Введение в законы концевой недорепликации

1.

Введение в
законы концевой
недорепликации
Концевая недорепликация – это биологический процесс,
который происходит при репликации ДНК. Он возникает из-за
того, что ДНК-полимераза не может полностью реплицировать
концы линейных хромосом.
by Sho_gun

2.

Что такое концевая
недорепликация?
При каждом цикле репликации ДНК концы хромосом, называемые теломерами,
становятся короче. Это связано с тем, что ДНК-полимераза не может полностью
реплицировать конец линейной хромосом, оставляя небольшой
незареплицированный участок.
Укорачивание теломер
Старение клеток
Каждый раз, когда клетка делится,
Укорачивание теломер связано со
теломеры становятся короче, что
старением клеток и ограничением
приводит к накоплению концевой
их деления.
недорепликации.
Потеря генетической информации
С каждым циклом репликации теряется небольшое количество
генетической информации, что может привести к повреждениям и ошибкам
в геноме.

3.

Механизмы концевой
недорепликации
Процесс концевой недорепликации связан с механизмом репликации ДНК, в частности, с
синтезом отстающей цепи. Из-за того, что синтез отстающей цепи происходит фрагментарно, на
концах хромосом остается небольшой участок, который не реплицируется.
1
Начало репликации
Репликация ДНК начинается с образования репликативной вилки.
2
Синтез ведущей цепи
Синтез ведущей цепи происходит непрерывно в направлении 5'→3'.
3
Синтез отстающей цепи
Синтез отстающей цепи происходит фрагментарно, образуя фрагменты Оказаки.
4
Завершение репликации
Фрагменты Оказаки соединяются, но на концах хромосом остается небольшой
незареплицированный участок.

4.

Роль теломер в концевой недорепликации
Теломеры - это специализированные структуры, расположенные на концах хромосом. Они состоят из повторяющихся
последовательностей ДНК, которые защищают хромосомы от деградации и слипания.
Функция теломер
Укорачивание теломер
Теломераза
Теломеры предотвращают потерю
Несмотря на защитную функцию,
Теломераза - это фермент, который
генетической информации при каждом
теломеры все же укорачиваются при
может удлинять теломеры,
цикле репликации, действуя как
каждом цикле репликации.
компенсируя их укорачивание.
защитные колпачки.
1.
Защита от деградации
2. Предотвращение слипания
хромосом
3. Контроль за делением клеток
Укорочение теломер
Теломераза активна в
сигнализирует о старении
стволовых клетках и некоторых
клетки.
Короткие теломеры могут
раковых клетках.
приводить к активации
механизма апоптоза.
Удержание теломер от
укорачивания может
способствовать
неограниченному делению
клеток.

5.

Последствия концевой
недорепликации
Концевая недорепликация имеет несколько последствий, которые могут влиять на
жизнеспособность клеток и организма в целом.
Укорачивание теломер
При каждом цикле репликации теломеры становятся короче, что приводит к потере
генетической информации.
Повреждение ДНК
Укороченные теломеры могут привести к повреждению ДНК, поскольку они не
защищают концы хромосом от деградации.
Старение клеток
Укорочение теломер сигнализирует о старении клеток и ограничении их деления.
Апоптоз
В некоторых случаях клетки с короткими теломерами подвергаются апоптозу,
процессу программируемой гибели клеток.

6.

Связь концевой недорепликации
со старением
Концевая недорепликация связана со старением. Укорачивание теломер приводит к
снижению жизнеспособности клеток и ограничению их деления, что способствует
процессу старения.
1
3
Ограничение деления
клеток
2
Снижение регенерации
тканей
Короткие теломеры сигнализируют
С возрастом ткани организма
клеткам о необходимости
регенерируют медленнее из-за
прекращения деления.
ограниченного деления клеток.
Накопление повреждений
ДНК
4
Повышенный риск
заболеваний
Укороченные теломеры не могут
Старение клеток связано с
защитить концы хромосом от
повышенным риском развития
повреждений.
различных заболеваний, таких как
рак и болезни сердца.

7.

Концевая недорепликация
и рак
Концевая недорепликация играет роль в развитии рака. Некоторые
раковые клетки обладают механизмами, которые позволяют им
поддерживать длину теломер, что способствует бесконтрольному
делению и распространению раковых клеток.
Нормальные клетки
Ракковые клетки
Теломеры укорачиваются с
Теломеры остаются
каждым делением
стабильными или даже
удлиняются
Ограниченное деление клеток
Неограниченное деление
клеток
Апоптоз
Уклонение от апоптоза

8.

Методы преодоления концевой
недорепликации
Существуют различные подходы к преодолению последствий концевой недорепликации, включая
активацию теломеразы, разработку новых лекарственных препаратов и использование генной
терапии.
Активация теломеразы
Увеличение активности теломеразы в клетках может предотвратить укорачивание теломер и продлить
жизнеспособность клеток.
Разработка новых лекарственных препаратов
Разрабатываются лекарства, которые могут предотвратить укорачивание теломер или стимулировать
их удлинение.
Генная терапия
Использование генной терапии для коррекции генов, которые участвуют в регуляции теломер, может
быть перспективным подходом.

9.

Перспективы исследований в области концевой
недорепликации
Изучение концевой недорепликации является активной областью научных исследований. Основные направления исследований включают разработку
новых методов борьбы со старением, поиск новых лекарств для лечения рака и изучение роли концевой недорепликации в различных заболеваниях.
Разработка новых терапевтических
подходов
Генетическая модификация теломер
Исследования направлены на поиск новых
которые регулируют длину теломер, для
методов для предотвращения укорачивания
предотвращения укорачивания теломер.
Изучаются возможности модификации генов,
Изучение роли концевой
недорепликации в развитии
заболеваний
Исследователи изучают связь между концевой
теломер и лечения заболеваний, связанных с
недорепликации и развитием различных
концевой недорепликации.
заболеваний, таких как рак, болезни сердца и
нейродегенеративные заболевания.

10.

Заключение и ключевые
выводы
Концевая недорепликация – это важный биологический
процесс, который играет роль в старении клеток и развитии
различных заболеваний. Дальнейшие исследования в этой
области помогут понять механизмы, лежащие в основе этого
процесса, и разработать новые методы борьбы со старением и
лечения заболеваний, связанных с концевой недорепликации.