153. Комплекс Гольжди. Строение. Функция. Комплекс Гольджи
 Скачать 0.78 Mb.
|
ИммунитетСистема РНК-интерференции является важной частью иммунного ответа к вирусам и к другому чужеродномугенетическому материалу. У растений система РНК-интерференции предотвращает распространениетранспозонов[74]. Растения имеют несколько гомологов белка Dicer, которые направлены против различных типов вирусов[75]. Показано, что индуцированный сайленсинг генов у растений может передаваться от подвоя кпрививаемому растению[76]. Эта особенность адаптивной иммунной системы растений позволяет после первоначального локального проникновения вируса отвечать на повторные проникновения вируса всему организму[77]. В ответ многие вирусы в ходе эволюции приобрели механизмы, подавляющие систему РНК-интерференции в клетках растений[78]. Описаны вирусные белки, связывающие короткие двуцепочечные фрагменты РНК с одноцепочечными выступами, образующиеся в результате активности белка Dicer[79]. Некоторые растения экспрессируют эндогенные малые интерферирующие РНК в ответ на заражение некоторымибактериями[80]. Эти эффекты могут быть частью общего ответа на патогены, в результате которого в организме хозяина снижаются многие метаболические процессы в ответ на инфекцию. Хотя в клетках животных, как правило, экспрессируется меньшее количество вариантов фермента Dicer, чем у растений, система РНК-интерференции у животных в некоторых случаях участвует в антивирусном ответе. РНК-интерференция у ювенильных и взрослых особей Drosophila играет важную роль во врожденном противовирусном иммунитете и принимает участие в защите против таких патогенов, как X-вирус Дрозофилы (англ.)русск.[82][83]. Сходную роль в иммунитете играет система РНК-интерференции у Caenorhabditis elegans: экспрессия белков Argonaute повышается при вирусной инфекции, при этом черви, в организме которых повышается экспрессия генов пути РНК-интерференции, приобретают устойчивость к вирусной инфекции. Роль системы РНК-интерференции во врожденном иммунитете млекопитающих изучена не полностью. Однако тот факт, что некоторые вирусы содержат гены, снижающие ответ системы РНК-интерференции в клетках млекопитающих, свидетельствуют о наличии иммунного ответа, вызванного системой РНК-интерференции[86][87]. Однако, гипотеза иммунитета, опосредованного системой РНК-интерференции у млекопитающих, является недостаточно обоснованной[88]. Хотя недавно Майяр и соавт. [89] и Ли и соавт. [90] представили новые свидетельства существования в клетках млекопитающих функционального противовирусного пути РНК-интерференции. Малые интерферирующие РНК, экспрессируемые вирусом герпеса, могут вызывать образованиегетерохроматина и приводить к переходу вируса в латентное состояние. Показано, что удаление одной копии гена Dicer1 у мышей приводило к появлению большего количество опухолей, чем в контрольной группе, также понижались уровни микроРНК и выживаемость. Полное удаление гена Dicer1 блокировало образование опухолей, вероятно, также и потому, что некоторый уровень экспрессии продукта гена Dicer1 требуется для роста клеток. В работах 2013 года показано, что в клетках млекопитающих имеется система РНК-интерференции, проявляющая противовирусную активность.[93][94] Другие функции системы РНК-интерференции вирусов млекопитающих представлены микроРНК вируса простого герпеса, которые действуют как организаторыгетерохроматина и приводят к латентности вируса. Экспрессия геновПри репрессии трансляции[64], на некоторых этапах развития живых организмов, особенно на стадииморфогенеза и поддержания клеток в недифференцированном состоянии (например, в случае стволовых клеток), важное значение имеют эндогенно экспрессируемые микроРНК, которые являются продуктами интронных и межгенных участков[96]. Роль таких эндогенно экспрессируемых микроРНК в подавлении экспрессии генов была впервые описана у нематоды Caenorhabditis elegans в 1993 году[97]. У растений такая функция микроРНК была впервые описана на модельном объекте Arabidopsis thaliana, для которого было показано влияние "JAW микроРНК" на регуляцию нескольких генов, контролирующих внешний вид[98]. У растений гены, регулируемые микроРНК, как правило, являются факторами транскрипции[99], поэтому микроРНК регулируют целые генные сети, изменяя экспрессию ключевых генов (в том числе, факторов транскрипции и белков F-box) в ходеэмбрионального развития[100]. У многих организмов, в том числе и у человека, микроРНК принимают участие в образовании опухолей и нарушении регуляции клеточного цикла. В данном случае микроРНК могут являться каконкогенами, так и супрессорами опухолей[101]. Последовательности малых интерферирующих РНК и микроРНК комплементарны последовательностям нуклеотидов промоторных участков. Связывание siRNA и микроРНК с этими участками может приводить к повышению транскрипции генов и активации РНК. Увеличение экспрессии данных генов происходит при участии белков Dicer и Argonaute, также происходит деметилирование гистонов[102][103]. 201. Многоцветная FISH. Применение в медико-генетическом консультировании. FISH (fluorescenceinsituhybridization Флуоресцентная гибридиза́цияin situ, или метод FISH (англ. fluorescence in situ hybridization — FISH), — цитогенетический метод, который применяют для детекции и определения положения специфической последовательности ДНК на метафазных хромосомах или в интерфазных ядрах in situ. Кроме того, FISH используют для выявления специфических мРНК в образце ткани. В последнем случае метод FISH позволяет установить пространственно-временные особенности экспрессии генов в клетках и тканях. Метод FISH используют в преимплантационной, пренатальной и постнатальной генетической диагностике, в диагностике онкологических заболеваний, в ретроспективной биологической дозиметрии. Был разработан в 1980‐х .  Метод FISH продвинул вперед цитогенетическую диагностику, т.к. позволил изучать небольшие хромосомные перестройки, которые не видны под микроскопом при использовании стандартных методов цитогенетики. Метод FISH широко используется во всем мире, как в скрининге, так и в диагностике супружеских пар с мужским бесплодием, особенно после многократных неудачных попыток искусственного оплодотворения, интрацитоплазматической инъекции спермиев (ИКСИ) и повторяющихся самопроизвольно прерванных беременностей. В клинической практике данная технология используется для исследования спермы мужчин, реабилитирующихся после терапии гонадотоксическими препаратами. FISH является полезным и чувствительным методом цитогенетического анализа при выявлении количественных и качественных хромосомных аберраций, таких как делеции ( в том числе и микроделеции), транслокации, удвоение и анэуплоидия. FISH на интерфазных хромосомах служит быстрым методом пренатальной диагностики трисомий по 21, 18 или 13 хромосомам или аберраций половых хромосом. В онкологии с помощью FISH можно выявлять рад транслокаций (bcr/abl, MLL, PML/RARA, TEL/AML1), связанных с гематологическими злокачественными новообразованиями. Метод также может использоваться для мониторинга остаточных явлений онкозаболевания после химиотерапии и пересадки костного мозга и выявления усиленных онкогенов (c-myc/n-myc), связанных с неблагоприятным прогнозом в отношении некоторых опухолей. FISH также используется для контроля приживаемости аллотрансплантата костного мозга, полученного от индивида противоположного пола. 202. Эпигенетические механизмы влияния окружающей среды. Одним из примеров эпигенетических изменений у эукариот является процесс клеточной дифференцировки. Во время морфогенеза плюрипотентные стволовые клетки формируют различные полипотентные клеточные линии эмбриона, которые в свою очередь дают начало полностью дифференцированным клеткам. Другими словами, одна оплодотворённая яйцеклетка — зигота — дифференцируется в различные типы клеток, включая: нейроны, мышечные клетки, эпителий, эндотелий сосудов и др., путем множественных делений. Это достигается активацией одних генов, и, в то же время, ингибированием других с помощью эпигенетических механизмов.Второй пример может быть продемонстрирован на мышах-полевках. Осенью, перед похолоданием, они рождаются с более длинной и густой шерстью, чем весной, хотя внутриутробное развитие «весенних» и «осенних» мышей происходит на фоне практически одинаковых условий (температуры, длины светового дня, влажности и т. д.). Исследования показали, что сигналом, запускающим эпигенетические изменения, приводящие к увеличению длины шерсти, является изменение градиента концентрации мелатонина в крови (весной он снижается, а осенью — повышается). Таким образом, эпигенетические адаптивные изменения (увеличение длины шерсти) индуцируются ещё до наступления холодов, адаптация к которым выгодна для организма. 