Список на семинарски трудови по Хумана генетика - 2026

 Почитувани студенти,

Во прилог е списокот на семинарски трудови по предмететот Хумана генетика за 2026 година. Краен рок за предавање на истите е 30 април. Среќна подготовка на семинарските трудови.

11672/25	Waardenburg синдром
26495/25	Patau синдром
26506/25	Barr-ово тело
11655/25	Хромозоми
26479/25	Marfan синдром
26471/25	Edwards синдром
26492/25	Lejeun (Cri du chat) синдром
11660/25	Миотонична дистрофија
26508/25	Автосомно доминантно наследување
26531/25	Автосомно рецесивно наследување
11664/25	Полово врзано наследување
26527/25	Ретинобластом
11711/25	Williams синдром
26497/25	Klinefelter синдром
11656/25	Туберозна склероза
26494/25	Нумерички хромозомски аберации
11652/25	tRNA
26526/25	Транслација
26529/25	Генетско советување
26485/25	Down синдром
11676/25	DNA
11696/25	Пренатална дијагноза
26473/25	Неврофиброматоза
26474/25	pRNA
11700/25	Wolf синдром
11663/25	Фрагилен Х синдром
11692/25	Транслокации
26488/25	Митохондријално наследување
26499/25	Транскрипција на DNA
11697/25	Митоза
11693/25	Мејоза
11658/25	Turner синдром
11657/25	Hurler синдром
11708/25	Angelman синдром
26486/25	Хомоцистинурија
11687/25	Leopard синдром
11685/25	Crouson синдром

Предметен наставник

8. Меѓународна недела на Филозофскиот факултет во Скопје

Почитувани колешки и колеги,

Како еден од модераторите и предавачите на 8. Меѓународна недела на Филозофскиот факултет во Скопје, ја користам оваа пригода да поканам од утре до петок да присуствувате на истата. Утре 23.02.2026 е отворањето и првите сесии. Сите сесии ќе се одвиваат во Амфитеатар 3 (попознат како голем амфитеатар).

Особено сакам да ве ги поканам сите млади истражувачи, магистранти, докторанди, на сесијата во среда на 25 февруари кога гостин ќе ни биде професорот Џон Велс кој ни доѓа од Ирска и кој има Хиршов индекс 33. Упатените знаат дека тоа покажува огромно научно влијание во светот на науката.

Сите сесии, прашања и дискусии ќе се одвиваат на англиски јазик.

Повелете, Ве очекуваме.

Еден од предавачите

ХУМАНИ ХРОМОЗОМИ – ГРАДБА, ФУНКЦИЈА И КЛАСИФИКАЦИЈА

1. Што се хромозоми?

Хромозомите се структури во клеточното јадро кои го содржат генетскиот материјал (ДНК) и обезбедуваат негово правилно пренесување од една клетка во друга при клеточната делба. Тие се составени од ДНК и протеини (главно хистони) и претставуваат носители на гените.

Во човечкиот организам хромозомите ја носат целокупната наследна информација што го одредува:

• растот и развојот,
• морфолошките карактеристики,
• функциите на органите,
• биохемиските процеси,
• наследните болести и предиспозиции.

2. Број на хромозоми кај човекот

Човекот има 46 хромозоми, односно:

• 23 пара во секоја соматска клетка (диплоиден број: 2n = 46)
• 22 пара автозоми
• 1 пар полови хромозоми (X и Y)

Полови хромозоми

• Жените имаат 46,XX
• Мажите имаат 46,XY

Во половите клетки (гамети – сперматозоиди и јајце-клетки) бројот на хромозоми е 23 (хаплоиден број: n = 23).

3. Основна градба на хромозомот

Хромозомот најјасно се гледа во фазата метафаза од митоза, кога е максимално кондензиран.

Хромозомот е составен од:

• две сестрински хроматиди
• центромер
• теломери
• краци (p и q)
• кинетохор
• хроматин (ДНК + протеини)

4. Хроматин и пакување на ДНК

ДНК во клетката е многу долга, па мора да биде организирана во компактна форма. Затоа се комбинира со протеини и формира хроматин. Хроматинот постои во две форми:

Еухроматин - „лабаво“ пакуван, генетски активен, тука најчесто се транскрибираат гени

Хетерохроматин - силно кондензиран, генетски помалку активен или неактивен. Често се наоѓа околу центромерот и теломерите

5. Хроматида

Хроматида е една од двете идентични копии на хромозомот кои настануваат по репликација на ДНК (во S-фаза од клеточниот циклус). Во метафаза секој хромозом има две сестрински хроматиди. Тие се поврзани во пределот на центромерот. Во анафаза хроматидите се раздвојуваат и стануваат самостојни хромозоми.

