Репликация ДНК. История изучения: возможные механизмы репликации,эксперимент Мезельсона и Сталя (1958)

1. Основные объекты изучения и методы молекулярной биологии. Практическое применение современных методов молекулярной биологии.

2. «Центральная догма» молекулярной биологии. Ключевые этапы развития молекулярной биологии. Открытие структуры ДНК и ее генетической роли. Эксперименты Гриффитса; Эвери, Маклеода и Маккарти; Альфреда Херши и Марты Чейз.

3. Строение и свойства нуклеиновых кислот. Функции ДНК. Отличие ДНК и РНК.

4. Структура ДНK. Ключевые взаимодействия, обеспечивающие стабилизацию структуры.

5. Химические, физические и оптические свойства нуклеиновых кислот.

6. Строение РНК. Элементы вторичной структуры РНК. Функции РНК. Влияние вторичной и третичной структуры РНК на функцию.

7. Разнообразие молекул РНК. Участие в синтезе белков, регуляции экспрессии генов, модификации других РНК.

8. Организация генетического материала эукариот и прокариот. Строение хромосом.

9. Строение и сборка нуклеосом. Типы гистонов. Регуляция структуры нуклеосом и организация хроматина.

10. Топология и суперспирализация ДНК. Идентификация суперспиралей. Применение и механизм действия Бромид этидия.

11. ДНК топоизомеразы I и II типа. Механизм работы.

12. Репликация ДНК. История изучения: возможные механизмы репликации,эксперимент Мезельсона и Сталя (1958). Принципы репликации: матричность и комплементарность, антипараллельность, униполярность, прерывистость, полуконсервативность. Необходимые компоненты для репликации.

13. Основные ферменты репликации: полимераза, хеликаза, топоизомераза

14. Этапы репликации: инициация, элонгация, терминация. Процессивность репликации

15. Полимеразы про- и эукариот. Эндонуклеазная и экзонуклеазные активности. Структурные элементы полимеразы (домены, карманы, важные остатки активного центра). Стерические ограничения ДНК полимеразы от использования рибонуклеотидов и построения неканонических пар оснований.

16. Инициация репликации. Ключевые белковые “помощники”: Скользящий зажим, погрузчик зажима. Холофермент ДНК-Полимеразы III.

17. Сборка и движение репликативной вилки. Модель “тромбона” E. Coli. Вилка с холоферментом ДНК-Полимеразы III.

18. Сайты инициации репликации. Экспериментальное определение расположения сайтов репликации.

19. Молекулярные механизмы обеспечения необходимых интервалов между актами репликации в про- и эукариотах.

20. Источники и типы повреждения ДНК: репарируемые и нерепарируемые; спонтанные и индуцированные; индуцируемые экзогенными факторами; индуцируемые эндогенными факторами.

21. Механизмы репарации ДНК у про- и эукариот. Прямая репарация, фотореактивация, мисматч репарация, репарация с удалением оснований (BER), репарация с удалением нуклеотидов (NER), Эксцизионная репарация, пострепликативная репарация, SOS-репарация. Система рестрикции-модификации.

22. Транскрипция. Основные компоненты промоторной области бактерий и эукариот. Строение РНК-полимеразы: ключевые субъединицы и их роль в транскрипции.

23. Инициации транскрипции (три модели), элонгация, терминация (механизм с RHO и без).

24. Сборка транскрипционного комплекса. Инициация транскрипции Pol II.

25. Регулирование активности РНК-полимеразы при помощи фосфорилирования. Модификации синтезируемой цепи РНК (кэпирование, полиаденилирование).

26. Белок-некодирующие РНК. Длинные, короткие и house-keeping. Функции разных типов РНК РНК.

27. РНК- интерференция. Строение и механизмы действия miRNA/siRNA.

28. Длинные некодирующие РНК. Функции, клеточная локализация.

29. Строение гена эукариот и прокариот. Экспериментальное обнаружение интронов. Консенсусные последовательности сайтов сплайсинга и сайта ветвления интронов.

30. Сплайсинг. Две стадии трансэтерификации. Роль малых ядерных рибонуклеопротеидов (snRNPs, мяРНП) U1, U6, U2. Этапы сплайсинга: распознавание концов интронов (стадия E), повторное распознавание сайта (стадия A), формирование изгиба (стадия B), последовательные реакции трансэтерификации.

31. Самосплайсирующиеся интроны I и II группы. Строение и механизм вырезания интрона.

32. Альтернативный сплайсинг. Взаимоисключающий сплайсинг, селекторные последовательности. Регуляция сплайсинга: сайленсеры, репрессоры, активаторы

33. Регуляция транскрипции. Регуляторные элементы генов. Дрожжевой активатор Gal4. Экспериментальное определение механизма Gal4 (замена доменов). Дрожжевой двугибридный подход

34. Распознавание ДНК белками. Код (паттерн) распознавания ДНК. Особенности распознавания большой и малой бороздки ДНК. Распознающие структурные домены белков: гомодомен, Цинковый палец, лейциновая молния, HLH.

35. Активация инициации транскрипции эукариот активатором: рекрутирование транскрипционных комплексов, прямое присоединение медиатора, модификация нуклеосом. Удаленное действие активатора:петля и изолятор (инсулятор). Механизмы блокирование действия энхансера инсуляторами. Регуляция генов глобинов при помощи LCRs (locus control regions). Комбинаторный контроль. Механизмы действия эукариотических репрессоров.

36. Регулирование экспрессии генов за счет модификации гистонов и ДНК. Модификация хроматина (гистоновый код). Метилировоание ДНК, эпигенетическая регуляция.

37. Трансляция. Основные участники трансляции. Свойства генетического кода. Рамка считывания.

38. тРНК. Основные структурные элементы, обеспечивающие функцию тРНК. Аминоацил-тРНК-синтетаза.

39. Рибосома. Особенности строения рибосом про- и эукариот. Сайты А, P, E.

40. Инициация трансляции у прокариот. Последовательность Шайна — Дальгарно, RBS. Факторы инициации трансляции IF2-GTP, IF1, IF3. Формилметионил-тРНК.  

41. Элонгация трансляции у прокариот. Временное разделение с транскрипцией. Факторы элонгации EF-Tu, EF-Ts, EF-G. Образование пептидной связи. Проверка корректности связывания кодон-антикодон.

42. Терминация трансляции у прокариот. Факторы терминации: RF-1, RF-2, EF-3. Программируемый фреймшифтинг у прокариот.

43. Инициация трансляции у эукариот. Последовательность Козак. Поиск стартового кодона (AUG): Кэп-независимый (внутренняя инициация), Кэп-зависимый (сканирующий). Ключевые белки инициации: белки распознавания кэпа, хеликазы, факторы элонгации стартовая тРНК. Механизмы реинициации трансляции у эукариот. IRES.

44. Элонгация и терминация трансляции у эукариот. Терминирующие кодоны. Факторы EF1a, EF2,  eRF (1-3), Rli1. Рибосомный профайлинг

45. Регуляция трансляции. Связывание белков или РНК с RBS. Двухбелковый оперон рибосомального гена бактерий. Регуляция при помощи действия на ключевые факторы распознавания мРНК и связывания инициаторной РНК рибосомой. Пространственный контроль трансляции при помощи мРНК-специфичных 4E-Bps. Регуляция трансляции ферритина.

46. Ошибки в ходе трансляции. Мечение ошибочных белков при помощи SsrA. Определение раннего стоп-кодона и деградация РНК. Распад, опосредованный отсутствием стоп-кодона. Распад, опосредованный отсутствием движения

47. Фолдинг и деградация белка.

48. Строение белков. Физико-химические свойства аминокислотных остатков. Пептидная связь. Валентные и торсионные углы.

49. Уровни организации белка (первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура). Методы определения структур. Регулярные элементы вторичной структуры. Карта Рамачандрана. Взаимодействия, поддерживающие стабильность третичной структуры белка.

50. Функции белков. Гомологичность, структура- функция, одна последовательность — больше одной структуры. Доменная структура белков.

51. Примеры и разнообразие белков: структурные белки, ферменты, транспортные белки, рецепторы, гормоны, защитные, резервные.