транскрипция какие молекулы участвуют
Транскрипция и трансляция
Удвоение ДНК происходит в синтетическом периоде интерфазы. При этом общее число хромосом не меняется, однако каждая из них содержит к началу деления две молекулы ДНК: это необходимо для равномерного распределения генетического материала между дочерними клетками.
Транскрпиция (лат. transcriptio — переписывание)
Образуется несколько начальных кодонов иРНК.
Нити ДНК последовательно расплетаются, освобождая место для передвигающейся РНК-полимеразы. Молекула иРНК быстро растет.
Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение)
Рибосома делает шаг, и иРНК продвигается на один кодон: такое в фазу элонгации происходит десятки тысяч раз. Молекулы тРНК приносят новые аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК. Аминокислоты соединяются друг с другом: между ними образуются пептидные связи, молекула белка растет.
Примеры решения задачи №1
Без практики теория мертва, так что скорее решим задачи! В первых двух задачах будем пользоваться таблицей генетического кода (по иРНК), приведенной вверху.
«Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГА-ТГГ-ТЦЦ-ГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов во второй цепочке ДНК, последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода»
По принципу комплементарности мы нашли вторую цепочку ДНК: ГЦТ-АЦЦ-АГГ-ЦТГ. Мы использовали следующие правила при нахождении второй нити ДНК: А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.
Вернемся к первой цепочке, и именно от нее пойдем к иРНК: ГЦУ-АЦЦ-АГГ-ЦУГ. Мы использовали следующие правила при переводе ДНК в иРНК: А-У, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.
Зная последовательность нуклеотидов иРНК, легко найдем тРНК: ЦГА, УГГ, УЦЦ, ГАЦ. Мы использовали следующие правила перевода иРНК в тРНК: А-У, У-А, Г-Ц, Ц-Г. Обратите внимание, что антикодоны тРНК мы разделяем запятыми, в отличие кодонов иРНК. Это связано с тем, что тРНК представляют собой отдельные молекулы (в виде клеверного листа), а не линейную структуру (как ДНК, иРНК).
Пример решения задачи №2
«Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАГ-ЦАА-АЦГ-ГЦТ-АЦЦ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК»
Пример решения задачи №3
Длина фрагмента молекулы ДНК составляет 150 нуклеотидов. Найдите число триплетов ДНК, кодонов иРНК, антикодонов тРНК и аминокислот, соответствующих данному фрагменту. Известно, что аденин составляет 20% в данном фрагменте (двухцепочечной молекуле ДНК), найдите содержание в процентах остальных нуклеотидов.
Теперь мы украсили теорию практикой. Что может быть лучше при изучении новой темы? 🙂
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Биосинтез белка и генетический код: транскрипция и трансляция белка
Биосинтез белка и генетический код
Биосинтез белка — это ферментативный процесс синтеза белков в клетке, в котором принимают участие три структурных элемента клетки: ядро, цитоплазма и рибосомы.
Молекулы ДНК в ядре клетки сохраняют информацию обо всех белках, синтезирующихся в этой клетке. Эта информация находится в зашифрованном виде — шифруется 4-буквенным кодом.
Генетический код представляет собой последовательность расположения нуклеотидов в молекуле ДНК, определяющей последовательность аминокислот в молекуле белка.
Генетический код обладает следующими свойствами:
К примеру, такая кислота как цистеин кодируется при помощи триплета А-Ц-А. В отношении валина — это Ц-А-А.
Если взять аминокислоту тирозин, то она кодируется при помощи двух триплетов.
УАГ, УАА, УГА — три несодержательных кодона, не кодирующие аминокислоты. Предполагается, что они выступают в качестве стоп-сигналов, благодаря которым происходит разделение генов в молекуле ДНК.
Ген — участок молекулы ДНК, для которого свойственна определенная последовательность нуклеотидов. Ген определяет синтез одной полипептидной цепи.
Этапы биосинтеза белка: транскрипция и трансляция
Транскрипция белка
Этапы биосинтеза белка основаны на двух процессах: транскрипции и трансляции.
Самый популярный вопрос в рамках этой темы — где происходит синтез белка. И только потом разбираются с этапами синтеза белка (и схемой биосинтеза белка).
Любая белковая молекула имеет структуру, закодированную в ДНК. В ее синтезе эта ДНК не принимает непосредственного участия. Роль белковой молекулы — роль матрицы для синтеза РНК.
Далее охарактеризуем функции различных видов РНК в биосинтезе белка.
Где и как происходит биосинтез белка? Синтез белка происходит в, а точнее, синтез белка происходит на рибосомах — в основном они размещаются в цитоплазме. Поэтому, чтобы генетическая информация из ДНК передалась к месту, где белок синтезируется, необходим посредник.
Роль такого посредника играет иРНК.
Первый этап биосинтеза белка — транскрипция.
Транскрипция (переписывание) — процесс синтеза молекулы иРНК на одной цепи молекулы ДНК, в основе которого лежит принцип комплементарности.
Биосинтез белка происходит в рибосомах — с этим мы разобрались.
Где происходит транскрипция? Этот процесс осуществляется в ядре клетки.
Транскрипция происходит в одно и то же время не на всей молекуле ДНК — для этого достаточно одного небольшого участка, отвечающего за определенный ген. Часть двойной спирали ДНК раскручивается, и короткий участок одной из цепей оголяется. Роль матрицы в синтезе молекул иРНК выполняет этот же участок.
Далее в дело вступает фермент РНК-полимераза, который движется вдоль этой цепи. Он соединяет нуклеотиды в цепь иРНК, тем самым удлиняя ее.
Процесс транскрипции осуществляется одновременно на нескольких генах одной хромосомы и на генах разных хромосом.
иРНК, образованная в результате, имеет последовательность нуклеотидов — точную копию последовательности нуклеотидов на матрице.
Если молекула ДНК содержит азотистое основание цитозин, то иРНК — гуанин и наоборот. Комплементарная пара ДНК — аденин-тимин, РНК — аденин-урацил.
тРНК и рРНК (другие типы РНК) синтезируются на специальных генах.
Специальные триплеты строго фиксируют начало и конец синтеза всех типов РНК на матрице ДНК. Они же осуществляют контроль запуска и остановку синтеза (инициирующие и терминальные). Между генами они играют роль «разделительных знаков».
Аминокислоты соединяются с тРНК в цитоплазме. По своей форме молекула тРНК — лист клевера. Вверху этого листа находится антикодон: триплет нуклеотидов, отвечающий за кодировку аминокислоты (ее эта тРНК и переносит).
Количество тРНК определяется количеством аминокислот.
Так как много аминокислот кодируется при помощи нескольких триплетов, то количество тРНК превышает 20. Сегодня известно примерно 60 тРНК.
Ферменты — связующее звено между аминокислотами и тРНК. С помощью молекул тРНК осуществляется транспортировка аминокислот к рибосомам.
Кратко о трансляции в биологии
Что такое трансляция в биологии и как связан с трансляцией биосинтез белка?
В биологии трансляция — это процесс реализации информации о структуре белка, представленной в иРНК последовательностью нуклеотидов, как последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка.
Как и где происходит биосинтез белка в рамках трансляции и какова схема синтеза белка?
Первый этап трансляции белка — присоединение иРНК к рибосоме. Далее трансляция в биологии — это нанизывание первой рибосомы, синтезирующей белок, на иРНК. Далее трансляция синтеза белка основывается на нанизывании новой рибосомы — по мере того, как предыдущая рибосома продвигается на конец иРНК, который освобождается.
Одна иРНК может одновременно вмещать свыше 80 рибосом, синтезирующих один и тот же белок.
Полирибосома или полисома — группа рибосом, соединенных с одной иРНК,
Информация, записанная на иРНК (а не рибосома), определяет вид синтезируемого белка. Разные белки могут синтезироваться одной и той же рибосомой. Рибосома отделяется от иРНК после того, как синтез белка завершается. Заключительный этап трансляции — это синтез белка или его поступление в эндоплазматическую сеть.
Рибосома включает две субъединицы: малую и большую. Присоединение молекулы иРНК происходит к малой субъединице. Место, в котором рибосома и иРНК контактируют, содержит 6 нуклеотидов (2 триплета). Из цитоплазмы к одному из триплетов постоянно подходят тРНК с различными аминокислотами. Своим антикодоном они касаются кодона иРНК. В случае комплементарности кодона и антикодона, возникает пептидная связь: она образуется между аминокислотой уже синтезированной части белка и аминокислотой, доставляемой тРНК.
Фермент синтетазы участвует в соединении аминокислот в молекулу белка. После отдачи аминокислоты молекула тРНК переходит в цитоплазму, в результате чего рибосома перемещается на один триплет нуклеотидов. Таким образом, происходит последовательный синтез полипептидной цепи. Этот процесс длится до момента достижения рибосомой одного из трех терминирующих кодонов: УАА, УАГ или УГА. Как только это происходит, синтез белка останавливается.
Последовательность того, как аминокислоты включаются в цепь белка, определяется последовательностью кодонов иРНК. В каналы эндоплазматического ретикулюма поступают синтезированные белки. Синтез одной молекулы белка в клетке происходит в течение 1-2 минут.
Схема синтеза белка выглядит следующим образом:
Из схемы биосинтеза белка выше вы можете понять, на чем осуществляется синтез белков, как происходит биосинтез белка, и что кроется за трансляцией и транскрипцией.
Также предлагаем изучить таблицу биосинтеза белка. Здесь описано, как осуществляется синтез белков в клетке, описываются кратко транскрипция и трансляция (этапы синтеза белка).
Таблица биосинтеза белка:
Из таблицы становится ясно, как проходит синтез белка, какие основные этапы синтеза белка, какова роль транскрипции в биосинтезе белка, где происходит синтез белков (место), а также кратко описаны стадии биосинтеза белка.
Таким образом мы охарактеризовали функции различных видов РНК в биосинтезе белков. На примере трансляции и транскрипции мы рассмотрели основные этапы биосинтеза белка.
Это информация о синтезе (биосинтезе) белка кратко.
Транскрипция. Молекулярная биология. Часть 3
Экспрессия всех генов начинается с транскрипции их нуклеотидной последовательности, т.е. перевода ее на язык РНК. При этом определенный участок одной из двух цепей ДНК используется как матрица для синтеза РНК путем комплементарного спаривания оснований. В результате транскрипции генов, в которых закодирована структурная информация о белках, образуются молекулы мРНК; другие гены кодируют молекулы РНК, являющиеся частью аппарата, необходимого для трансляции мРНК с образованием белков. У прокариот, например Е. coli, ДНК транскрибируется с помощью одного фермента – ДНК-зависимой РНК-полимеразы, который участвует в синтезе всех типов РНК.
Коротко, для процесса транскрипции необходимо присутствие всех участников:
• Нуклеотиды (для роста цепи мРНК)
• Ферменты транскрипции – РНК-полимеразы
Очень схематичная схема транскрипции:
Сам процесс принято делить на 3 этапа:
• Инициацию – выбор фиксированного места начала транскрипции (специфическое связывание РНК-полимеразы с матричной нитью), промотор
• Элонгацию – синтез РНК после оставления РНК-пол промотора
• Терминацию – окончание транскрипции, происходит на терминаторе
2. Работа РНК-полимеразы e.coli
РНК-полимеразы обладают нуклеотидил-трансферазной активностью. Они полимеризуют (присоединяют) рибонуклеотиды на 3’-конце.
Здесь стоит сделать небольшое отступление, молекулы РНК и ДНК имеют направленность (как дороги в городе имеют полосы). Направления важны для работы различных ферментов. Остов каждой из цепей состоит из чередующихся фосфатов и сахаров. Внутри одной цепи ДНК нуклеотиды соединены фосфодиэфирными связями, которые формируются в результате взаимодействия между 3′-гидроксильной (3’—ОН) группой молекулы дезоксирибозы одного нуклеотида и 5′-фосфатной группой (5’—РО3) другого. Асимметричные концы цепи ДНК называются 3′ (три штрих) и 5′ (пять штрих). Полярность цепи играет важную роль при синтезе ДНК, так и РНК (удлинение цепи возможно только путём присоединения новых нуклеотидов к свободному 3′-концу).
Таким образом, 3′-конец это ОН-конец, а 5′-фосфатный конец.
Теперь мы вроде определились с направлениями, осталось поставить на дороги машину (пока одну) и назовем ее РНК-полимераза.
РНК-полимераза e.coli транскрибирует все гены, которых у кишечной палочки аж 4200 штук. В клетке одновременно содержится до 7000 копий РНК-полимераз, а заняты своей работой от 2000-5000 полимераз.
РНК-полимераза состоит из 4х типов субъединиц, каждые из которых имеют собственные активности.
Интересно, что РНК-полимераза существует в виде двух состояний:
минимального фермента и полного фермента. Минимальный фермент, как машина без водителя, скорее всего свободно передвигается по ДНК в ожидании своего «водителя». (Состав минимального фермента, субъединицы (СЕ): 2 альфа, 1 бэта, 1 бэта’). Полный фермент отличается наличием в своем составе сигма СЕ (самой распространенной является сигма-70). Именно этот сигма-фактор и отвечает за правильную транскрипцию гена, а точнее за инициацию транскрипции именно на промоторе гена.
Кратко функции сигма-факторов:
• Обеспечивает узнавание промотора
• Физически связывается с промотором
• Участвует в плавлении промотора (плавление = разрыв нитей, тут образуется локальный разрыв, он же транскрипционный пузырек)
• Обеспечивает выбор матричной нити
• Запускает элонгацию (своим уходом)
Для каждого типа промотора существует свой сигма-фактор, это составляет основу регуляции экспрессии генов у e.coli.
Как же происходит узнавание промотора?
*Рассмотрим процесс инициации транскрипции подробнее (тут уже немного жести).
• минимальная-РНК-полимераза слабо взаимодействует с любыми участками ДНК
• Образование полного-фермента ведет к образованию открытого комплекса
• Сродство комплекса полного фермента к ДНК вообще снижается, а к промотору повышается в 10000 раз
• При открытом канале участки активного центра РНК-полимеразы связываются с промотором во время линейной диффузии РНК-полимеразы вдоль молекулы ДНК
• Начальное связывание полного фермента с промотором приводит к образованию закрытого комплекса
• В нем пока еще двунитевая ДНК, которая некомпетентна к инициации транскрипции, а сигма-СЕ связана с обоими блоками промотора
• Переход из закрытого комплекса в открытый сопровождается напряженным состоянием ДНК (тут было бы хорошо представить себе телефонный шнур, еще от старых телефонов, который был спиральный) Подобно любой спирали ДНК способна образовывать суперскрученные участки. Сверхспирализация ДНК — явление пере- или недоскручивания топологически замкнутых цепей ДНК, в результате которого ось двойной спирали ДНК сама закручивается в спираль более высокого порядка. Отрицательная сверхспирализация способствует облегчению локального плавления двойной спирали, что обеспечивает нормальную инициацию транскрипции.
Таким образом сверхспирализация оказывает важный эффект на процессы транскрипции. Как показано на рисунке транскрибирование молекулы ДНК сопровождается расплетанием и последующим восстановлением двойной спирали. Следовательно, транскрипционный
комплекс должен иметь возможность вращаться вокруг молекулы ДНК либо сама ДНК должна вращаться вокруг своей оси. На рисунке изображены последствия считывания некого региона ДНК согласно модели транскрипции, получившей название модели двойного домена.
Двигаясь вдоль двойной спирали, РНК-полимераза формирует положительную сверхспирализацию впереди себя(участок ДНК как бы закручивается еще сильнее) и создает отрицательную сверхспирализацию за собой (формируя участок ДНК с частично расплетенными цепями). Для каждого витка спирали, развернутого РНК-полимеразой, впереди формируется 1 положительный сверхвиток, а позади формируется 1 отрицательный сверхвиток.
Как же сигма-факторы взаимодействуют с ДНК?
Наука | Научпоп
6K постов 68.4K подписчик
Правила сообщества
ВНИМАНИЕ! В связи с новой волной пандемии и шумом вокруг вакцинации агрессивные антивакцинаторы банятся без предупреждения, а их особенно мракобесные комментарии — скрываются.
Основные условия публикации
— Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.
— Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.
— Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.
— Видеоматериалы должны иметь описание.
— Названия должны отражать суть исследования.
— Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.
Не принимаются к публикации
— Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.
— Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.
— Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.
— Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.
— Попытки использовать сообщество для рекламы.
— Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.
— Нарушение правил сайта в целом.
Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество пикабу.
Так что будем думать дальше 🙂
А мне кажется, или все-таки ваши посты про биологию ближе к образованию, чем науке? 😉
Мама для мамонтенка: кого, как и зачем собирается воскрешать бостонский стартап
Известный массачусетский ученый и предприниматель Джордж Черч (George Church), которого научный бомонд прозвал “проотцом” синтентичекой генетики и скульптором молекулярной инженерии стал основателем еще одного стартапа.
Для него это уже 15-й байотек. На этот раз компания Colossal Biosciences основана совместно предпринимателем Беном Ламмом (Ben Lamm). Нового партнера Черча называют «серийным» предпринимателем. В свои 39 лет Ламм успел основать пять разных компаний — от стартапа по производству потребительских игр (приобретен Zynga) до разработчика мобильного ПО (поглощен Accenture).
Colossal Biosciences собирается использовать технологию генетического редактирования CRISPR для возрождения исчезнувших видов животных и растений и тех что находятся под угрозой исчезновения. Основатели компании считают, что их инициатива поможет восстановить утраченные или измененные экосистемы, а также внесет вклад в борьбу с изменениями климата.
Первым проектом Colossal станет «воскрешение» шерстистого мамонта, а точнее — создание гибрида слона и мамонта, устойчивого к холоду и способного занять экологическую нишу вымершего животного. Стартап уже собрал 15 миллионов долларов на «воскрешение» мамонтов. Так что похоже что у известного мультяшного мамонтенка все же появиться шанс обрести настоящую маму. Компания Colossal Biosciences базируется в Бостоне ( Массачусетс), а таже в Остине и Далласе (Техас).
Пресс релиз дайджеста Welcome to Massachusetts ( по-русски)
Мифы и заблуждения #17: телегония
И речь пойдёт не про саму телегонию, а о генетических причинах, благодаря которым эта теория родилась. Для примера возьмём фотографию ниже:
Самую очевидную и распространенную причину подобных ситуаций мы, конечно, рассматривать не будем, и будем исходить из того, что на изображении биологические родители.
Как видно, ребенок не альбинос, у него хорошо видна тёмная окраска глаз, с синтезом самого пигмента в данном случае всё хорошо. Но чтобы пигмент (эумеланин) из клеток, которые его синтезируют (меланоциты), перешёл в клетки кожи (кератиноциты), должен произойти целый ряд событий: упаковка пигмента в меланосомы (пузырьки), постройка актиновой нити к кератиноциту и направленный транспорт меланосомы по этой нити. Это сопровождается множеством биохимических реакций и множеством белков, за синтез которых, в свою очередь отвечает множество генов и нарушение в работе этих генов как раз и ведёт к подобным проявлением. В случае с волосяным покровом ситуация сходная. В итоге мы видим белых детей, не смотря на то, что в предыдущих поколениях их не было, аналогичные вещи происходят и с животными. Как видите, всё прекрасно объяснимо без всяких телегоний (в случае которых ещё и дополнительные участники должны быть). Было бы супер, если бы в курсе школьной биологии уделяли больше внимания подобным случаям, вместо какого-нибудь реципрокного скрещивания, про которое школьник ни разу в жизни после ЕГЭ не услышит.
Ниже всякая генетика для любознательных:
Вышеописанные признаки рецессивные и наследуются вполне себе по учебнику. Много поколений наследуется генотип Аа по линии одного из родителей и никак не проявляется пока не произойдёт скрещивание с таким же носителем и даже тогда оно проявится только с вероятностью 25% по классическим законам Менделя Аа*Аа=1/4АА+2/4Аа+1/4аа. Поэтому данные случаи происходят очень редко. Таким же образом наследуется множество генетических заболеваний. И здесь мы видим хорошую демонстрацию опасностей близкородственного скрещивания, при которой с такой же вероятностью проявятся все генетические дефекты. Однако, подобные признаки прочно закрепляются в популяции, например в Австралии среди темнокожего населения достаточно большой процент людей с голубыми глазами и светлыми волосами.
Редактирование генома человека. Александр Панчин и Алексей Семихатов
00:03:43 Зачем нужны рекомендации ВОЗ о редактировании генома человека
00:07:43 Почему китайский доктор, редактировавший геном, сидит в тюрьме
00:09:45 История о женщине, редактировавшей свой собственной геном
00:11:48 Как на самом деле работают генетические модификации человека
00:19:08 Что мы почти умеем исправлять в генах?
00:23:19 не разделит ли генетическая модификация человечество?
00:31:41 Как государство должно регулировать генную терапию и генную модификацию?
00:40:08 Как физически происходит редактирование гена
00:46:48 Как убедить людей изменить свои взгляды на генную инженерию
00:50:50 Когда можно будет лечить муковисцидоз?
0:56:00 будет ли интересна обществу в будущем генная терапия и генная инженерия?
01:01:53 Появятся ли новые генетические заболевания
01:08:16 Почему генная терапия такая дорогая?
01:27:00 Можно ли выращивать суперспортсменов с помощью генной инженерии
Александр Юрьевич Панчин
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, научный журналист («Популярная механика», «Троицкий вариант»), автор популярного блога scinquisitor в livejournal и популяризатор науки, лауреат премии «Просветитель» за книгу «Сумма биотехнологии».
Алексей Михайлович Семихатов
Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Физического института им. П. Н. Лебедева РАН, популяризатор науки, ведущий программы «Вопрос науки» на канале Наука 2.0, член жюри премии «Просветитель» в 2009–2015 гг.
Александр Панчин в соцсетях
Подписывайтесь! Ставьте лайки! Делитесь с друзьями интересным контентом!
Мифы и заблуждения #16: генетика
Сегодня мне опять пытались доказать, что наследование групп крови всегда строго по школьному учебнику и не может быть никаких исключений:
Папа ААhh + мама ВВHH = АВ Hh. В данном случае у отца лабораторный анализ покажет I(0) группу, а в генотипе оба аллеля II(А) группы, один из которых он и передаст ребенку. Второй ген III(В) группы ребенок получит от матери, и от неё же получит работающий вариант гена, который собирает агглютиногены на поверхности эритроцита, в итоге у него будет IV(АВ) группа, что по учебнику никак не возможно.
Ниже всякая биохимия для любознательных:
При этом у обычных людей антител к дефектному антигену нет.
Распространение данного фенотипа (его обычно называют «Бомбейский фенотип») по разным исследованиям, от одного на несколько тысяч в азиатских странах, до одного на несколько сотен тысяч в европейском регионе.
Учёные обнаружили последовательности ДНК в почве водно-болотных угодий. Они не похожи на то, что исследователи находили ранее. Эти последовательности могут иметь важное и непредсказуемое влияние на глобальный климат.
Авторы нового исследования, направленного на рецензирование, назвали эти генетические элементы «борги» в честь псевдо-расы киборгов из вселенной «Звёздный Путь» из-за их способности ассимилировать гены других организмов.
«Борги» — внехромосомные элементы. Это значит, что фрагменты ДНК находятся за пределами хромосом, расположенных в ядре большинства клеток и содержащих большую часть генетического материала организма. Например, к таким внехромосомным элементам относятся плазмиды, способные размножаться вне хромосом носителя, а также некоторые вирусы.
«Я была очень удивлена, особенно когда стало ясно, что они несут гены, непосредственно участвующие в окислении метана», — сказала старший автор исследования Джиллиан Банфилд, биогеохимик и геомикробиолог Калифорнийского университета в Беркли.
Банфилд и её коллеги поняли, что имеют дело с чем-то особенным, когда секвенировали ДНК из образцов почвы калифорнийских болот.
Исследователи изучили огромное разнообразие микроорганизмов, например, бактерий, архей, эукариот, вирусов, фагов и плазмид, — населяющих водные среды обитания, такие, как подземные водоносные горизонты и заболоченные местности. «Борги» сильно отличались от всего, с чем встречались исследователи.
«При изучении образцов одного из болот мы обнаружили фрагменты загадочных геномов, которые совершенно точно принадлежали археям, но их нельзя было отнести к любому типу из известных генетических элементов», — сказала Банфилд.
«Затем мы искали их в других наших базах данных», — добавила Банфилд. Используя этот подход, исследователи собрали по крайней мере 19 вариантов «боргов» и секвенировали четыре полных генома. Тем самым они установили существование большой линии родственных организмов с чёткими общими (и несколько необычными) особенностями, что делает их новыми внехромосомными элементами.
Команда назначила каждой из 19 групп «боргов» цвет — например, оранжевый, фиолетовый и розовый — и описала некоторые их удивительные свойства, включая огромные размеры. «Борги» чаще встречались в глубоких бедных кислородом почвах. Иногда их популяции в восемь раз превышали популяции Methanoperedens. Тем не менее, исследователи не обнаружили заметной корреляции между концентрациями Methanoperedens и «боргов», что добавляет загадок к происхождению и поведению обнаруженных ДНК.
Тем не менее, «борги» явно содержат гены, способные повышать энергетический метаболизм Methanoperedens, которые тоже их содержат. Если это так, эти уникальные генетические элементы могут дать новое представление о сокращении выбросов метана, что является одной из главных целей большинства стратегий по смягчению климата.
«Мы ожидаем, что «борги» увеличивают общее количество метана, который окисляют methanoperedens, частично за счёт улучшения их адаптаций к меняющимся условиям, — сказала Бенфильд. — Таким образом, в ближайшем будущем необходимо выяснить, как стимулировать рост methanoperedens в сельскохозяйственных почвах, которые благодаря «боргам» становятся более устойчивыми».
Команда исследователей также планирует решить более базовый вопрос: что же такое эти «борги»? Они могут быть гигантскими линейными вирусами или плазмидами, не похожими ни на одни из уже обнаруженных, или, возможно, они – родственная линия methanoperedens, потерявшая гены и установившая симбиотическую ассоциацию внутри methanoperedens.
Чтобы разобраться во всех загадках, связанных с этими странными последовательностями ДНК, исследователи надеются обнаружить больше «боргов» в других наборах данных. Бенфилд сказала, что это исследование может привести к открытию новых механизмов для процессов, о существовании которых мы пока не подозреваем.
«Таким образом, можно провести аналогию с CRISPR — системой с лишь частично предсказанной функцией, связанной с защитой микробов от вирусов, но, в конечном счете, фантастическим новым набором инструментов», — добавила Бенфилд.
Правда ли, что вакцины меняют нашу ДНК?
Одно из распространённых опасений относительно вакцинации — страх того, что прививка изменит нашу ДНК или ДНК будущего потомства, увеличив риск развития онкологических и аутоиммунных заболеваний. Мы решили проверить, способны ли современные вакцины изменять генетический код.
(Для ЛЛ: нет, вакцины изменить ДНК не могут. Ведутся испытания вакцин, которые теоретически с такой задачей справятся, но они далеки от «полевых» испытаний. Текст ниже — про историю вакцин, виды вакцин и механизм действия, возможность влияния на ДНК. Со ссылками на все источники, как всегда)
Контекст. Такие истории распространяются в социальных сетях и мессенджерах. Их авторы утверждают: «Ранее такие вакцины были запрещены для использования на людях, так как они вмешиваются в человеческий генофонд. С помощью этой вакцины чужеродное ДНК будет помещаться прямо в ядро клетки, что по определению является генетической модификацией. Вакцина от COVID-19 — это генная терапия. Она изменит ваше ДНК и превратит вас в ГМО. Как именно это подействует на наши гены, не разглашается, но я уверяю вас, это будет действовать на нас самым ужасным образом». Активно теорию о генной модификации человека после вакцинации распространяет также доктор медицинских наук Павел Воробьёв: «Мы вводим РНК, у нас есть механизм обратной транскриптазы, который считывает РНК и переводит в ДНК. Таким образом меняется строение генома человека, мы ничего об этом не знаем».
Самый древний способ вакцинации — это инокуляция и вариоляция против натуральной оспы. Здоровому человеку нужно было вдохнуть измельчённые струпья больного или ввести подкожно жидкость из пузырьков заболевшего. Способ был спорным и даже запрещённым в некоторых странах, так как не давал достаточно надёжной гарантии, а также сам мог спровоцировать эпидемии.
В 1880-х годах французский химик и микробиолог Луи Пастер изобрёл вакцины от куриной холеры, бешенства и сибирской язвы, использовав в них ослабленные микроорганизмы. Сделанные таким способом вакцины сейчас называют живыми. Существуют живые вакцины для профилактики чумы, сибирской язвы, туляремии, бруцеллёза, гриппа, бешенства, паротита, оспы, жёлтой лихорадки, кори, полиомиелита, туберкулёза.
К другому классу относятся инактивированные (убитые) вакцины. Это вакцины против полиомиелита, гриппа, тифа, холеры, чумы, коклюша, гемофильной инфекции. Часть заболеваний (дифтерия, столбняк) предотвращаются третьим типом вакцин — анатоксинами (ослабленными токсинами микроорганизмов).
Также существуют субъединичные (содержащие не целый вирус или бактерию, а лишь его части), векторные вакцины (использующие безопасные вирус-транспорт и элементы соответствующего патогена) и вакцины на основе генетического материала (доставляющие в организм информационную РНК или ДНК — «инструкцию» — по синтезу нужного специфичного белка).
Разумеется, ни живой микроорганизм, ни убитый, ни уж тем более выработанный им токсин ДНК изменять не могут. Субъединичные вакцины содержат белки или сахара, а векторные — состоящую из белков измененную оболочку аденовируса, неспособную к размножению, в частности, вакцины против коронавируса содержат привязанный к аденовирусам ген, кодирующий S-белок, который отвечает за проникновение вируса в клетку.
Существует несколько уже одобренных векторных вакцин против коронавируса, например российский «Спутник V», англо-шведская AstraZeneca, американская Johnson & Johnson, по другим клинические испытания ещё ведутся. В отличие от препарата AstraZeneca, российская вакцина содержит два разных аденовирусных вектора. Ни одна из из этих вакцин не способна изменять ДНК.
«На геном человека может влиять то, что может в геном человека интегрироваться или каким-то образом влиять на структуру ДНК. Если препарат в организме человека не размножается, то он никак не может интегрироваться и взаимодействовать с нашей нуклеиновой кислотой»,
— объясняет микробиолог, директор НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи Александр Гинцбург.
При этом есть исследования, что аденовирусный вектор может встраиваться в ДНК в ходе инсерционного мутагенеза, однако частота этого явления ниже, чем возникновение случайных мутаций. Векторные вакцины используются не первый год и помогают защитить человечество — например, от вируса Эбола. Векторная вакцина от него была зарегистрирована в 2015 году в России, а в 2019 — в США.
Идею конструирования вакцины на основе матричной РНК (она же мРНК) и ДНК также нельзя назвать новой. Первые публикации относятся к 50–60-м годам прошлого века, когда учёные доказали, что генетическая информация ДНК сохраняет способность записываться и считываться после переноса в другую клетку. Но тогда дальше теории дело не пошло. Первая вакцина на основе технологии мРНК была зарегистрирована лишь в декабре 2020 году. Это была вакцина Pfizer–BioNTech против нового коронавируса.
По своему действию они на один шаг опережают другие — вектор доставляет вирус, тот распаковывается, клетки считывают его и начинают производить белки-антигены, а мРНК сразу поставляет «рецепт» этих белков-антигенов. Матричная РНК не встраивается в организм вакцинированного. Во-первых, она слишком хрупкая, разрушается после передачи «рецепта» и выводится из организма в среднем за 72 часа. Во-вторых, мРНК не попадает в ядро клетки — ту часть, где хранится ДНК, так как оболочка ядра позволяет большим клеткам лишь выходить из него, а не входить. Следовательно, мРНК не взаимодействует с ДНК.
Однако исключения всё-таки есть: с помощью гена обратной транскриптазы — особого фермента — РНК способна превратиться в ДНК и получить доступ к ядру. Нерецензированный препринт такого исследования был опубликован в декабре 2020 года. Вирусолог, нобелевский лауреат и первооткрыватель гена обратной транскриптазы Дэвид Балтимор в интервью журналу Science согласился с такой возможностью, оговорив, что фрагменты вируса SARS-CoV-2 при этом не ведут к образованию инфекционного материала и таким образом представляют собой биологический тупик.
Таким образом, ни живые, ни убитые, ни векторные применяемые сейчас вакцины не интегрируются в ядро клетки вообще. Матричная РНК в очень редких случаях может проникать в ядро, но не способна в него встроиться и начать воспроизводиться в клетках, образовавшихся в результате деления. ДНК-вакцины потенциально имеют вероятность встроиться в геном, однако пока таких случаев не зафиксировано и массовой вакцинации людей такими вакцинами не производят.
Ещё нас можно читать в Телеграме, в Фейсбуке и в Вконтакте. Традиционно уточняю, что в сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла), а в день обычно публикуем не больше двух постов.
Биологи разработали периодическую таблицу ядер клеток, открыв новые возможности в генной инженерии
Международная группа биологов разработала новую систему классификации ядер клеток, что привело к открытию метода преобразования одного типа ядра клетки в другой.
Периодическая система химических элементов была создана более 150 лет назад Дмитрием Менделеевым, как система классификации элементов на основе возрастающего числа электронов в атоме. Команда биологов, создавшая новую «периодическую таблицу» для ядер клеток, использовала оригинальную таблицу Менделеева, а также свои знания о древе жизни в качестве вдохновения для своего собственного проекта.
Команда, опубликовавшая свои выводы в журнале Science, считает, что новая таблица и открытие могут привести к совершенно новому методу генной инженерии.
Системы классификации на основе хромосом
Работа над таблицей ядер клеток началась с ученых из консорциума под названием DNA Zoo, изучающих системы классификации хромосом, основанные на том, как они складываются, чтобы соответствовать ядрам различных видов животных.
«Независимо от того, смотрели ли мы на червей, ежей или кораллов, мы постоянно наблюдали одни и те же схемы складывания», – сказала Ольга Дудченко, соавтор нового исследования.
Команда в конечном итоге поняла, что это просто видение вариантов двух общих ядерных конструкций:
«У некоторых видов хромосомы организованы как страницы печатной газеты, с внешними полями с одной стороны и согнутой серединой с другой», – пояснила Дудченко. «А у других видов каждая хромосома скомкана в маленький шарик».
Работа с белком “конденсин II”
Пытаясь раскрыть механизм, лежащий в основе их открытия, и выяснить, возможно ли преобразовать один тип ядра в другой в лаборатории, команда из DNA Zoo объединилась с группой ученых из лаборатории Бенджамина Роуленда в Нидерландском институте рака (NCI).
Команда NCI работала над экспериментами с белком, называемым, конденсин II, который участвует в делении клеток. Его мутирование привело к удивительному наблюдению:
«Когда мы мутируем этот белок в человеческих клетках, хромосомы полностью перестраиваются», – пояснила Клэр Хенкамп, соавтор исследования и член команды NCI.
Преобразование человеческих клеток из одного ядерного типа в другой
Обе команды начали сотрудничать после того, как пришли к осознанию того, что открытие Хенкамп, по сути, предоставило метод преобразования человеческих клеток из одного ядерного типа в другой.
«Когда мы посмотрели на геномы, изучаемые в DNA Zoo, мы обнаружили, что эволюция уже проводила наш эксперимент много-много раз! Когда мутации в каком-либо виде разрушают конденсин II, они обычно меняют всю архитектуру ядра», – сказал Бенджамин Роуленд, старший автор исследования.
Из-за пандемии команды не выходили из дома, поэтому обратились к искусственному интеллекту, чтобы проверить свои выводы. Они разработали имитационные модели, которые показали, что, разрушая конденсин II, человеческое ядро может быть реорганизовано в ядро другого вида, например, мухи.
«Мы начали с невероятно широкого обзора двух миллиардов лет ядерной эволюции», – сказал соавтор Сумитабха Брахмачари. «И мы обнаружили, что все сводится к одному простому механизму, который мы можем смоделировать, а также повторить самостоятельно в пробирке».
Генетические эксперименты фермера из Техаса ломают стереотипы о ковбоях даже в самой Америке
Генная лаборатория вместо ранчо и бесконечные эксперименты над животными. Повальное увлечение техасских фермеров беспокоит власти американского штата и выливается в судебные тяжбы. Введенный запрет на участие клонированных жеребцов в скачках от опытов с ДНК их не останавливает. Наоборот заставляет бороться за свои интересы, причем в исключительно юридическом поле.
«Этот жеребец — клон, ему уже четыре года. Рядом его брат-близнец, он тоже клон. Этому всего год», — расскзаывает владелец ранчо Джейсон Эбрахам.
Как две капли воды, а еще и ДНК у них одинаковые. К чему ждать чуда от природы, если элитных скакунов можно гарантированно получить из пробирки?
Генетика — теперь любимое хобби техасских ковбоев. А началось все с того, что Джейсон Эбрахам решил разнообразить жизнь на ранчо научными экспериментами.
«Я ходил в колледж, зная, что буду ковбоем. Я не собирался становиться ученым, но вокруг меня было много умных людей, у которых я учился сперва селекции животных, потом выращиванию эмбрионов — и в итоге самоучкой дошел до клонирования», — рассказывает он.
Не снимая шляпы даже в лаборатории, ковбой берется за дело. Извлекает из яйцеклетки ядро, те же манипуляции — с биоматериалом донора, ДНК которого переносят в пустую яйцеклетку — и на неделю в инкубатор.
Клонировать лошадей Джейсону помогает “младший научный сотрудник”. Карлос говорит, с детства работает на ранчо, и уж если его можно чем-то удивить, то точно не клонами.
«Для меня клонирование — обычное дело. Просто разводить лошадей или клонировать их — я уже не вижу разницы», — говорит работник ранчо Карлос Санчес.
Но разница есть: клонированных лошадей пока не допускают к соревнованиям.
«Если ты покупаешь лошадь для больших турниров, она может стоить от 200 тысяч долларов до миллиона и даже выше», — отмечает Люк Эбрахам.
Но власти опасаются случайных мутаций. Джейсону приказали свернуть эксперименты с оленями. А в популярном телешоу на него даже пародию сняли.
Подсчитавший миллионы долларов упущенной прибыли, Джейсон судится с властями штата и готов дойти до Верховного суда. Это раньше Запад был Диким, а сегодня здесь у каждого ковбоя по адвокату.
Семья Эбрахамов — одна из самых влиятельных в Кэнедиене. В этом городке в конце XIX века проводились первые во всей Америке профессиональные родео. С годами, откуда все пошло, как-то забылось. И уже в наше время местные ковбои в суде добивались признания своего исторического первенства.
Но ведь не откажешь жене, если она просит клонировать любимую собачку?
«Ты можешь скопировать гены, но не личность. А вышло так, что Леди — такая же прекрасная, как Лола, и даже лучше. Может, потому что мы уже знали сильные качества Лолы и специально развивали их в Леди», — рассказывает Бонни и Джейсон Эбрахамы.
Наследники Эбрахамов уверяют: будущее все равно за клонами.
«Отказаться от клонирования? Думаю, это уже невозможно», — говорит Одри Эбрахам.
Впрочем, главное для ковбоя, как и прежде, шляпа и конь. На ранчо, где передовые технологии бросают вызов самой природе, женщины до сих пор обедают за отдельным столом.
Genotype: A Mendelian Genetics Game
У каждого игрока есть свой гороховый садик с растениями, имеющими различные генетические признаки, которые влияют на следующие внешние проявления:
— форма семени (гладкая или морщинистая),
— окрас цветка (фиолетовый или белый),
— окрас стручка (зелёный или жёлтый),
— высота растения (высокое или низкое).
Эти признаки обозначены парой букв, которые и являются генотипом.
Игра длится 5 раундов, каждый из которых состоит из 3 фаз:
— фаза скрещивания растений,
— фаза повышения качества исследований.
В фазе работы игроки по очереди располагают свои жетоны действий (в виде лопаток) на поле, чтобы выполнить ряд операций, среди которых:
— сбор и посадка растений,
— занятие очереди в последующем выборе кубиков,
— взятие в руку карт с растениями и инструментами.
Фаза скрещивания начинается с броска всех 20 кубиков и их распределения по соответствующим слотам на поле. Расстановка кубиков каждого цвета производится согласно решётке Паннета.
Затем игроки по очереди выбирают кубики, чтобы получить нужные признаки для выращиваемых у себя растений.
После этого происходит переход к следующему раунду, а после 5-го игра заканчивается. Победитель определяется по сумме очков.
Z-геном может быть более распространён среди бактериофагов, чем считалось ранее
Три команды учёных независимо друг от друга обнаружили свидетельства того, что Z-геном более распространён у бактериофагов, чем считалось ранее. Все три группы использовали множество техник определения генома, чтобы идентифицировать некоторые пути, которые приводят к развитию Z-генома у бактериофагов — вирусов, поражающих бактерии. Первая команда состояла из исследователей из нескольких лабораторий Китая и одного из Сингапура, вторая базировалась во Франции, а третья была международной. Все три команды опубликовали свои результаты в журнале Science. Майкл Гроум и Фаррен Айзекс из Йельского университета также опубликовали обзор работ всех трёх команд в разделе Perspectives того же журнала.
Геномная ДНК большинства живых существ имеет четыре азотистых основания: аденин, тимин, цитозин и гуанин, — обозначаемые ATCG соответственно. Но ещё в 1977 году учёные узнали, что у многих бактериофагов алфавит немного другой, в котором вместо аденина добавляется диаминопурин, который затем был обозначен как Z. После этого открытия считалось, что такой алфавит очень редок, поэтому он не очень хорошо изучался, так что мало известно о том, как бактериофаги функционируют без аденина в их геноме. В этом новом исследовании все три команды решили узнать больше о Z-нуклеотиде и том, как она работает у бактериофагов.
В первом исследовании учёные изучали состав фага бактерий рода Vibrio и обнаружили, что в нём больше нуклеотида Z, чем A. Они также описали структуру фермента, кодируемого геном, похожим на известный ген PURA, который они назвали PURZ. Они затем показали, что он функционирует очень похоже на фермент Pur-α, но с заменой аденина на Z. Вторая команда обнаружила гены, которые кодируют ДНК-полимеразы, которые выбирают диаминопурин, а не аденин. И третья команда обнаружила фермент, который играет главную роль в собирании ДНК из составных частей. Они также обнаружили, что он работает как шлюз, отсеивая нуклеотиды A и добавляя вместо них Z.
Работа этих трёх команд даёт основания полагать, что Z-геном более распространён среди бактериофагов, чем считалось ранее. Дальнейшие исследования могут привести к новым улучшенным способам борьбы с бактериальными инфекциями — один из исследуемых вирусов поражает в том числе возбудителя холеры.
1. Yan Zhou et al. A widespread pathway for substitution of adenine by diaminopurine in phage genomes, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abe4882
2. Dona Sleiman et al. A third purine biosynthetic pathway encoded by aminoadenine-based viral DNA genomes, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abe6494
3. Valerie Pezo et al. Noncanonical DNA polymerization by aminoadenine-based siphoviruses, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abe6542
Что на самом деле определяет поведение и личные качества человека: методы обучения и воспитание или генетическая наследственность? Насколько сильно наши гены влияют на наши предпочтения, убеждения или действия? В этом ролике Станислав Дробышевский, антрополог, кандидат биологических наук, доцент кафедры антропологии биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, научный редактор портала ANTROPOGENEZ.RU : эволюция человека из первых рук расскажет, какова роль наследственности в поведении человека и насколько сильно воспитание влияет на нашу жизнь.
Немного о важных моментах и мозаицизме.
Ребята, спасибо вам за ваши отклики. Изначально планировался единичный пост, и я не ожидала, что будет такой огромный интерес и живое обсуждение. Перед тем, как двигаться дальше, я хотела бы уточнить несколько моментов, особо живо поднимавшихся в комментариях.
2) Я могу быть не права. Я много не знаю, генетика безбрежна. Мне неизвестны все тысячи наследственных синдромов, мне не ведомы многие технические супертонкости, я не знакома лично со всеми специалистами мира. Это надо понимать. Я просто человек, чего не знаю – о том стараюсь не писать. Где-то могу ошибаться – поправляйте меня, ничего страшного. Если вам что-то непонятно – интернет восхитительный инструмент в руках человека, которым мы упорно не хотим пользоваться. Читайте, ищите информацию. В мире много интересного.
4) Мультифакториальные заболевания. Такие как эпилепсия, шизофрения, гипертония, алкоголизм, язва и т.д. – все эти болезни вызваны множеством факторов. Например, склонностью к алкоголизму можно назвать носительство такого сочетания аллелей (аллели –разные формы одного и того же гена, которые находятся в одинаковы участках из пары хромосом, которые отвечают за разные варианты одно и того же признака) ферментов, участвующих в переработке этанола, которое позволяет человеку быстро напиваться + воспитание в среде алкоголиков, низкий уровень дохода, отсутствие развлечений в среде обитания (Н: жители маленьких деревень чаще страдают алкоголизмом, т.к. им банально скучно), и то, имея все эти факторы человек не обязательно станет алкоголиком. Это предложение не показалось вам нагромождением? Вот и мне показалось, но я оставлю его так, что бы лишний раз показать вам, почему я стараюсь не вдаваться в подробности.
5) Обращение к генетику. Ребята, вы присылаете так много вопросов, на которые я честно стараюсь ответить. Но пожалуйста, не экономьте на себе и своих детях. Если вас интересует что-то определенное, есть какие-то подозрения – сходите к генетику. Поговорите с ним обстоятельно, покажите ему медицинские документы по вашей проблеме, он поможет, назначит пару анализов, а может и не назначит. Но зато на пальцах постарается все рассказать и показать.
6) Базы данных. На вопрос о «рассказать» о том или ином заболевании. Я просто оставлю это здесь.
Это хорошие базы данных по редким болезням, да англоязычные, но гугл-переводчик вам в помощь. Там вы найдете вообще всю информацию. С дифдиагнозами и лечением. Естественно, должна предупредить об опасности самолечения. Обязательно занимайтесь этим вместе со специалистом.
Если этот синдром есть в Википедии – ссылки сразу на сайты, в т.ч. OMIM. И вообще все эти ссылки кликабельны, не стесняйтесь)
7) Организация ДНК в хромосоме, кто-то просил:
Тут все очень наглядно, видно, как молекула ДНК компактизируется, поэтапно скручиваясь и постепенно формируя хромосому, которая намного более компактна и удобна при делении клетки.
Ну вот, вроде, все о чем я хотела сказать пока)
Для особо терпеливых, наша следующая небольшая глава. Итак:
Мозаицизм – очень интересное явление в мире генетики, заключается оно в том, что кариотип (хромосомный набор) клеток в одном и том же организме будет разный.
В игру вступает рисователь руками. Итак, вначале мы имеем одну клетку:
Механизмов тут может быть несколько. Это может быть мутация в одной из дочерних клеток (что бывает) на начальных этапах дробления зиготы или нерасхождение хромосом в одной из делящихся клеток, и эта клетка дает начало новой клеточной линии, с кариотипом, отличным от остального организма.
Надо сказать, чем старше клетка, тем больше вероятность нерасхождения хромосом. Именно поэтому чем старше женщина, тем выше риск рождения ребенка с хромосомной аномалией.
Для примера: к нам приводят ребенка, у которого есть некоторые черты синдрома Дауна, при том что он сохранен интеллектуально и у него нет задержки развития. Сдаем кариотип – 46,ХХ. Тогда на помощь нам приходит FISH-метод (флуоресцентная гибридизация in situ, метод, при котором специальными светящимися зондами метят конкретное место на хромосоме), который в отличие от обычного кариотипа (когда специалист сидит над микроскопом и своими глазами ищет изменения в хромосомах) хорошо видит мозаицизм. И, о чудо! 5% клеток (цифры условны) содержат дополнительную 21 хромосому, т.е. кариотип 47,ХХ,+21. Мозаичный вариант синдрома Дауна подтвержден.
5% мозаицизм, на самом деле, могут поймать и на стандартном кариотипе, многое зависит от опыта и глаз цитогенетика.
Мозаичные синдромы проходят легче классических вариантов. Именно так, мы это затрагивали в прошлый раз, выживают дети с мозаичной триплоидией, например (46,ХХ/69,ХХ).
Мозаичные клоны клеток могут сидеть в разных тканях. Страшным сном врача-генетика стал гонадный мозаицизм – мозаичный клон присутствует в половых клетках родителей.
Есть такое заболевание, которое называется синдром Корнелии де Ланге. При этом заболевании у детей специфический внешний вид (тот случай, когда больные больше похожи друг на друга, чем на родителей), неврологические нарушения. Ну и всякие другие аномалии, характерные для этого синдрома.
Вот так выглядят детишки:
Это заболевание передается по аутосомно-доминантному типа, но, как правило, возникает de novo. Т.е. родители не больны, никто не является носителем мутации, а мутация эта возникла прицельно в одной половой клетке родителя (мутационный процесс – нормальное явление). Тогда мы говорим, что повторный риск рождения такого ребенка равен общепопуляционному риску, т.е. стремится к нулю. Ну а вдруг это гонадный мозаицизм? Да, это очень редкое явление, но вдруг? Вдруг среди яйцеклеток, например, затесался клон. Еще ладно, если в сперматозоидах – с их добычей проблем не возникает. Яйцеклетки у мамы мы, естественно, не проверим, потому что мама не рыбка и не может нам их просто наметать в баночку. Поэтому, при любом случае рождения ребенка с мутацией de novo все равно родителям рекомендуется пренатальная диагностика на данный синдром (проверка плода в беременности).
Но многие из нас умирают, так и не узнав, что они были мозаиками. У взрослой здоровой женщины, например, с возрастом в крови появляются клоны клеток 47,ХХХ и 45,Х. Это связано все с тем же клеточным старением. Многие ли об этом знают? Не думаю.
Вот прям, очень коротенечко. При химеризме – похожая ситуация, что и с мозаицизмом, только организм состоит из клеточных клонов разных организмов. Такое происходит, при внутриутробном слиянии близнецов, например, или при попадании материнских клеток в плод, и наоборот через плаценту при беременности. Обмен клетками возможен не только между мамой и плодом, но и близнецами.
У человека химеризм – очень редкое явление, Выявляется, как правило, случайно. А вот в растительном мире химер навалом.
(вариегатное растение – химера из двух организмов – отсюда пестролистность)
Вот, в принципе, все, о чем хотелось сегодня рассказать. Надеюсь, было не сложно, у меня никогда не было способностей к преподаванию, но я стараюсь. Спасибо за внимание) Вот вам котик-химера на последок: