Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования организмов. Молекула ДНК хранит биологическую информацию в виде генетического кода, состоящего из последовательности нуклеотидов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.
Гисто́ны — обширный класс ядерных белков, выполняющих две основные функции: они участвуют в упаковке нитей ДНК в ядре и в эпигенетической регуляции таких ядерных процессов, как транскрипция, репликация и репарация. Существует пять различных типов гистонов H1/Н5, H2A, H2B, H3, H4. Гистоны H2A, H2B, H3, H4, называемые кóровыми гистонами, формируют нуклеосому, представляющую собой белковую глобулу, вокруг которой накручена нить ДНК. Гистон H1/H5, называемый линкерным гистоном, связывается с внешней стороной нуклеосомы, фиксируя на ней нить ДНК. В хроматине гистоны составляют 25—40 % сухого веса. Благодаря высокому содержанию лизина и аргинина гистоны проявляют сильно оснóвные свойства. Гистоны непосредственно контактируют с ДНК и способны нейтрализовать отрицательный заряд фосфатных групп ДНК за счёт положительных зарядов аминокислотных остатков. Последовательность аминокислот в этих белках является консервативной и практически не различается в организмах различных таксонов. Гистоны присутствуют в ядрах эукариотических клеток; у бактерий гистонов нет, но они выявлены у архей группы Euryarchaea.
Нуклеосома — это структурная часть хромосомы, образованная совместной упаковкой нити ДНК с гистоновыми белками H2А, H2B, H3 и H4. Последовательность нуклеосом, соединенная гистоновым белком H1, формирует нуклеофиламент, или иначе нуклеосомную нить.
Плазми́ды — небольшие молекулы ДНК, физически обособленные от хромосом и способные к автономной репликации. Главным образом плазмиды встречаются у бактерий, а также у некоторых архей и эукариот. Чаще всего плазмиды представляют собой двухцепочечные кольцевые молекулы. Несмотря на способность к размножению, плазмиды, как и вирусы, не рассматриваются в качестве живых организмов.
Мимивирус — род вирусов, включающий в себя единственный вид Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV), хозяевами которого являются амёбы рода Acanthamoeba.
Рекомбинация — перераспределение генетического материала путём разрыва и соединения разных молекул, приводящее к появлению новых комбинаций генов или других нуклеотидных последовательностей. В широком смысле слова включает в себя не только рекомбинацию между молекулами ДНК, но и перекомбинацию (сортировку) генетического материала на уровне целых хромосом или ядер, а также обмен плазмидами между клетками.
Нуклеопротеиды — комплексы нуклеиновых кислот с белками.
Эндонуклеазы — белки из группы нуклеаз, расщепляющие фосфодиэфирные связи в середине полинуклеотидной цепи. Эндонуклеазы рестрикции, или рестриктазы, расщепляют ДНК в определенных местах, они подразделяются на три типа на основании механизма действия. Эти белки часто используют в генной инженерии для создания рекомбинантных ДНК, которые вводят затем в бактериальные, растительные или животные клетки.
Репарация — особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённых при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических реагентов. Осуществляется специальными ферментными системами клетки. Ряд наследственных болезней связан с нарушениями систем репарации.
Рибонуклеазы — ферменты-нуклеазы, катализирующие деградацию РНК. Рибонуклеазы классифицируют на эндорибонуклеазы и экзорибонуклеазы. К рибонуклеазам относят некоторые подклассы КФ 2.7 и КФ 3.1.
Спаренные основания — пара двух азотистых оснований нуклеотидов на комплементарных цепочках нуклеиновых кислот, соединённая с помощью водородных связей.
Нанотехнологии на основе ДНК — разработка и производство искусственных структур из нуклеиновых кислот для технологического использования. В этой научной области нуклеиновые кислоты используются не как носители генетической информации в живых клетках, а в качестве материала для нужд небиологической инженерии наноматериалов.
Си́нтез иску́сственных ге́нов — метод в области синтетической биологии, который используется для создания искусственных генов в лаборатории. В настоящее время основывается на синтезе ДНК в твёрдой фазе. Его отличие от молекулярного клонирования и полимеразной цепной реакции (ПЦР) в том, что для метода нет необходимости использовать существовавшие ранее последовательности ДНК. Таким образом, можно сделать полностью синтетические двухцепочечные молекулы ДНК без каких-либо ограничений на любые нуклеотидные последовательности или размеры. Этот метод был использован для создания функциональных бактериальных или дрожжевых хромосом, содержащих около одного миллиона пар оснований. Недавние исследования также предполагают возможность создания новых нуклеотидных пар в дополнение к двум парам природных оснований, которые могли бы значительно увеличить возможности расширения генетического кода.
Гомологи́чная рекомбина́ция, или о́бщая рекомбина́ция, — тип генетической рекомбинации, во время которой происходит обмен нуклеотидными последовательностями между двумя похожими или идентичными хромосомами. Это наиболее широко используемый клетками способ устранения двух- или однонитевых повреждений ДНК. Гомологичная рекомбинация также создаёт разнообразие комбинаций генов во время мейоза, обеспечивающих высокий уровень наследственной изменчивости, что, в свою очередь, позволяет популяции лучше адаптироваться в ходе эволюции. Различные штаммы и виды бактерий и вирусов используют гомологичную рекомбинацию в процессе горизонтального переноса генов.
RecBCD — фермент бактерии Escherichia coli, инициирующий процесс гомологичной рекомбинации при репарации двух- и одноцепочечных повреждений молекулы ДНК, возникающих в результате ионизирующего излучения, ошибок в процессе репликации, ошибок в работе эндонуклеаз или в результате окислительного стресса. RecBCD — это одновременно и хеликаза, раскручивающая двойную спираль ДНК, и нуклеаза, которая её разрезает.
R-петля — особая структурная конформация нуклеиновых кислот, образующаяся при гибридизации РНК с комплементарной нитью двунитевой ДНК, образование дуплекса РНК:ДНК при этом приводит к вытеснению некомплементарной нити ДНК с образованием петли. R-петли часто формируются во время транскрипции, особенно в промоторных областях, когда только что синтезированный транскрипт гибридизуется с матричной цепью ДНК. По некоторым оценкам R-петли могут занимать до 5 % генома у млекопитающих. R-петли играют роль в стабильности генома и хорошо известных функциях, связанных с регуляцией генов, репликацией ДНК, формированием паттерна хроматина, рекомбинацией генов иммуноглобулинов и репарацией двухцепочечных разрывов ДНК.
Гелика́з-зави́симая амплифика́ция, также гелика́за-зави́симая изотерми́ческая амплифика́ция, — это метод амплификации ДНК in vitro, который осуществляется при постоянной температуре.
Повреждение клеток представляет собой различные изменения стресса, которым клетка подвергается из-за внешних, а также внутренних изменений окружающей среды. Среди других причин это может быть связано с физическими, химическими, инфекционными, биологическими, алиментарными или иммунологическими факторами. Повреждение клеток может быть обратимым или необратимым. В зависимости от степени повреждения клеточный ответ может быть адаптивным, и, по возможности, гомеостаз восстанавливается. Гибель клеток происходит, когда тяжесть повреждения превышает способность клетки к самовосстановлению. Гибель клеток зависит как от продолжительности воздействия вредного стимула, так и от тяжести причинённого ущерба. Гибель клеток может происходить путём некроза или апоптоза.
Фаг P1 — умеренный бактериофаг, поражающий кишечную палочку и некоторые другие бактерии. При прохождении лизогенного цикла геном фага существует в виде плазмиды в бактерии, в отличие от других фагов, которые интегрируются в ДНК хозяина. P1 имеет икосаэдрическую головку, содержащую ДНК, прикреплённую к сократительному хвосту с шестью хвостовыми волокнами. Фаг P1 привлёк интерес исследователей, потому что его можно использовать для переноса ДНК из одной бактериальной клетки в другую в процессе, известном как трансдукция. При репликации во время своего литического цикла он захватывает фрагменты хромосомы хозяина. Если полученные вирусные частицы используются для заражения другого хозяина, захваченные фрагменты ДНК могут быть интегрированы в геном нового хозяина. Этот метод генной инженерии in vivo широко использовался в течение многих лет и используется до сих пор, хотя и в меньшей степени. P1 также можно использовать для создания производного от P1 вектора клонирования искусственной хромосомы, который может нести относительно большие фрагменты ДНК. P1 кодирует сайт-специфическую рекомбиназу Cre, которая широко используется для проведения клеточно-специфичной или специфичной по времени рекомбинации ДНК путем фланкирования ДНК-мишени сайтами loxP.
В молекулярной биологии биологии термин «Двойная Спираль» относится к структуре, образованной двухцепочечными молекулами нуклеиновых кислот, такими как ДНК. Двойная спиральная структура комплекса нуклеиновой кислоты возникает как следствие его вторичной структуры и является фундаментальным компонентом, определяющим его третичную структуру. Этот термин вошел в популярную культуру с публикацией в 1968 году книги Джеймса Уотсона « Двойная спираль » : личный отчет об открытии структуры ДНК.