203. Принцип, лежащий в основе Международной Денверской классификации хромосом человека. Классификация и номенклатура равномерно окрашенных хромосом человека впервые были приняты на международном совещании в 1960 году в г. Денвере, в дальнейшем несколько измененные и дополненные (Лондон, 1963 и Чикаго, 1966). Согласно Денверовской классификации все хромосомы человека разделены на 7 групп, расположенных в порядке уменьшения их длины и с учетом центриольного индекса (отношение длины короткого плеча к длине всей хромосомы, выраженное в процентах). Группы обозначаются буквами английского алфавита от А до G. Все пары хромосом принято нумеровать арабскими цифрами. Предложенная классификация позволяла четко различать хромосомы, принадлежащие к различным группам. С 1960 года начинается бурное развитие клинической цитогенетики: в 1959 году Дж. Лежен открыл хромосомную природу синдрома Дауна; К. Форд, П. Джекобс и Дж. Стронг описали особенности кариотипа при синдромах Клайнфельтера и Тернера; в начале 70-х гг. была открыта хромосомная природа синдромов Эдвардса, Патау, синдрома «кошачьего крика»; описана хромосомная нестабильность при ряде наследственных синдромов и злокачественных заболеваниях. Вместе с тем применение метода получения равномерно окрашенных хромосом оказалось недостаточно эффективным для идентификации хромосом. Недостатком денверской классификации является то, что разграничение гомологичных пар внутри группы хромосом встречает зачастую непреодолимые трудности. Группы хромосом и их характеристика
Группа А содержит 3 пары длинных хромосом (1-3), каждую из которых можно легко индивидуализировать. Хромосомы 1,3 являются метацентриками, аромосома 2 - субметацентрична; Группа В содержит две пары хромосом (4-5). Они короче хромосом из группы А и являются субметацентриками; Группа С содержит 6 пар аутосом (6-12), все хромосомы с субмедиальным расположением центромеры, средних размеров, их трудно индивидуализировать. К этой группе по размеру относится Х-хромосома, которая отличается тем, что заканчивает синтез ДНК позднее других; Группа D содержит 3 пары хромосом (13-15). Хромосомы средних размеров имеют почти терминальное расположение центромеры - акроцентрики. Все они имеют спутники, морфологически похожи; Группа Е состоит из 3 пар коротких хромосом (16-18). Хромосомы 16-й пары являются метацентриками. Хромосомы 17-й и 18-й пары, похожи между собой и являются субметацентриками; Группа F имеет 2 пары коротких метацентрических хромосом (19-20), которые неотличимы друг от друга; Группа G состоит из 2-х пар хромосом (21-22). Это очень короткие акроцентрические хромосомы со спутниками, трудно различимы, хотя несколько отличаются по величине и морфологии. К ним примыкают У-хромосома, которая несколько длиннее и имеет на длинном плече вторичную перетяжку. 204. Полиморфизм генов Геномы различных организмов в рамках одного биологического вида идентичны с точки зрения общего набора генов и их тонкой внутренней среды. В то же время существует значительное число межиндивидуальных различий, связанных с теми или иными вариациями нуклеотидной последовательности ДНК. Таким образом, любой ген может существовать в виде различных альтернативных признаков - аллелей. Количество аллелей одного гена может составить от двух до нескольких десятков. Большинство генов в каждом организме представлено двумя аллелями, один из которых унаследован от отца, другой от матери. Если оба аллеля идентичны, то организм гомозиготный, если разные –гетерозиготный. В ходе эволюции разные аллели произошли в результате мутаций от единого аллеля-предшественника. Таким образом, гены, которые представлены в популяции несколькими разновидностями ( аллелями) , называют полиморфными. Мутации (любое изменение структуры ДНК, возникающее спонтанно или индуцировано путем целенаправленного воздействия физическими или химическими факторами) являются причиной возникновения полиморфизмом. Они ведут к возникновению новых аллелей соответствующих генов и лежат в основе генетической изменчивости в живой природе. Нейтральные мутации (Нормальные полиморфизмов) замена нуклеотида, при которой новый кодон кодирует ту же самую АМК, поэтому не меняет структура белка. Они не элиминируются отбором, имеют достаточно высокую частоту в популяции. Патологические мутации. Приводят к нарушению механизма транскрипции/ трансляции или к синтезу аномального белкового продукта. Полиморфизмы нуклеотидных последовательностей обнаружены во всех структурных элементах генома: экзонах, интронах и т.д. Вариации, затрагивающие кодирующие фрагменты генов встречаются редко, а полиморфизм ДНК еще более выражен в некодирующих областях генома, что приводит к изменению в уровне экспрессии мРНК гена. |