилось их правильное сочетание и как, по крайней мере, частично оно отделилось от других, несколько похожих молекул, которые, если таковые имелись, вероятно, могли запутать систему. Конечно, никто уже не в силах сварить прими тивный бульон из воды, солеи, нескольких газов и ультрафиолетового света (или какого-либо другого источника энергии) и оставить его на стаиваться до тех пор, пока в результате в нем не образуется изящная система репликации РНК. Эта неспособность не слишком удивитель на, так как природе, может быть, понадобилось много миллионов лет во многих местах на поверхности Земли, прежде чем одно счастливо стечение обстоятельств создало систему, которая могла как положит начало репликации, так и продолжать в течение некоторого времени действовать [c.70]

В первую очередь необходимо иметь хорошо отработанную систему хозяин — вектор. Под вектором понимается, как правило, небольшая молекула ДНК, способная к автономной репликации в определенном микроорганизме. Это может быть бактериофаг или плазмида. Естественно, необходимо иметь эффектинп1>1Й способ введения векторной и рекомбинантной молекулы в микроорганизм. Векторные молекулы должны обладать рядом свойств, позволяющих удобное введение чужеродной ДНК и ее последующую экспрессию. В настоящее время векторные системы очень хорошо разработаны для такой бактерии, как Es heri hia oli. Задача прикладной микробиологии — освоение систем хозяин — вектор для промышленных микроорганизмов бацилл, псевдомонад, актиномицетов, дрожжей и др. Успехи в этой области суммированы в обзоре Успехи микробиологии за 1983 г. [c.96]

Внимание исследователей было сосредоточено на механизмах, участвующих в исправлении повреждений, вызываемых облучением. Известны три независимые системы репарации повреждений ДНК, индуцируемых облучением. Одна из них представляет собой обратную фотохимическую реакцию, происходящую под действием видимого света и фотореактивирующего фермента вторая — вырезание и замещение поврежденного участка ДНК до ее репликации, а третья — пострепликативную репарацию. Первый из упомянутых механизмов действует только на пиримидиновые димеры, индуцируемые ионизирующим излучением. Многие организмы для защиты от неблагоприятного воздействия радиации используют все три системы. [c.496]

На рис. 9 представлена схема конструирования клонотеки геномной ДНК с использованием космидного вектора. Следует иметь в виду, что общие принципы получения клонотек генов приложимы и к любым другим векторам. На первом этапе конструирования осуществляют подготовку вектора и клонируемой ДНК. Космидный вектор расщепляют рестриктазами ВатШ и Smal, причем рестриктаза Smal расщепляет ДНК с образованием тупых концов. В результате образуются два плеча космидного вектора, содержащих область начала репликации ori, используемую системой репликации бактериальных клеток, и два селектируемых маркера, которые представляют собой гены устойчивости к антибиотикам - ампициллину (Атр ) и канамицину (КапО, а также два со -сайта хромосомы бактериофага X. Параллельно со всеми необходимыми предосторожностями получают препараты высокомолекулярной ДНК, которую необходимо клонировать. [c.156]

Недавно разработанные системы направленного мутагенеза с использованием ПЦР и мегапраймеров позволяют существенно облегчить процесс получения мутаций, что достигается отказом от использования перекрывающихся мутантных праймеров для синтеза мутантных фрагментов ДНК [25, 26]. Принцип этого метода заключается в следующем (рис. 36,а). В первом раунде ПЦР синтезируют мутантный фрагмент ДНК, в который вводят мутации с помощью одного из праймеров (праймер М). Поскольку образующийся продукт ПЦР обладает значительными размерами (его допустимые размеры 70-800 п.о.) и используется в качестве праймера в следующем раунде ПЦР, он получил название мегапраймера. Фрагмент очищают электрофорезом в агарозном геле и используют в качестве праймера во втором раунде репликации со встречным праймером А. Праймеры А и В могут быть универсальными и содержат на своих 5 -концах сайты рестрикции для дальнейшего клонирования фрагмента. Конечный продукт ПЦР, образовавшийся после второго раунда амплификации, длина которого может быть в пределах 400-2500 и.о., после очистки и инкубации с соответствующими рестриктазами клонируют в подготовленном векторе, заменяя исходный фрагмент ДНК на мутантный, полученный с использованием мегапраймера. [c.298]

Корреляции специфических биологических фенотипов со специфическими генами или продуктами генов вирусов гриппа базируются на сравнении близкородственных диких типов или мутантных штаммов, а также на результатах анализа реассортантных вирусов, у которых четко детерминировано родительское происхождение каждого из 8 сегментов РНК. В первом случае сравнение различных штаммов дикого типа в отношении их репликации в разных клеточных системах хозяина было основано на различиях в отдельных генах. Показательно, что изучение различных птичьих вирусов гриппа четко выявило наличие связи патогенности для цьшлят с чувствительностью НА к протеолитическому [c.297]

Несомненно, что наиболее точно установленные к настоящему времени различия в вирулентности, зависящие от вируса, связаны с расщеплением НА. H-D. Klenk и соавт. [27], а также S. Lazarowitz и Р. hoppin [28] первыми показали, что частицы вируса, продуцируемые в клетках, в которых не имеется протеаз хозяина, способных расщеплять вирусный НА на субъединицы НА1 и НА2, могут прикрепляться к рецепторам клетки-хозяина, но неспособны инициировать инфекцию. Впоследствии на различных клеточных системах и интактных животных было показано, что для многоцикловой репликации различных вирусов гриппа необходимо, чтобы клетки хозяина могли осуществлять процесс расщепления [8]. Затем было обнаружено, что это свойство необязательно связано с серотипом НА некоторые Н7-содержащие вирусы являются патогенными и реплицируются с расщепленным НА, тогда как НА других авирулентных вирусов того же серотипа не расщепляется [18]. Более того, обнаружили корреляцию этих различий с последовательностью карбоксильных окончаний различных видов НА1. В вирусах человека, содержащих Н2 и НЗ, а также в авирулентных Н7-содержащих птичьих вирусах только аргинин глициновый пептид чувствителен к протеолитическому расщеплению, в то время как связующий пептид в карбоксильных окончаниях НА1 вирулентных штаммов с Н7 имеет большую длину и содержит основные пептиды. В результате возникло предположение, что эти структурные различия в участках расщепления непосредственно связаны с расщепляемостью различных гемагглютининов в тех или иных клеточных системах хозяина [8]. [c.299]

Так, например, изучение репликации аденовируса - первого вируса, для которого была создана модельная система репликации in vitro - показало, что такие транскрипционные факторы, как NFI и NF III (O t-1), независимо друг от друга стимулируют вирусную репликацию (в 60 и 6 раз, соответственно). Их одновременное присутствие в тест-системе in vitro приводит к 200-кратно-му росту скорости репликации ( oenjaerts et al., 1994 Mul et al.,1992). [c.240]

Опухолевые клетки нередко обнаруживают аномальную вариабельность формы и размеров ядер (рис. 21-19), а также числа и структуры хромосом, и на практике изменения в морфологии ядер являются для патологов одним из ключевых признаков в диагностике рака. При культивировании опухолевых клеток их кариотип часто оказывается крайне нестабильным могут наблюдаться амплификация или делеция генов, потеря, дупликация или транслокация хромосом (или их участков) - все это регистрируется с гораздо большей частотой, чем при культивировании нормальных клеток. С одной стороны, такая вариабельность в числе и структуре хромосом может быть просто следствием ускорения клеточного цикла, возникающего в дифференцированной клетке из-за ее слабой адаптации к быстрой пролиферации. С другой стороны, это может отражать наследуемый дефект в самом механизме или регуляции процессов репарации, репликации или рекомбинации ДНК, возникающий в результате соматической мутации в любом из множества вовлеченных в эти сложные процессы генов. Такая мутация будет увеличивать вероятность всех последующих мутаций в других группах генов. Поэтому можно ожидать, что описанный механизм является общим для клеток, претерпевших множество мутаций, необходимых для превращения их в злокачественные. Предположим, к примеру, что для трансформации нормальной клетки в опухолевую необходимы три мутации в генах, контролирующих поведение клеток, и что вероятность каждой такой мутации за время жизни человека составляет 10 на клетку. Тогда вероятность того, что одна нормальная клетка успеет (даже за весь указанный промежуток времени) накопить эти три мутации, будет 10 х 10 х 10 = 10 . Но допустим теперь, что скорость мутирования возросла из-за предшествующей мутации в каком-нибудь из ферментов системы репликации или репарации ДНК и достигла 10 /клетку за время жизни человека. Приняв вероятность этой мутации в системе репарации/репликации стандартной - 10 , мы увидим, что этот путь, который начинается с мутации, увеличивающей мутабильность, приведет к более частому возникновению раковых клеток суммарная вероятность превращения клетки в раков ю составит в течение жизни 10 х 10 " х 10 " х 10 = 10 . Это в 100 раз более вероятно, чемв первом случае, хотя и требует не трех, а четырех мутаций [c.463]

Смотреть страницы где упоминается термин Репликация первая система: [c.66] [c.282] [c.277] [c.104] [c.282] [c.511] [c.182] [c.263] [c.372] [c.162] [c.22] [c.148] [c.13] [c.261] [c.299] [c.89] [c.13] [c.261] [c.173] [c.221] [c.299] [c.430] [c.283] [c.18]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология