9. Регуляция топологии днк in vivo. Днк-топоизомеразы. Классификация днк-топоизомераз.
ДНК-топоизомеразы ответственны за регуляцию топологического состояния ДНК, т.е. степени спирализованности данной молекулы. ДНК-топоизомеразы катализируют тонко согласованные во времени и пространстве процессы разрыва и воссоединения цепей ДНК, что приводит к изменению степени спирализованности исходной ДНК.
ДНК-топоизомеразы эукариот способны релаксировать отрицательные и положительные суперспирали. Другим отличием эукариотических ДНК-топоизомераз типа I от бактериальных является образование в ходе реакции ковалентной связи между остатком тирозина и 3/-фосфатной группой разрезанной цепи ДНК.
В зависимости от механизма каталитического действия:
ДНК-топоизомеразы , явл «раскрывающими-закрывающими» фермент, осуществляют временные одноцепочечные разрывы, через которые протягивается интактная цепь ДНК, после чего концы разрыва воссоединяются. Эти ферменты участвуют в релаксации ДНК, уменьшая число отрицательных или положительных сверхвитков на единицу за один каталитический акт;
ДНК-топоизомеразы явл «раскрывающими-закрывающими» фермент, которые расщепляют фосфодиэфирные связи между двумя цепями в молекуле ДНК одновременно, протягивают через разрыв близлежащий сегмент ДНК и зашивают временно образовавшийся разрез. При этом за один каталитический акт вводятся или удаляются два супервитка.
10.Организация бактериального генома. Нуклеоид. Роль белков HU и H в компактизации ДНК E. coli и их краткая характеристика. Вспомогательная функция полиаминов, белков HLP1 и Р в конденсации ДНК бактерий.
Геном – полное количество ДНК, несущее всю генетическую информацию. Для кишечной палочки то количество ДНК, которое присутствует в клетке, является большим. ДНК представлено кольцевой молекулой. Его длина 1,4мм, а объем клетки всего 1 мкм3. Чтобы упаковать такую ДНК у бактерий принимает участие следующие факторы: суперспирализация; ионы 2-хвалентных металлов; полиамины (атектин, метион); специфические белки (HU – димер, который состоит из 2-х неидентичных субъединиц и по содержанию Arg и Lys приближается по свойствам к эукариотическому гистону Н2а; Н – 2 идентичные субъединицы, по своим свойствам напоминают эукариотический гистон Н2b). Белки HU и Н совместно с белками HLP1 и P могут выполнять те же функции при конденсации и упаковке бактериальной ДНК, что и 5 эукариотических гистонов. Нуклеоид – структура упорядоченной организации генома бактерий.
У бактерий отсутствуют структуры, обладающие морфологическими признаками эукариотических хромосом. И все же их геномы характеризуются упорядоченной организацией, представленной в виде определенных структур – нуклеоидов.
Как следует из рис нуклеоид E. coli представлен структурой, включающей приблизительно 50 петель суперспирализованной ДНК, которые организованы центральным РНК-содержащим остовом. Обработка нуклеоида ДНК-азой приводит лишь к постепенной релаксации ДНК в индивидуальных доменах (петлях). С другой стороны, РНК-аза в одну стадию полностью «разрушает» организацию хромосомы E. coli, что может служить определенным доказательством участия РНК в формировании и поддержании структуры нуклеоида.
В
заключение следует отметить, что
бактериальные клетки представляют
исключительную ценность для исследований
в области биохимии и молекулярной
биологии. Это связано с тем, что они
относительно не сложны по структуре,
их можно легко и быстро выращивать на
простых средах (глюкоза, NH4Cl,
неорганические вещества), а механизмы
репродукции и передачи генетической
информации у них достаточно просты и,
вместе с тем, почти универсальны.
Другой важной особенностью прокариотических клеток является их способность размножаться не половым путем, а простым делением надвое.
И, наконец, в связи с тем, что прокариоты содержат только одну хромосому, у них можно легко индуцировать образование генетических мутантов, характеризующихся быстрым фенотипическим проявлением.
Благодаря этим свойствам бактерии сыграли важную роль в формировании современных представлений об основных молекулярных процессах, обеспечивающих передачу и реализацию генетической информации.