Activitatea de cercetare a laboratorului vizează studierea regularităților organizării dinamice a materialului genetic al celulelor mamifere. Se acordă o atenție deosebită manifestării factorilor care destabilizează materialul genetic la nivelurile celulare și tisulare, în special în transformarea malignă a celulelor și procesele de îmbătrânire.
Principala premisa ideologică a laboratorului - controversa cu teza formulată de Erwin Schrödinger în celebra sa carte publicată în 1945, „Ce este viața? Aspectul fizic al celulei vii. „(În traducere rusă,“ Ce este viața din perspectiva fizicii? „1947.) Că ideea stabilității materialului genetic se datorează în principal ideii de“ cristal aperiodic“, adică stabil molecular structură. Ulterior, această poziție fundamentală a fost transformată într-o idee a stabilității fizico-chimice a unei molecule de ADN, ca bază pentru stabilitatea materialului genetic al celulelor. De asemenea, nu în ultimul rând diminuarea importanței acestei generalizări fundamentale a revoluționat la momentul prezentării de natura materialului genetic, trebuie, cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că, chiar și revizuirea cea mai sumară a istoriei studiului ulterioare a factorilor care duc la stabilitatea materialului genetic, demonstrează lipsa unei astfel de reprezentare.
1. ADN-ul este instabil conformational. Chiar și în absența interacțiunii cu proteinele, ea poate presupune diferite conformații, radical diferite de conformația B descrisă inițial. Atunci când interacționează cu proteine, varietatea conformațiilor sale este încă dificil de imaginat. Trecerea la conformații alternative este determinată nu numai de proprietățile moleculei ADN în sine, ci și de interacțiunea cu mediul.
2. ADN-ul este instabil din punct de vedere chimic. În condiții normale fiziologice, componentele sale suferă transformări chimice, atât spontane, cauzate de interacțiunea cu metaboliții intracelulari activi, cât și cu factorii de mediu. Menținerea stabilității la acest nivel este determinată nu atât de stabilitatea fizico-chimică a moleculelor de ADN, cât și de activitatea sistemelor de reparații speciale.
3. ADN-ul este instabil în timpul replicării. Când copiați informații genetice în timpul sintezei ADN-ului, este necesară o precizie semnificativă. Nu pentru a face greșeli la copierea genomului uman impune ca rata de eroare să nu depășească o-la 3x1 000 000 000 nucleotide încorporate. Dacă acest grad de precizie nu este atins, procesul de acumulare permanentă a erorilor cu fiecare diviziune va șterge eventual toate informațiile genetice. Estimările termodinamice arată că prin interacțiunea fizică simplă a perechilor complementare de nucleotide: adenozină, timidină, și guanozină, citidină, care provoacă baza fizică a codului genetic, este imposibil de a realiza o precizie cu mai mult de o eroare la 100 de nucleotide incluse. Implementarea unui nivel mai ridicat de precizie necesar pentru menținerea duratei de viață a sistemelor biologice complexe necesită activitatea sistemelor speciale de corecție și reparare.
4. ADN-ul nu este o moleculă stabilă pe termen lung. Cu frecvență ridicată, diferite fragmente de ADN se pot recombina, își schimbă localizarea în interiorul cromozomilor sau se pot integra în noi construcții genetice. Activitatea de sisteme de recombinare specifice pot reprezenta amestecarea genelor, sunt realizate cu diferite grade de eficacitate în diferite organisme, pot reglementa activitatea genei specifice, ca și în cazul trecerii de gen în drojdie, sau de a crea rapid noi variante ale moleculelor de proteine, la fel ca în cazul generării diversității recunoașterii molecule imun sistem.
5. Structura chimică a ADN se poate schimba în timpul activării și dezactivării genelor, așa cum apare în timpul adăugării unei grupări metil în poziția 5 a citozinei. Un sistem specific de metilare, participă la reglarea activității și întreținerii genelor într-o stare inactivată.
6. Natura dinamică a materialului genetic se manifestă viu prin interacțiunea ADN-ului cu diferite structuri de proteine și prin stivuirea unor molecule ADN uriașe în structurile cromatinei. Rezultatul este nu numai un ambalaj extrem de densă a materialului genetic într-un volum extrem de limitat al nucleului celulei, cu posibilitatea accesului efectiv de mașini diferite de proteine cu greutate moleculară mare la orice parte a ADN-ului, ci realizează, de asemenea, posibilitatea de reorganizare rapidă a întregii structuri a nucleului.
Astăzi devine tot mai clar faptul că materialul genetic este o structură dinamică a cărei stabilitate este susținută în mod activ de o varietate de mecanisme. Dimpotrivă, instabilitatea nu este neapărat un produs al destabilizării fizico-chimice a ADN-ului, poate fi un produs al activității celulelor mașinilor genetice specializate. De exemplu, cele mai multe mutatii clasice in Drosophila, ca bază pentru dezvoltarea geneticii, au fost rezultatul nu deteriora doar în ADN-ul, ca urmare a integrării genelor considerate în elemente genetice mobile capabile de a muta in genomul. Astfel, atunci când se confruntă cu o anumită manifestare de instabilitate sau reorganizare dinamică a materialului genetic, nu putem determina fără cercetare specială, ceea ce este mecanismul și care sunt factorii care determină manifestarea acesteia. Direcția care studiază totalitatea fenomenelor de mai sus și interacțiunile lor se numește "cercetarea organizării dinamice a genomului".
Principalele domenii de cercetare:
Investigarea factorilor care afectează instabilitatea genetică a celulelor maligne transformate și a mamiferelor normale
Studiind soarta ADN-ului străin în genomul încorpora în mod aleatoriu celulele mamifere Studiind efectele creșterii în mod artificial eficiența recombinării omoloage în celulele mamiferelor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: