Введение в молекулярную биологию

1. Введение в молекулярную биологию Миронов Андрей Александрович

2. Литература • Э.Рис, М.СтернбергВведение в молекулярную биологию(Мир, 2002; оригинал 1984) • http://rnp-group.genebee.msu.su/lectures (А. Головин) • Б.Льюин «Гены» (Мир, 1987) • Б.Албертс - … - Дж. Уотсон «Молекулярная биология клетки»(Мир, 1994; оригинал 1989) • М.Сингер, П.Берг «Гены и геномы»(Мир, 1998; оригинал 1991)

3. Программа • Лекция 1 – Биополимеры и их структуры • Лекция 2 – Процессы передачи информации • Лекция 3 – Регуляция • ЗАЧЕТ (можно в начале второго семестра)

4. Молекулярная биология • Структура биополимеров • Функции биополимеров • Молекулярные механизмы

5. 1.Структуры

6. ДНК • хранение генетической информации, наследственность • линейный сополимер ортофосфорной кислоты и дезоксирибозы, выделенный Ф. Мишером в 1869 из ядер (nucleus) лейкоцитов

7. Полинуклеотидная цепь ДНК

8. Гетероциклические основания (нуклеотиды) A T Пурины Пиримидины G C

9. Комплементарные пары Пурины Пиримидины

10. Изогеометричность комплементарных пар

11. Двойная спираль ДНК (вид с торца)

12. Двойная спираль ДНК (вид сбоку) Стэкинг-взаимодействие Узкая борозда Широкая борозда

13. Ориентированность цепей 3’конец 5’конец 5’конец 3’конец

14. Стандартная запись последовательности Направление с 5’ к 3’концу 5’ gagttttatc gcttccatga cgcagaagtt 3’ ctcaaaatag cgaaggtact gcgtcttcaa Комплементарная последовательность 5’aacttctgcg tcatggaagc gataaaactc

15. 1020 нуклеотидов из 5386 нт. генома фага фХ174 1gagttttatc gcttccatga cgcagaagtt aacactttcg gatatttctg atgagtcgaa 61 aaattatctt gataaagcag gaattactac tgcttgttta cgaattaaat cgaagtggac 121 tgctggcgga aaatgagaaa attcgaccta tccttgcgca gctcgagaag ctcttacttt 181 gcgacctttc gccatcaact aacgattctg tcaaaaactg acgcgttgga tgaggagaag 241 tggcttaata tgcttggcac gttcgtcaag gactggttta gatatgagtc acattttgtt 301 catggtagag attctcttgt tgacatttta aaagagcgtg gattactatc tgagtccgat 361 gctgttcaac cactaatagg taagaaatca tgagtcaagt tactgaacaa tccgtacgtt 421 tccagaccgc tttggcctct attaagctca ttcaggcttc tgccgttttg gatttaaccg 481 aagatgattt cgattttctg acgagtaaca aagtttggat tgctactgac cgctctcgtg 541 ctcgtcgctg cgttgaggct tgcgtttatg gtacgctgga ctttgtggga taccctcgct 601 ttcctgctcc tgttgagttt attgctgccg tcattgctta ttatgttcat cccgtcaaca 661 ttcaaacggc ctgtctcatc atggaaggcg ctgaatttac ggaaaacatt attaatggcg 721 tcgagcgtcc ggttaaagcc gctgaattgt tcgcgtttac cttgcgtgta cgcgcaggaa 781 acactgacgt tcttactgac gcagaagaaa acgtgcgtca aaaattacgt gcggaaggag 841 tgatgtaatg tctaaaggta aaaaacgttc tggcgctcgc cctggtcgtc cgcagccgtt 901 gcgaggtact aaaggcaagc gtaaaggcgc tcgtctttgg tatgtaggtg gtcaacaatt 961 ttaattgcag gggcttcggc cccttacttg aggataaatt atgtctaata ttcaaactgg

16. Размеры ДНК

17. ДНК • Функция: хранение генетической информации, наследственность • СЛОВА: • Нуклеотиды • Комплементарность • Пурины и пиримидины • Шаг спирали • Широкая и узкая борозда

18. РНК • мРНК - перенос информации от ДНК к белку • хранение генетической информации (вирусы и фаги) • рибозимы - катализ • рРНК - структура (+ катализ) • тРНК - трансляция • регуляция

19. O OH CH3 C C C CH NH N CH CH 5’ C C 5’ O O N N O O CH2 CH2 1’ 1’ 4’ 4’ H H 3’ 2’ 3’ 2’ O O H OH PO3 PO3 Отличие РНК от ДНК РНК ДНК

20. Однонитевая цепь c g a c g 5’-accgaagccuugcg u cgcaaggcuucggu-3’

21. Однонитевая цепь g u a c c g 5’-accgaagccuugcg cgcaaggcuucggu-3’

22. Однонитевая цепь u a g c g c cgcaaggcuucggu-3’ 5’-accgaagccuugcg

23. Шпилька u a g c g c |||||||||||||| 5’-accgaagccuugcg cgcaaggcuucggu-3’

24. Более сложные структуры Еще один тип пары:GU

25. Вторичная структура тРНК

26. Пространственная структура тРНК

27. Вторичная структура рРНК

28. Третичные взаимодействия • Неканонические взаимодействия между неспаренными основаниями • Взаимодействия между спиралями

29. Белки • ферментативный катализ • транспорт • структура (цитоскелет и т.п.) • передача сигнала

30. фосфолипиды

31. Вид биологической мембраны

32. Как читают ДНК? 1. Разбивают на фраггменты 2. Клонируют в фаге M13 3. Получают много однонитевых ДНК E.coli M13

33. Как читают ДНК ? C G T C T T Праймер T A* A A* A A C A C ДНК-полимераза C T T A* G A G A C G G A*

34. Как читают ДНК ? A* A* A* A* A* -a-----a--------a--a---a-aa---aa-a------ ---------c-c--cc----c-c---------c-c---c- g-g-------g-------g--g--g--g-----------g ---tttt-t---tt---t----------tt-----ttt-- gagttttatcgcttccatgacgcagaagttaacactttcg

35. Восстановление последовательности Фрагменты Контиг

36. 2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

37. Центральная догма

38. Основные процессы • Транскрипция • Трансляция • Репликация

39. Транскрипция =матричный синтез РНК по ДНК

40. Транскрипция in vivo

41. Знаки препинания на ДНК • Начало транскрипции – промотор • Конец транскрипции – терминатор

42. Инициаторный комплекс

43. Промоторы • recA cgttgatactgtatgagcatacagtataatgcta • rpsL attgacaccttttcggcatcgccctaaaatctga • aroFtgttgaaaactttactttatgtgttatcgtggca • lpdAttttaaaaattgttaacaattttgtaaaatagta • cyoA tttacagtaatgtaaccttcccgtaaaatgtcac • uvrD aattggcatctctgacctcgctgatataatacct • atpI gttgaaatcacgggggcgcaccgtataatttagg • tonB ttgaatatgattgctatttgcatttaaaatgcat • rpsUtttacaaagcagcagcaattgcagtaaaattata • cirActtgataattgttatcgtttgcattatcgtggtg • fur ttttcatttaggcgtggcaattctataatttatg • ampC attgtcacgctgattggtgtcgttacaatgacac • uvrB gtgatgaactgtttttttatccagtataatgaac • argC cttgacacacctctggtcatgatagtatgagtgt • rpmH cttgactccggagtgtacaattattacaatctgt • rplT gttaacgtttttaactttttaattagaatgtcac • gyrA tttacctcaaactgcgcggctgtgttataatgca

44. Промоторы • recAttgatactgtat---gagcatacagtataat • rpsLttgacaccttttc--ggcatcgccctaaaat • aroF ttgaaaacttta---ctttatgtgttatcgt • lpdA tttaaaaattgtt--aacaattttgtaaaat • cyoA tttacagtaatgt--aaccttcccgtaaaat • uvrDttggcatctctg---acctcgctgatataat • atpIttgaaatcacgg---gggcgcaccgtataat • tonB ttgaatatgattgc-tatttgcatttaaaat • rpsUtttacaaagcagca-gcaattgcagtaaaat • cirA ttgataattgtta--tcgtttgcattatcgt • fur ttttcatttaggc--gtggcaattctataat • ampCttgtcacgctga---ttggtgtcgttacaat • uvrB gtgatgaactgttt-ttttatccagtataat • argCttgacacacct----ctggtcatgatagtat • rpmHttgactccggagt--gtacaattattacaat • rplTttaacgttttta---actttttaattagaat • gyrA tttacctcaaactgcgcggctgtgttataat Прибноу-бокс (-10) Гилберт-бокс (-35)

45. Промотор

46. Слабые промоторы • carB ttatcgagttaattgagcagtaccgtaaaac • nagB tttactggctaaa--ccagaaaacttatttt • ilvG ttgccagcccacgg-tcggtcgacttactgt • cysK atgtcattattt---cccttctgtatataga • smp ttgcttctggca---acattaagtctcaaat • amn gtgacatacta----tcggatgtgcggtaat • ileR atgccagcagag---ttttttatgcgttaat • fabB ttgttcggcgtac--aagtgtacgctattgt • dnaN atatcaaagaag---atttttcaaatttaat • argC tcgataaatggcg--gtaatttgtttttcat • araB ctgacgcttttt---atcgcaactctctact • sulA ttgtcactggatgt-actgtacatccataca • trpR gttactgatccgc--acgtttatgatatgct • dnaN ttgcaggaaaaact-ggtcaccatcgacaat • cspA ttgcatcacccgc--caatgcgtggcttaat • rpsU tcgcccctggaga--aagcctcgtgtatact • rpoH ttcacaagcttgcattgaacttgtggataaa

47. Lac -промотор gcgcccaatacgcaaaccgcctctccccgcgcgttggccgattcattaatgcagctggca cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtggaat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct cggtacccggggatcctctagagtcgacctgcaggcatgcaagcttggcactggccgtcg ttttacaacgtcgtgactgggaaaaccctggcgttacccaacttaatcgccttgcagcac atccccctttcgccagctggcgtaatagcgaagaggcccgcaccgatcgcccttcccaac agttgcgcagcctgaatggcgaatggcgcctgatgcggtattttctccttacgcatctgt

48. Lac -промотор cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtggaat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct

49. Lac -промотор cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtggAat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct

50. Lac -промотор cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggcTTtACActttatgcttccggctcgTATgtTgtgtggAat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct