Теломерлер.Теломерлік белсенділік

«Астана Медициналық Университеті» АҚ

Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасы

 

 

 

 

СӨЖ

Тақырыбы: «Теломерлер.Теломерлік  белсенділік»

 

 

 

 

       Орындаған: Баулы М.                                                               Топ:112 ЖМ

                                                             Тексерген:  Абдрахманова Б.М.

 

 

 

 

 

 

 

Астана, 2014 жыл

                                                      Жоспары:

   І. Кіріспе

   ІІ.Негізгі бөлім:

         1)    Хромосома туралы жалпы  түсінік

         2)    ДНҚ – ның теломерлік  бөлімдерінің репликацияланбауы

         3)    Хромосомада теломералардың  орналасуы

         4)    Теломералардың қызметі

         5)    Теломералардың нуклеотидтік  қайталану жүйелері

         6)    Теломеразалар әрекетінің механизмі

    ІІІ. Қорытынды 

    IV.Қолданылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               І.Кіріспе.

         Хромосомалар (хромо… және грек. soma — дене)  — жасуша ядросында болатын, гендерді тасымалдайтын және организмдер мен жасушалардың тұқым қуалау қасиеттерін анықтайтын органоидтар. Хромосомалар өздігінен көбейе алады, өзіндік атқаратын қызметі мен арнайы құрылымы бар және оны келесі ұрпақта сақтай алады. Хромосомалар терминін алғаш рет неміс ғалымы В.Вальдейер ашты (1888). Ол хромосомаларды негізгі бояғыштармен қарқынды боялатын тығыз денешік деп атады. Бірақ хромосомалардың сыртқы пішіні жасуша циклінің әр түрлі сатыларында өзгеріп отырады. 

         Митоз және мейоз процестерінің метафаза кезеңінде хромосомалардың морфологиясы жарық микроскопының көмегімен анық көрінетін құрылымға енеді. Көптеген өсімдіктер мен жануарлардың дене жасушаларындағы хромосомалар ұрықтану процесі біреуін аналықтан, ал екіншісін аталықтан алған екі хроматидтерден (ұзынша жіпшелер) тұрады. Мұндай хромосомалар гомологты деп аталады. Мейоз процесінен өткен жыныс жасушаларында гомологты хромосомалардың тек біреуі ғана болады. Клеткадағы хромосомалардың толық жиынтығы кариотип деп аталады. Прокариоттар мен вирустарда хромосомалар болмайды. Оларда тұқым қуалау негізі ретінде әдетте бір жіпшелі немесе сақина тәрізді дезоксирибонуклеин қышқылы немесе рибонуклеин қышқылы болады және олар цитоплазмадан ядро қабықшасы арқылы оқшауланбайды. Клеткалық және тіршілік циклдері барысында хромосомалардың сыртқы көрінісінің өзгеріп отыруы олардың қызметінің ерекшеліктеріне байланысты. Ал хромосомалардың жалпы құ-рылымдық негіздері, биологиялық түрге байланысты әр түрлі болуы және ұрпаққа үздіксіз беріліп отыруы өзгеріске ұшырамайды. Бұған әр түрлі организмдердің хромосомаларын генетикалық, цитол. және биохимиялық зерттеулердің нәтижелері дәлел бола алады және олар тұқымқуалаушылықтың хромосомдық теориясының негізін құрайды. 1928 ж. хромосомалардың ең алғашқы молек. түрдегі үлгісін орыс ғалымы Н.К. Кольцов (1872 — 1940) ұсынды. Эукариоттардың хромосомалардағы ДНҚ молекуласы гистондық және гистондық емес белоктармен байланысып, кешен құрайды. Аталған белоктар ДНҚ-ның хромосомаларда жинақталып, оралған күйде болуын және жасушадағы РНҚ-ын синтездеу қабілетінің реттеліп отыруын қамтамасыз етеді (қара Транскрипция). хромосомаларға тұқым қуалау ақпаратының жазылуы ДНҚ молекуласының құрылымымен іске асырылады. Клеткадағы хромосомаларда ДНҚ молекуласының 99%-ға жуығы жинақталған, ал қалған 1%-ы басқа жасушалық органоидтарда (хлоропластар, митохондриялар) болады. Хромосомалар жасушада өте күрделі құрылымға ие және олар өте маңызды қызметтер атқарады. Хромосомалар құрылымын және қызметін зерттеу қазіргі заманғы биологияның өзекті мәселелерінің біріне жатады. Әсіресе, 20 ғасырдың 60 — 70-жылдары хромосомалар құрылымының молек. негізін түсінуге молекулалық генетиканың дамуына байланысты қол жетті. Бұл жаңалықтар тұқым қуалаушылықтың хромосомалық теориясындағы негізгі заңдылықтарды дәлелдеп, онан әрі дамытуға мүмкіндік береді.

      Клетканың  тұқым қуалау материалы хромосомалар  болып табылады. Хромосома ядрода  орналасқан, негізгі қызметі –  тұқым қуалау ақпаратын сақтау  және ұрпақтан ұрпаққа беру. Хромосоманың  саны мен құрылымының өзгеруі  адамдағы тұқым қуалайтын хромосомалық ауруларға алып келеді. Хромосомалық ауруларға диагноз қою ауру адамның кариотипін зерттеуге негізделген.

Хромосоманың құрылысы 2 хроматиннен тұрады, хроматин хромонемалардан, хромонемадезоксинуклеопротеидтен тұрады.    

 Хроматиннің құрамына  кіретіндер:

1) ДНҚ молекуласы жалпы  хроматин мөлшерінің 40% жуығын құрайды.

2) Белоктар – 60% жуық. Хроматин  белоктары гистонды, гистонды емес  болып бөлінеді. Гистонды белоктардың 5 түрі бар: Н1, Н2А, Н2В, Н3,Н4.

Гистонды емес белоктарға құрылымдық белоктар, реттеуші белоктар және фермент молекулалары жатады.

         Хромосоманың маңызды бөлігі  – центромера. Центромера – жасуша  бөлінуі кезінде хромосоманың  қозғалуын қамтамасыз етеді. Егер  центромера болмаса хромосомалар  қозғала алмай жойылады. Хромосома  иіндерінің ұштарын теломералар деп атайды, олардың қызметі хромосомалардың тұрақтылығын сақтау, хромосомаларды ядро ламинасына бекіндіру, хромосомаларды жабысып қалудан сақтау, т.б. болып табылады. Жасушаның әрбір бөлінуінен кейін хромосома теломералары азды-көпті қысқарып отырады, ал оның ұзындығы минимальды деңгейге жеткенде жасуша бөлінуін тоқтатады және бұл ағзаның қартаюына алып келеді.

         Үнемі бөлінуші жасушаларда (ұрық  жасушаларында, діңгек жасушаларында) теломералар ұзындығын қалпына  келтіріп отыратын ерекше фермент – теломераза ферменті болады.

 Нидерланд және британ  ғалымдары кейбір адамдардың  басқалардан ерте қартаятынын  түсіндіретін нақты генетикалық  материалдарды анықтады.

Бұл зерттеулер нәтижесі онкология және жас аурулары табиғатын түсінуде маңызы зор. Адамның стандартты геномынан ерекше 500 мыңнан артық генетикалық ауытқулардың кездесетінін талдап, адамдардың ерекше варианттары  TERC генінің маңында биологиялық сағаттардың үш-төрт жылға алда жүретінін байқады. «Біздің зерттеулер кейбір адамдардың генетикалық материалдарының жылдам қартаюға алдын — ала бағдарламаланып қойғанын  дәлелдеді» -деп Лондондағы Королдік колледжі Тим Спектор ғылыми зерттеу тобының жетекшісі айтты.

Ғалымдардың айтуынша қартаюдың екі түрі болатыны – хронологиялық – жылдармен және биологиялық – жасушалардың жасымен есептелетіні белгілі болды.

«Жасқа байланысты кездесетін ақаулар әсіресе жүрек-қан тамырлар аурулары және қатерлі ісік ауруларының кейбір түрлері хронологиялық емес, биологиялық жаспен байланысты екені туралы мәліметтерді» топ мүшесі Лестер университетінің (Ұлыбритания) кардиология профессоры  Нилеш Самани атап өтті.

Ғалымдар хромосома соңындағы қорғаныш «қалпақшалары» — теломерлердің құрылымын зерттей отырып бір қорытындыға тоқталды. Ескірген немесе қысқарған теломерлер ерте қартаюға және қатерлі ісік ауруына әкелуі мүмкін. Теломерлерді тозудан сақтау мүмкіндігі бар теломераза ферментін тапқан американдықүш ғалым 2009 жылы өз жаңалықтары үшін медицина саласы бойынша Нобель сыйлығын иеленді.

Ғалымдарға теломерлердің ұзындығын реттейтін TERC гені қартаю және онкологиялық аурулар процестерінде негізгі рөл атқаратыны белгілі болды. 

 

 

Жаңа зерттеулер алғаш рет ерте қартаюға және теломерлердің қысқаруына жауапты геннің нақты варианттарын анықтады.

 ДҢҚ молекуласының  толық репликацияланбайтындығын, яғни  теломерлік бөлімдерінің репликацияланбайтындығын, алғаш рет  1971ж. А.М. Оловник айтқан  болатын.

 Мұның мәні мынада: жоғарыда сипатталған ДҢҚ полимеразалық жүйе аналық ДҢҚ молекуласының жіпшелерінің 3 ұшын толық репликацияламайды, яғни жаңадан синтезделген ДҢҚ тізбектері 5´ ұшы жағынан қысқа болады. Себебі әрбір жаңа ДҢҚ тізбегі қысқа «РҢҚ –ұйытқыдан» (праймер) басталады. Кейін ол ерекше нуклеазалар арқылы алынып тасталады, бірақ босаған учаске дезоксинуклеотидтермен толтыра алмайды, себебі ДҢҚ полимеразалар өз бетінше ДҢҚ синтезін бастай алмайды, ол тек полинкулеотидті 3´ ұшынан ұзартады. Бұл жерде ондай учаске жоқ, сондықтан жаңа  тізбек матрицадан қысқа болады.

 ДҢҚ молекуласының  мұндай ұшын үшкір ұшы немесе  оверхенга деп аталады.

  ДҢҚ- ның үшкір ұшы  тұрақсыз болады, себебі экзонкулезалар  ұзын ұшындағы артық нуклеотидтері  бір-бірлеп алып тастап, ДҢҚ ұшын  тұйықтайды.

 Қалай болғанда да, егер жасушада теломераза болмаса, оныңәрбір бөлінуінен  кейін хромосомақысқарып  отырады. 

 Әрбір  репликацияда  ДҢҚ молекуласы «РҢҚ-ұйытқы» ұзындығына  сәйкес 10-15 нуклеотидкеқысқаруы  тиіс  болғанымен, шындығында 50-65 нуклеотид жұбына қысқарады. Бұл ДҢҚ- полимеразалық кешенніңқасиетіне байланысты болады.

Адамның ядролық ДҢҚ-ның 1 молекуласының орташа ұзындығы 120 миллион нуклеотид жұптарына тең десек, жасушаныңәрбір бөлінуінде теломераза белсендігінсіз ДҢҚ  молекуласы 0,00005% -ға қысқарады екен. Бұл әрине өте аз. Бірақ, табиғатта теломераза ұзындығынқалпына келтіріп отыратын тетіктер болмаса түбінде хромосомалар жойылып кеткен болар еді. Тек сондықтан ғана хромосомалар теломерлерінің толық и репликацияланбау  проблемасының биологиялық маңызы орасан зор. Сонымен қатар, бұл құбылыс ағзалардыңқартаю, канцерогенез проблемаларымен де тығыз байланысты.

 Толық репликацияланбау  проблемалары жасушада қалай  шешіледі?

 Ғылыми деректер бойынша  хромосома ұштарында генетикалық  ақпарат болмайтын көптеген арнайы гексонуклеотид бірізділіктер қайталанып орналасқан.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                      Қорытынды

 

Адамның ядролық ДНҚ-ның бір молекуласының орташа ұзындығы 120 миллион нуклеотид жұптарына тең десек, жасушаның әрбір бөлінуінде теломераза белсендігінсіз ДНҚ молекуласы 0,00005% — ға қысқарады екен. Бұл әлған хроморине өте аз. Бірақ, табиғатта теломера ұзындығын қалпына келтіріп отыратын тетіктер болмаса түбінде хромосомалар жойылып кеткен болар еді. Тек сондықтан ғана хромосомалар теломерлерінің толық репликацияланбау проблемасының биологиялық маңызы орасан зор. Сонымен қатар, бұл құбылыс ағзалардың қартаю, канцерогенез жағдайларымен де тығыз байланысты.

Жасушаның әр бөлінуі түзілген жас жасушалардағы хромосомалардың теломералық учаскелерінің қысқаруы, ең соңында олардың толық жойылып, бірте – бірте ақпараты бар гендердің толық репликацияланбай қалуына себеп болуы мүмкін. Мұндай жағдайда жасуша тіршілігін жойған болар еді, бірақ бұл мәселе теломера және теломераза ферментінің көмегімен шешіледі. Теломера хромосомалардың ядро ішінде дұрыс бағтта қозғалуына қатынасады. Теломераза ферментінің қатынасуымен ұштары үзіліп қалған хромосомаларға жалғанып, олардың қызметін қалпына келтіреді. Мысалы α-талассемиямен ауру адамдарда 16 – хромосоманың ұзын иінінің үзіліп қалған ұшына теломера жалғану арқылы α- глобиндік геннің қызметі қалпына келтіріледі. Гендер активтілігіне әсер етеді. Теломералармен қатар орналасқан гендерде активтілік әдетте төмен болады, бірақ теломералардың қысқаруы оларға жақын орналасқан гендердің активтілігін жоғарылатады.

Теломералар осындай қызметтер атқару арқылы хромосомадағы тұқымқуалау ақпаратының ұрпақтан – ұрпаққа берілуіне қатысып, ағза үшін маңызды рөл атқарады.    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           Қолданылған әдебиеттер:

 

1)    С. Әбилаев. «Молекулалық  биология және генетика», Шымкент, 2008жыл. 46-49 беттер

2)    Қуандықов Е.Ө., Аманжолова Л.Е. «Молекулалық биология  негіздері», Алматы, 2008 жыл. 34-40 беттер

3)    П. Қазымбет, Л.Аманжолова, Қ. Нұртаева. «Медициналық биология»,  Алматы, 2008 жыл. 44-50 беттер

4)  Цитология және гистология. Оқу құралы. Сапаров Қ.Ә. - Алматы: Қазақ университеті, 2009. - 128 бет.