Комментарии 46
Интересно было бы почитать, как ДНК из молекулы попадает в базу данных исследователей. Вроде очень большой прогресс наметился в этой области.
Если интересно, можете разобраться глубже
По сути еще 10 лет назад мы могли читать лишь маленькие кусочки по 500-1000 нуклеотидов. Сейчас длинна прочтений потенциально больше на порядок. Значит собирать геном можно точнее и проще.
молекулы рибозыДезоксирибозы же.
Глупый вопрос который у меня постоянно возникает — так каждая хромосома содержит одну и ту же молекулу ДНК, только упакованную в разных конфигурациях, или какую то часть всего генома (кстати — чести перекрывающиеся или неперекрывающиеся?). Если второй вариант правильный, то следующий вопрос — в какой либо из фаз клеточного цикла днк существует в виде одной молекулы, содержащей полную последовательность, или так и болтается в ядре по частям?
Нет, она не существует в виде единой молекулы ни в какой из фаз цикла (только если это не организм с одной хромосомой). Не совсем болтается, хромосомы имеют свои «территории» в ядре. То есть их расположение подчинено определенным правилам.
В каждой клетке содержится одинаковый набор хромосом (с поправкой на повреждения), но с разными раскрученными частями?
Как и кто и зачем получает доступ к разным частям хромосом?
Почти все наши клетки высокоспециализированы. То есть перед каждой группой клеток стоит своя, конкретная задача. Например есть мышечные клетки. У них одна задача — сокращаться. Есть жировые — они хранят жир, есть железистые — они что-то выделяют. ДНК во всех одинаковая. Но для выполнения своих задач разным клеткам нужны разные инструменты (железистым нужно синтезировать что-то и выделять; клеткам соединительной ткани — синтезировать фибрилярные белки… тот же коллаген). Для осуществления этих задач нужна информация с разных частей ДНК. Грубо говоря, в мышечной ткани та часть ДНК, которая кодирует белки, участвующие в сокращениях будет максимально развернута и поэтому с нее будет идти активное считывание, а вот часть, кодирующая секреторные белки будет максимально упакована. Ведь они не нужны мышечной клетке.
Если очень грубо, то упаковка осуществляется отчасти за счет модификаций ДНК и белков, ее связывающих.
… заряду фосфатной группы… положительный заряд катиона. Обычно это ион натрия, а вовсе не водорода… буква К в знаменитом сокращении «ДНК» — плод чистейшего недоразумения. Ведь никто не называет поваренную соль кислотой!
Соль это не только натрий-хлор.
Соль — это вид соединения, а не конкретное вещество.
Если вкратце, то идея такая, в кислоте — положительный ион водорода. А у соли — положительный ион металла.
При растворении кислоты с солью в воде в воде будут и ионы натрия, и ионы водорода. Это я только про положительные ионы. И вот из курса химии я не помню, как будут взаимодействовать друг с другом положительные и отрицательные ионы. Но вряд ли там образуется HCl.
Почитайте про лактозный опейрон — он очень хорошо исследован и не сложен для понимания.
У эукариот насколько помню, такой четкой регуляции субстратом нет, там ферменты постоянно присутствуют в клетке, в том числе «про запас».
А так, экспрессия определенного фрагмента должна регулироваться определенным активатором, присоединяющимся к ДНК в нужном месте и запускающим ее подготовку к экспрессии.
Точно знаю, что генетические мутации приводящие к неспособности синтеза какого-нибудь белка проявляются как правило только при дефекте в обеих хромосомах, то есть когда геном становится гомозиготным по этому рецессивному признаку. Если дефектна только одна копия, то за счет второй проблема не проявляется.
Касательно мутаций не совсем верно. Есть еще аутосомно-доминантное наследование. То есть, если одна из копий гена не в норме — развивается болезнь. Например болезнь Гентингтона. Одна из копий гена изменена. С нее считывается мутанта форма белка, оказывающая токсическое действие. От того, что вторая копия гена в норме особо легче не становится.
Если же ген кодирует какой-то важный фермент, то при повреждении одной из аллеей этого гена упадет и синтез этого фермента. Зачастую не смертельно. Но жизнеспособность организма понижается.
"активатором, присоединяющимся к ДНК в нужном месте и запускающим ее подготовку к экспрессии" — то есть на чистой химии активатор присоединится к нужному участку среди сотен миллионов таких же? Никакой дополнительной машинерии?
Но вот относительно «сотен миллионов таких же» не соглашусь. Дело в том, что в биологии активация работает на не совсем чистой химии, а на концепции «индуцированного соответствия», то есть там трехмерные сложные конфигурации для узнавания, достаточно уникальные.
Модель индуцированного соответствия
В 1958 г. Дениел Кошланд предложил модификацию модели «рука-перчатка»[20]. Ферменты, в основном, — не жесткие, а гибкие молекулы. Активный центр фермента может изменить конформацию после связывания субстрата. Боковые группы аминокислот активного центра принимают такое положение, которое позволяет ферменту выполнить свою каталитическую функцию. В некоторых случаях молекула субстрата также меняет конформацию после связывания в активном центре. В отличие от модели «ключ-замок», модель индуцированного соответствия объясняет не только специфичность ферментов, но и стабилизацию переходного состояния. Эта модель получила название «рука-перчатка».
Это правда про ферменты описано, но концепция достаточно универсальна в молекулярной биологии.
С ДНК делаются «временные копии» матричной РНК, и для работы используются они, а не сама ДНК. Они намного короче, т.к. содержат только малую часть всего генома.
Ленты матричной РНК плавают в плотном «супе» из кучи разных регуляторных белков, АТФ, транспортных РНК, аминокислот и проч., и постоянно увешаны рибосомами («считывающими головками») в самых разных позициях, и всё это находится в постоянном броуновском движении, так что ни о каком точном позиционировании речи не идёт — все процессы статистические. Вероятность того, что рибосома, сидящая в данный момент на участке Х в позиции i, продвинется на следующий шаг, прочитает следующий триплет и добавит к стоящейся полипептидной цепи ещё один аминокислотный остаток (равно как и вероятность обратного процесса) определяется взаимными концентрациями во всём этом супе. Точно так же вероятности производства самих матричных РНК зависят от концентраций разных веществ. И каждый новый синтезированный белок чуть-чуть изменяет все эти вероятности для всех рибосом, так что получается сложная сеть обратных связей, и из всего этого броуновского хаоса слегка вырисовывается подобие порядка. Но мы этого хаоса не видим, а видим только верхушку айсберга, шаткий порядок. К сожалению, картинки из учебников и учебные видео наличие броуновкого супа часто опускают, и может создаться ложное впечатление, что все компоненты летают почти в вакууме и каким-то чудесным образом друг находят, причём с высокой точностью — рибосомы с первого раза безошибочно садятся прямо в начало участка, всегда движутся строго вперёд, на участке всегда одна рибосома, а не гроздь, белки сворачиваются всегда одинаково как по заказу, и прочие механистические упрощения.
CRISPR не исключение — комплексы с Cas+crRNA (Cascade) постоянно образуются с некоторой скоростью, компенсирующей убыль, после чего болтаются там-сям, пока удачно не наткнутся на цель в нужной ориентации и соединятся с ней; или же никогда не наткнутся, деградируют, после чего будут разобраны и утилизированы; или таки наткнутся, но не соединятся; или соединятся, но отцепятся раньше, чем начнут работу; или не отцепятся, но цель окажется неправильной, просто сигнатура почти совпала — и для каждого из этих событий есть своя вероятность и, соответственно, скорость.
Клетка — это невъ… нно сложная система дифференциальных уравнений, где все его параметры — это случайные значения с плавающими распределениями.
Его, кстати, часто юзают как фичу при обучении различного рода классификаторовЭто же статья, вроде бы, а не конспект разговора двух студентов?
Почему важно, что ДНК двухцепочечная? На основе одной цепи можно восстановить другую. Если в одной цепи поврежден кусок напротив последовательности Аденин-Аденин-Цитозин, то мы точно знаем, что до повреждения там был Тимин-Тимин-Гуанин.
А откуда известно на какой стороне повреждение? Можно точно так же «восстановить» неправильную инфу по ошибочной стороне.
Похожий принцип используется в ПЦР. ДНК в спецаильном «бульоне» из нуклеотидов и праймеров размножается удвоением с помощью ДНК-полимеразы I.
Вообще, море их. Неполный список есть, например, на вики: en.wikipedia.org/wiki/List_of_biological_databases
Много где реализованы визуализации, например вот:
www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/gdv
Кстати, как там Демидчик поживает, не продал кафедру еще с потрахами, ОБЭП не заезжал к нему в гости?
«Нуклеиновые кислоты. Строение и функции ДНК. Строение, виды и функции РНК. Правила Чаргаффа.
…
Ядро, строение и функции. Ядерная оболочка, ядерный матрикс, хроматин, ядрышки. Хромосомы, их структурная организация. Понятие о гаплоидном и диплоидном наборах хромосом, кариотипе.»
Сам работаю в области генетики врожденных дефектов иммунитета, поэтому интересуюсь, выяснили что-то конкретное о роли этих дублей, или как обычно только предположения.
А когда речь дойдёт до клиники, сам могу многим поделиться. Даж не знал, что на хабре этим интересуются ))
В частности о том, как по разному дефект одного и того же гена может в реальности отразиться на фенотипе конкретного человека или членах одной семьи. Одна и та же мутация, к сожалению, не ведет к одному и тому же проявлению. Иначе диагностировать было бы просто. Чем больше сопоставляем генотип с фенотипом, тем больше идёт речь о взаимовлиянии разных генов в рамках одного генома. Или просто разнообразия проявлений — у кого то компенсируется, а у кого-то клиника утяжеляется… Ну и длина мутации конечно имеет значение. Классика ген-белок-проявление сегодня расширена до ген-море-разных-взаимодействующих-белков-очередное проявление в базу OMIM.
Может пригодится. Там указываются болезни и гены им соответствующие. Кстати, неплохой материал для статьи был бы. Или даже нескольких.
Вообще, я считаю, медицину можно было бы без проблем улучшить на государственном уровне. Понятно, что врачи не все хотят заниматься саморазвитием, им лишь бы аттестацию пройти очередную. Можно просто профинансировать общедоступную БД, систему публично рецензируемых методических указаний, а задоно обучить на неё нейронку на БД. По финансированию это будет не так уж и много, если кадры нанимать на достойную з/п (иначе по времени уйдёт в бесконечность, либо кадров потом придётся нанимать на ту же сумму для поддержки всего накиданного).
ДНК. Механизмы хранения и обработки информации. Часть I