Структуры и функции биополимеров (ДНК, РНК, белки) Введение в молекулярную биологию (как часть введения в биоинформатику) БиБи МГУ, сентябрь 2003

Осенний семестр: лекции (среда ) - коллоквиум потом занятия по вторникам: Банк EMBL (4 + зачётное задание) –структура записи –поиск по аннотации –поиск по последовательности пакет EMBOSS (4 + зачётное задание) – UNIX, командная строка, возможности теор.вер.

Весенний семестр продолжение занятий по биоинформатике (биоинформатика с точки зрения биолога) введение в алгоритмы – лекции и занятия (биоинформатика с точки зрения разработчика) мат. статистика

Четыре лекции + зачёт 1.Структуры –ДНК –РНК –белки 2.Функции –репликация –транскрипция –трансляция –сплайсинг 3.Регуляция

Литература Э.Рис, М.Стернберг Введение в молекулярную биологию (Мир, 2002; оригинал 1984) (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)

1. СТРУКТУРЫ

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

Полинуклеотидная цепь ДНК

1020 нуклеотидов из 5386 нт. генома фага фХ174 1 gagttttatc 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

Гетероциклические основания (нуклеотиды) С Т G A

Комплементарные пары С Т G A

Изогеометричность комплементарных пар

Двойная спираль ДНК (вид с торца)

Двойная спираль ДНК (вид сбоку)

Двойная спираль ДНК (вид с торца)

Двойная спираль ДНК (вид сбоку)

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

Вторичная структура тРНК

Пространственная структура тРНК

Вторичная структура рРНК

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

Аминокислота

Пептидная связь

Торсионные углы

Карта Рамачандрана

Физичес- кие свойства амино- кислот- ных остатков

Уровни структуры белка

Цистеиновый мостик

Эксперимент Анфинсена (1961)

Виды взаимо- дей- ствий

Альфа-спираль

Альфа-спираль: основная цепь и водородные связи, аминокислотные остатки / боковые группы, электронные плотности

Альфа-спираль: варианты схематического представления

Альфа-спираль (вид сверху)

Бета-лист

Антипараллельный бета-лист

Бета-лист с разных сторон

Бета-листы

Карта Рамачандрана - пример желтый – бета-листы красный – альфа- спираль квадраты – глицин

Физичес- кие свойства амино- кислот- ных остатков

Виды взаимо- дей- ствий

Гидрофобное ядро

Спираль-поворот-спираль (РНК-связывающий белок Rop)

Четырёхспиральный пучок (миогемэритрин, ферритин)

Четырёхспиральный пучок - топология

Бета-лист (константный домен иммуноглобулина)

Укладка Россманна (альфа/бета) (NAD-связывающий домен малатдегидрогеназы)

Гомомультимер (GroEL)

Гетеродимер (триптофан-синтаза)

Сложный мультимер (F1-АТФаза)

Пример фермента: сериновые протеазы. 1. Перенос заряда и образование активного серина

2. Катализ – разрыв пептидной связи (первая стадия)

Активный центр различных сериновых протеаз (трипсин и субтилизин)

Специфичность узнавания субстрата: химотрипсин – после ароматических трипсин – после положительно заряженных эластаза – после маленьких

Структура фосфолипида

Вид биологической мембраны

Мембранный белок - калиевый канал

2. ФУНКЦИИ (в следующей серии)