Презентация на тему: Молекулярные основы биологии развития

Молекулярные основы биологии развития
Дифференциальная экспрессия генов
Дифференциальная экспрессия генов
Молекулярные основы биологии развития
Регуляция экспрессии генов
Молекулярные основы биологии развития
Молекулярные основы биологии развития
Молекулярные основы биологии развития
Молекулярные основы биологии развития
Факторы транскрипции
Молекулярные основы биологии развития
Молекулярные основы биологии развития
Молекулярные основы биологии развития
Молекулярные основы биологии развития
Молекулярные основы биологии развития
Энхансеры
Молекулярные основы биологии развития
Молекулярные основы биологии развития
Сайленсеры
Ч тобы предотвратить распространение влияние энхансера ( сайленсера ) на соседние гены существуют определенные участки ДНК, которые связывают белки,
Возможные варианты регуляции инициации транскрипции у прокариот
Лекция вторая.
Запасение материнских белков.
Запасение материнских мРНК
Cell signalling
Клеточные сигнальные пути
Точки приложения сигнальных каскадов
Способы передачи сигналов от клетки к клетке : Через воздействие паракринных факторов, взаимодействие клеток с внеклеточным матриксом, через межклеточные
Источник сигнала
Интеграция сигнала
Амплификация сигнала
Ветвление сигнальных путей
Молекулярные основы биологии развития
Независимая эволюция ядерных рецепторов в разных группах эукариот
Молекулярные основы биологии развития
Адапторные белки: доменная организация
Молекулярные взаимодействия
Молекулярные основы биологии развития
Мерой силы связывания служит константа равновесия
Фосфорилирование белков
Фосфорилирование белков
Распознавание p-Tyr SH2- доменом
Убиквитинирование и деградация в протеасомах.
Убиквитинирование и деградация в протеасомах.
Принципиальная схема влияния полученного сигнала на дифференциальную экспрессию генов
Сигнальный путь Wnt
ПАРАКРИННЫЕ ФАКТОРЫ : сигнальный путь W nt
Юкстакринный (контактный) сигналинг : Сигнальный путь Notch. мембраносвязанные лиганды и рецепторы
Юкстакринный сигналинг
Молекулярные основы биологии развития
Взаимообразные обмены сигналами Wnt (wingless)- и Hh (hedgehog) - путей сигналинга у Drosophila
Major themes in ST
1/52
Средняя оценка: 4.8/5 (всего оценок: 11)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (15572 Кб)
1

Первый слайд презентации: Молекулярные основы биологии развития

Экспрессия генов

Изображение слайда
2

Слайд 2: Дифференциальная экспрессия генов

Две клетки дифференцированы по-разному, если, обладая одинаковым геномом, они синтезируют разные белки. Φ. ЖАКОБ и Ж. МОНО (1963)

Изображение слайда
3

Слайд 3: Дифференциальная экспрессия генов

Лекции Р.П.Костюченко Дифференциальная экспрессия генов 1960-е Каждое ядро соматической клетки содержит полный геном, возникающий при оплодотворении яйцеклетки. Это означает, что ДНК во всех дифференцированных клетках идентична. Неиспользуемые гены в дифференцированных клетках не подвергаются разрушению или мутациям, они сохраняют способность к экспрессии. Только небольшой процент генома экспрессируется в каждой клетке, часть РНК, синтезируемой в клетке, специфична для данного типа клеток. Экспрессия гена - реализация генетической информации, закодированной в гене

Изображение слайда
4

Слайд 4

Эпигенетический ландшафт Уоддингтона. Шарик на вершине изображает клетку, а долины под ним - различные пути развития, по которым она может пойти. Механизмы дифференциальной экспрессии генов.

Изображение слайда
5

Слайд 5: Регуляция экспрессии генов

ДНК Первичный транскрипт мРНК мРНК мРНК Деградация мРНК Неактивный белок Активный белок Деградация белка Контроль транскрипции Процессинг РНК Контроль т ранспорта мРНК ядро цитоплазма Контроль деградации мРНК Контроль трансляции мРНК Контроль ферментативнойактивности белка Контроль деградации белка

Изображение слайда
6

Слайд 6

хроматин - комплекс ДНК с белком Нуклеосома - базовая единица хроматиновой структуры гистоны (две молекулы каждого из гистонов H2A-H2B и гистонов H3-H4), обернутых двумя витками ДНК. Динамичная структура, сворачивается/разворачивается около 4 раз в секунду. Модификации гистонов: « гистоновый код» ацетилирование гистонов - активирует транскрипцию («разрыхляя» хроматин) деацетилирование гистонов – Инактивирует метилирование гистонов – при метилировании по «хвостам» H3, Н 4 – уплотнение хроматина, умолкание генов, гетерохроматинизация.

Изображение слайда
7

Слайд 7

Считывание гистонового кода. Комплекс считывания кода связывается специфически свяжется только с областью хроматина, содержащей распознаваемые им метки, так что только определенная комбинация меток вызовет связывание комплекса с хроматином и привлечет дополнительные белковые комплексы, которые катализируют одну или несколько биологических функций.

Изображение слайда
8

Слайд 8

Мозаичный эффект положения, проявляющийся в окраске глаз дрозофилы: заглушение гетерохроматином прилежащих генов.

Изображение слайда
9

Слайд 9

Строение гена эукариот и процесс реализации генетической информации

Изображение слайда
10

Слайд 10: Факторы транскрипции

Факторы транскрипции — белки, контролирующие процесс синтеза мРНК на матрице ДНК путём связывания со специфичными участками ДНК. Транскрипционные факторы выполняют свою функцию либо самостоятельно, либо в комплексе с другими белками. Они обеспечивают снижение (репрессоры) или повышение (активаторы) константы связывания РНК-полимеразы с регуляторными последовательностями регулируемого гена. Определяющая черта факторов транскрипции — наличие в их составе одного или более ДНК-связывающих доменов, которые взаимодействуют с характерными участками ДНК, расположенными в регуляторных областях генов.

Изображение слайда
11

Слайд 11

Конститутивные ТФ  — присутствуют всегда во всех клетках — главные факторы транскрипции. Активируемые   ТФ (активны в определенных условиях) Участвующие в развитии организма  ( клетко -специфичные) — экспрессия строго контролируется, но, начав экспрессироваться, не требуют дополнительной активации  —, MyoD, Myf5, Hox. Сигнал-зависимые  — требуют внешнего сигнала для активации внеклеточные сигнал-зависимые внутриклеточные сигнал-зависимые мембраносвязанные рецептор-зависимые   — фосфорилируются киназами сигнального каскада резидентные ядерные факторы  — находятся в ядре независимо от активации — CREB, AP-1, Mef2 латентные цитоплазматические факторы  — в неактивном состоянии локализованы в цитоплазме, после активации транспортируются в ядро — STAT, R-SMAD, NF- kB,  Notch, ДНК-связывающий домен типа « лейциновая молния» в комплексе с ДНК.

Изображение слайда
12

Слайд 12

Сборка комплекса инициации транскрипции у эукариот на последовательности ТАТА. Структура комплекса TATA-связывающего белка/транскрипционного фактора TF(II)B из археи  Pyrococcus woesei с ДНК

Изображение слайда
13

Слайд 13

Изображение слайда
14

Слайд 14

Регуляторные белки эукариот собираются в комплексы на ДНК. Природа и функция такого комплекса зависит от специфической последовательности ДНК, которая служит затравкой для их сборки. Белки, которые не связываются самостоятельно с ДНК, но собираются на других связывающихся с ДНК регуляторных белках, часто называются коактиваторами или корепрессорами ( кофакторами ) транскрипции. Под этим термином могут пониматься комплексы перестройки хроматина (напр. гистонацетилазы ), белки, усиливающие сродство полимеразного комплекса к ДНК, или же просто белки- ” строительные леса ”, служащие основой для прикрепления обладающих специфической активностью белков.

Изображение слайда
15

Слайд 15

Объединение множества входящих сигналов на промоторе. Чтобы воздействовать на инициацию транскрипции на промоторе, многочисленные белковые комплексы работают сообща. Конечная транскрипционная активность гена является результатом конкуренции между активаторами и репрессорами.

Изображение слайда
16

Слайд 16: Энхансеры

ДНК-последовательности, которая селективно повышают активность промотора, контролируя частоту осуществляющейся с него инициации транскрипции. Связывают транскрипционные (ко)факторы, которые способны увеличивать уровень транскрипции.