6. Центромер

Центромерот е стеснет дел од хромозомот каде што двете сестрински хроматиди се најсилно поврзани. Функции на центромерот:

• обезбедува правилно прицврстување на хромозомите за делбеното вретено
• овозможува правилна распределба на хромозомите во двете ќерки клетки

ја дели хромозомската структура на:

краток крак (p) (petit)

долг крак (q)

Центромерот содржи специфични повторувачки ДНК секвенци (сателитска ДНК).

7. Кинетохор

Кинетохорот е протеински комплекс кој се формира на површината на центромерот и претставува „приклучна точка“ за микротубулите од делбеното вретено. Главна функција на кинетохорот:

• прикачување на хромозомот за микротубулите
• движење на хромозомите кон половите на клетката
• контрола на правилното разделување (спречување на анеуплоидии)

Кинетохорот е клучен за точна митоза и мејоза.

8. Теломери

Теломерите се крајните делови на хромозомите, составени од повторувачки ДНК секвенци (кај човекот најчесто TTAGGG). Улога на теломерите:

• ја штитат ДНК од деградација
• спречуваат слепување на хромозомите
• имаат улога во стареење и канцерогенеза

Со секоја клеточна делба теломерите се скратуваат (освен во клетки со активна теломераза, како герминативни и канцер клетки).

9. Хромонема

Хромонемата е тенка нишка во составот на хроматидата, која претставува „основна влакнеста структура“ од која е изграден хромозомот. Хромонемата е:

• составена од ДНК и протеини
• во интерфаза е релативно „развиена“
• при делба се кондензира во видлив хромозом

10. Краци на хромозомот

Секој хромозом има:

p крак (краток)

q крак (долг)

Односот помеѓу p и q рамо е основа за класификација според положбата на центромерот.

11. Класификација на хромозоми според положбата на центромерот

Хромозомите се делат на:

1. Метацентрични - центромерот е во средина. p и q краците се речиси еднакви.

2. Субметацентрични - центромерот е малку поместен. p кракот е пократок од q

3. Акроцентрични - центромерот е блиску до крајот. p кракот е многу краток. Често имаат сателити. 

Кај човекот нема телоцентрични хромозоми (каде центромерот е на самиот крај).

12. Сателити и секундарни стеснувања

Некои акроцентрични хромозоми имаат мал дел наречен сателит, одделен со секундарно стеснување. Овие делови содржат NOR региони (nucleolar organizer regions) кои кодираат рРНК и учествуваат во формирање на јадренце.

13. Хуман кариотип

Кариотип е целокупниот хромозомски состав на една индивидуа, опишан според: број, големина, форма, положба на центромер, карактеристични траки.

Пример за кариотип

• 46,XX (женски нормален)
• 46,XY (машки нормален)
• 47,XX,+21 (Даун синдром)
• 45,X (Тернер синдром)

Кариотипот е генетска „лична карта“ на клетката.

14. Кариограм

Кариограм е фотографски или дигитален приказ на сите хромозоми во метафаза, подредени по парови и по големина. Во кариограм хромозомите се групираат:

• по големина (од најголеми кон најмали)
• по позиција на центромерот
• по карактеристични пруги (G-banding)

Кариограмот се добива во лабораторија со цитогенетски методи.

15. Идиограм

Идиограм е шематски (цртежен) приказ на хромозомите, каде што се прикажани: должината, положбата на центромерот, пругите, региони и подрегиони.

Идиограмот е стандарден модел што се користи за:

• споредување на хромозомите
• означување на генски локации
• цитогенетски анализи

На пример, кога се кажува „7q31“, тоа значи:

• хромозом 7
• долго крак (q)
• регион 3
• трака 1

16. Групна класификација на хуманите хромозоми (A–G групи)

Човечките хромозоми се поделени во 7 групи според големина и центромерска позиција:

Група A (хромозоми 1–3) најголеми хромозоми, метацентрични и субметацентрични. Содржат голем број гени.

Група B (хромозоми 4–5) големи, субметацентрични.

Група C (хромозоми 6–12 + X) средно големи, субметацентрични, X хромозомот припаѓа тука.

Група D (хромозоми 13–15) средно големи, акроцентрични, имаат сателити (NOR региони).

Група E (хромозоми 16–18) релативно мали, 16 е метацентричен, 17 и 18 субметацентрични.

Група F (хромозоми 19–20) мали, метацентрични.

Група G (хромозоми 21–22 + Y) најмали, акроцентрични, 21 и 22 имаат сателити. Y е акроцентричен, но нема значајни сателити.

17. Функции на хромозомите

Хромозомите имаат неколку основни функции:

1. Носители на наследната информација - Гените се распоредени долж хромозомите.

2. Контрола на клеточниот метаболизам - Преку генска експресија се синтетизираат протеини и ензими.

3. Репликација и пренос на ДНК - Во клеточната делба, хромозомите мора точно да се удвојат и распределат.

4. Обезбедување генетска стабилност - Преку центромер, кинетохор и теломери се спречува неправилна поделба.

5. Генетска варијабилност 

Во мејоза се случуваат:

• кросинговер
• рекомбинација
• независна распределба

18. Значење на кариотипизацијата

Кариотипизацијата се користи за дијагностика на:

• Даун синдром (трисомија 21)
• Едвардс синдром (трисомија 18)
• Патау синдром (трисомија 13)
• Тарнер синдром (45,X)
• Клинефелтер синдром (47,XXY)
• структурни абнормалности (делеции, дупликации, транслокации)

19. Заклучок

Хуманите хромозоми претставуваат високо организирани структури составени од ДНК и протеини, кои ја носат и регулираат наследната информација. Нивната градба (центромер, кинетохор, хроматида, хромонема и теломери) е директно поврзана со нивната улога во клеточната делба и стабилноста на геномот. Класификацијата по групи (A–G) и методите како кариотип, кариограм и идиограм се основа за цитогенетиката и дијагностика на бројни хромозомски нарушувања.

Еукариотска клетка наспроти прокариотска клетка: структура, јадро и органели со генетско значење

1. Вовед

Клетката претставува основна структурна и функционална единица на живите организми. Во биологијата и генетиката, клетките се поделени во две основни групи:

• Прокариотски клетки (prokaryotes)
• Еукариотски клетки (eukaryotes)

Оваа поделба е фундаментална затоа што тие се разликуваат во организацијата на наследниот материјал, присуството на јадро, сложеноста на клеточната структура и механизмите на генетска регулација.

2. Прокариотска клетка – основни карактеристики

2.1 Дефиниција

Прокариотските клетки се наједноставните клетки кои немаат вистинско јадро и немаат мембрански ограничени органели. Најчести прокариоти се:

• бактерии
• археи

Прокариотите се еволутивно постари и се смета дека претставуваат најстарите форми на живот на Земјата.

2.2 Главни структурни карактеристики на прокариотска клетка

Прокариотската клетка има:

а) Клеточна мембрана

фосфолипиден двослој

служи за транспорт на материи и одржување на клеточната хомеостаза

б) Клеточен ѕид

кај бактериите најчесто е составен од пептидогликан (муреин)

кај археите ѕидот е различен (псевдомуреин)

Клеточниот ѕид обезбедува механичка заштита и форма.

в) Цитоплазма

водена средина со ензими, соли и органски материи

во неа се одвиваат основните метаболички процеси

г) Нуклеоид

регија во цитоплазмата каде се наоѓа ДНК

нема нуклеарна мембрана

д) Рибозоми (70S)

неопходни за синтеза на протеини

помали и поедноставни од еукариотските

ѓ) Плазмиди

мали кружни ДНК молекули

носат гени за антибиотска резистенција, токсини и др.

е) Флагели и пили (фимбрии)

флагели: движење

пили: прицврстување и конјугација (пренос на ДНК)

2.3 Генетски карактеристики на прокариотите

Геномот е најчесто една кружна ДНК молекула. Не е спакувана во хистони (освен археи кои имаат слични протеини).

Организација на гени: гените често се организирани во оперони, еден промотор може да контролира повеќе гени.

Пример: lac operon кај E. coli.

Транскрипција и транслација

Кај прокариотите:

транскрипцијата (синтеза на mRNA) и транслацијата (синтеза на протеин) се случуваат истовремено во цитоплазмата. Ова е важна разлика од еукариотите.