Изображение слайда
17

Слайд 17

Энхансеры могут контролировать временную и тканеспецифическую экспрессию любого дифференциально регулируемого гена, так что различные типы генов имеют как правило различные энхансеры Экпрессия Pax-6

Изображение слайда
18

Слайд 18

Изображение слайда
19

Слайд 19: Сайленсеры

Лекции Р.П.Костюченко Сайленсеры Р айоны ДНК, которые отвечают за репрессию транскрипции какого-либо гена. (Посредством привлечения белков с соответствующей активностью) Н ейроспецифический сайленсерный элемент (neural restrictive silencer element) — NRSE ; найден в регуляторных районах нескольких мышиных генов, экспрессия которых ограничена нервной системой Н ейроспецифический сайленсерный фактор (neural restrictive silencer factor) — NRSF. NRSF, по- видимому, синтезируется в каждой клетке организма, не являющейся зрелым нейроном по Гилберт, 2010

Изображение слайда
20

Слайд 20: Ч тобы предотвратить распространение влияние энхансера ( сайленсера ) на соседние гены существуют определенные участки ДНК, которые связывают белки, блокирующие действие регуляторного элемента на соседний промотор

Лекции Р.П.Костюченко Инсуляторы Ч тобы предотвратить распространение влияние энхансера ( сайленсера ) на соседние гены существуют определенные участки ДНК, которые связывают белки, блокирующие действие регуляторного элемента на соседний промотор. по Гилберт, 2010

Изображение слайда
21

Слайд 21: Возможные варианты регуляции инициации транскрипции у прокариот

21 (а) Связывание активатора с лигандом стимулирует сборку комплекса и транскрипцию (б) Активатор стимулирует транскрипцию, при связывании с лигандом дезактивируется. (в)Репрессор запрещает транскрипцию. Взаимодействие с лигандом инактивирует репрессор и позволяет транскрипцию. ( г ) В отсутствие лиганда репрессор не способен взаимодействовать с ДНК, репрессия происходит только в присутствие лиганда

Изображение слайда
22

Слайд 22: Лекция вторая

Возникновение упорядоченности. Материнские факторы. Сигнальные пути клетки.

Изображение слайда
23

Слайд 23: Запасение материнских белков

Изображение слайда
24

Слайд 24: Запасение материнских мРНК

Изображение слайда
25

Слайд 25: Cell signalling

Изображение слайда
26

Слайд 26: Клеточные сигнальные пути

Каскады межмолекулярных взаимодействий, обеспечивающие такую коммуникацию между клеточной мембраной и внутриклеточной точкой приложения, что способна привести к некоторым изменениям в клетке.

Изображение слайда
27

Слайд 27: Точки приложения сигнальных каскадов

Регуляция экспрессии генов (пролиферация, дифференцировка, выполнение функций) Изменение цитоскелета (изменение формы клетки, миграция, установление/разборка клеточных контактов) Влияние на метаболические пути (секреция метаболитов, регуляция активности ферментов) Не обязательно вовлекаются ДНК/РНК.

Изображение слайда
28

Слайд 28: Способы передачи сигналов от клетки к клетке : Через воздействие паракринных факторов, взаимодействие клеток с внеклеточным матриксом, через межклеточные контакты

Д иффузия растворимых сигнальных факторов Внеклеточный матрикс, секретируемый одной клеткой, вызывает изменения в другой Контакт между индуцирующей и отвечающей клетками

Изображение слайда
29

Слайд 29: Источник сигнала

Клетка-источник сигнала секретирует определённый тип сигнальной молекулы. Эта молекула детектируется клеткой-мишенью с помощью белка-рецептора, распознающего её и специфически с ней взаимодействующего. Каждая клетка способна отзываться на ограниченный набор сигнальных молекул. Реакция клетки на сигнал зависит от её состояния и типа дифференцировки.

Изображение слайда
30

Слайд 30: Интеграция сигнала

The signals from several different sources may be integrated though a single shared protein (A) or protein complex (B) Сигналы из разных источников могут сходиться на общем белке или белковом комплексе.

Изображение слайда
31

Слайд 31: Амплификация сигнала

1 рецептор активирует множество G -белков Each enzyme Y produces many second messangers, each messanger activates 1 enzyme Y 1 ligand-receptor 500 G-protein 500 enzymes 10 5 (2 nd messanger) 250 (ion channels) 10 5 -10 7 (ions)

Изображение слайда
32

Слайд 32: Ветвление сигнальных путей

Изображение слайда
33

Слайд 33

Сигнальные модули не консервативны в широких эволюционных масштабах.

Изображение слайда
34

Слайд 34: Независимая эволюция ядерных рецепторов в разных группах эукариот

Изображение слайда
35

Слайд 35

Ле С уперсемейство ростовых факторов TGF-β (TGF-β -суперсемейство ) по Гилберт, 2010 С другой стороны, структура белков-участников зачастую высококонсерватина. Зачастую белки, экспрессируемые в неродственном организме, способны функционально замещать гомологичные им белки хозяина.

Изображение слайда
36

Слайд 36: Адапторные белки: доменная организация

Изображение слайда
37

Слайд 37: Молекулярные взаимодействия

Белок-белковые взаимодействия : Присоединение/диссоциация (Создание или разрушение белковых комплексов) Ковалентные модификации : фосфорилирование ( tyr, thr, ser ) Конформационные изменения Перемещение в другую функциональную область клетки Убиквитинирование и деградация Взаимодействие белков с малыми молекулами Присоединение/диссоциация, ведущая к изменению конформации, энергетического состояния Распространение вторичных мессенджеров ( Ca 2 +, цАМФ )

Изображение слайда
38

Слайд 38

Изображение слайда
39

Слайд 39: Мерой силы связывания служит константа равновесия

Изображение слайда
40

Слайд 40: Фосфорилирование белков

Привнесение двух отрицательных фосфатных зарядов может вызвать значительное конформационное изменение в белке за счёт, например, притяжения группы положительно заряженных боковых цепей аминокислот. Это может, в свою очередь, повлиять на связывание лигандов и тем самым заметно изменить активность фосфорилированного белка по сравнению с исходным.

Изображение слайда
41

Слайд 41: Фосфорилирование белков

Привнесённая фосфатная группа может образовать часть структуры, которую опознают участки связывания других белков.

Изображение слайда
42

Слайд 42: Распознавание p-Tyr SH2- доменом

Изображение слайда
43

Слайд 43: Убиквитинирование и деградация в протеасомах

Изображение слайда
44

Слайд 44: Убиквитинирование и деградация в протеасомах

Изображение слайда
45

Слайд 45: Принципиальная схема влияния полученного сигнала на дифференциальную экспрессию генов

Факторы транскрипции Активный белок (2) Активный белок (1) Белок(2) Деградация белка ядро цитоплазма Коактиваторы транскрипции Корепрессоры транскрипции Перенос Р Белок(2) Белковый комплекс Белок-рецептор Лиганд n раз Внешняя среда Р

Изображение слайда
46

Слайд 46: Сигнальный путь Wnt

Изображение слайда
47

Слайд 47: ПАРАКРИННЫЕ ФАКТОРЫ : сигнальный путь W nt

Лекции Р.П.Костюченко ПАРАКРИННЫЕ ФАКТОРЫ : сигнальный путь W nt Семейство Wingless (Wnt-семейство ) семейство гликопротеинов, богатых цистеином индуцируют дорсальные клетки сомитов становиться мышечными. участвуют в спецификации клеток среднего мозга Белки Wnt важны для становления полярности конечностей насекомых и позвоночных; они также участвуют в развитии (на различных этапах) мочеполовой системы Б — мочеполовой зачаток новорожденной самки мыши дикого типа. В — Мочеполовой зачаток самки мыши, нокаутированной по гену Wnt4, с дефектом развития почки. Кроме того, яичник начинает синтезировать тестостерон и окружается системой протоков мужского типа. Фото J. Perasaari, S. Vainio

Изображение слайда
48

Слайд 48: Юкстакринный (контактный) сигналинг : Сигнальный путь Notch. мембраносвязанные лиганды и рецепторы

Лекции Р.П.Костюченко Юкстакринный (контактный) сигналинг : Сигнальный путь Notch. мембраносвязанные лиганды и рецепторы по Гилберт, 2010

Изображение слайда
49

Слайд 49: Юкстакринный сигналинг

Лекции Р.П.Костюченко Юкстакринный сигналинг первоначальные различия между клетками возникают случайно эти различия закрепляются по принципу обратной связи

Изображение слайда
50

Слайд 50

Лекции Р.П.Костюченко Модель создания пространственной структуры нейробластов из исходно равноценных клеток нейрогенной эктодермы. Нейрогенные клетки производят сигнал в виде белка Delta (темная штриховка), а клетки, не становящиеся нейрогенными, продуцируют рецепторный белок Notch (белые )

Изображение слайда
51

Слайд 51: Взаимообразные обмены сигналами Wnt (wingless)- и Hh (hedgehog) - путей сигналинга у Drosophila

Изображение слайда
52

Последний слайд презентации: Молекулярные основы биологии развития: Major themes in ST

The “internal complexity” of each interaction The combinatorial nature of each component molecule (may receive and send multiple signals) The integration of pathways and networks

Изображение слайда