3. Еукариотска клетка – основни карактеристики

3.1 Дефиниција

Еукариотските клетки се покомплексни клетки кои имаат:

• вистинско јадро со нуклеарна мембрана
• бројни мембрански органели

Еукариоти се:

• животни
• растенија
• габи

3.2 Главни структурни карактеристики на еукариотска клетка

Еукариотската клетка има:

а) Клеточна мембрана

фосфолипиден двослој со холестерол

регулира транспорт и клеточна сигнализација

б) Цитоплазма и цитосол

средина каде се наоѓаат органелите

во цитосолот се одвиваат многу метаболички процеси

в) Мембрански органели

Еукариотските клетки содржат органели кои имаат посебни функции и се одделени со мембрани, како:

• митохондрии
• ендоплазматичен ретикулум
• Голџиев апарат
• лизозоми
• пероксизоми
• хлоропласти (кај растенија)

г) Цитоскелет

• микротубули
• микрофиламенти (актин)
• интермедијарни филаменти

Важен за форма, транспорт и клеточна делба.

4. Јадро на еукариотската клетка (Nucleus)

4.1 Дефиниција

Јадрото е најважната органела кај еукариотите, бидејќи претставува центар за:

• чување на ДНК
• репликација
• транскрипција
• регулација на генска експресија

4.2 Составни делови на јадрото

1. Нуклеарна мембрана (Nuclear envelope)

• двојна мембрана
• ја одделува ДНК од цитоплазмата
• поврзана со грубиот ендоплазматичен ретикулум

2. Нуклеарни пори (Nuclear pores)

протеински комплекси кои овозможуваат селективен транспорт

пропуштаат:

• mRNA и tRNA (кон цитоплазма)
• протеини и ензими (кон јадро)

3. Нуклеоплазма

внатрешна течност со ензими и протеини

4. Хроматин

Хроматинот е комплекс од:

• ДНК
• хистони
• нехистонски протеини

Хроматинот постои во две форми:

• еухроматин (активен, лабаво спакуван, транскрипциски активен)
• хетерохроматин (густо спакуван, транскрипциски неактивен)

5. Нуклеолус (Nucleolus)

структура во јадрото без мембрана

место каде се синтетизира:

• rRNA
• рибозомски субединици

Нуклеолусот е критичен за создавање рибозоми.

4.3 Функции на јадрото

Главните функции на јадрото се:

• складирање и заштита на генетскиот материјал
• контрола на клеточниот циклус
• репликација на ДНК
• транскрипција (синтеза на RNA)
• процесирање на RNA (сплајсинг, капирање, полиаденилација)
• регулација на генската експресија

5. Клеточни органели со генетско значење

Органели со генетско значење се оние кои директно содржат ДНК или учествуваат во генетската регулација и синтеза на протеини.

5.1 Хромозоми

Кај еукариотите:

ДНК е организирана во линеарни хромозоми

секој хромозом содржи:

• центромер
• теломери
• гени

Хромозомите се кондензираат при клеточна делба (митоза/мејоза).

5.2 Митохондрии

Генетска улога

Митохондриите имаат:

• сопствена кружна ДНК (mtDNA)
• сопствени рибозоми
• делумно независна синтеза на протеини

Митохондријалната ДНК се наследува мајчински.

Функција е создавање ATP преку оксидативна фосфорилација, регулација на апоптоза (програмирана клеточна смрт).

Клиничко значење

Мутации во mtDNA доведуваат до:

• митохондријални болести
• невролошки и мускулни синдроми (пример: MELAS)

5.3 Хлоропласти (кај растенија и алги)

• имаат сопствена ДНК
• учествуваат во фотосинтеза
• потекнуваат од ендосимбиотска теорија (како и митохондриите)

5.4 Рибозоми

Рибозомите се органели за синтеза на протеини.

Прокариоти:

70S рибозоми

Еукариоти:

80S рибозоми (во цитоплазма)

70S во митохондрии и хлоропласти

Рибозомите се клучни за „превод“ на генетската информација од mRNA во протеин.

5.5 Ендоплазматичен ретикулум (ER)

Рапав ER (RER)

има рибозоми на површината

синтетизира протеини за мембрана и секреција

Мазен ER (SER)

синтетизира липиди и стероиди

детоксикација на супстанции

5.6 Голџиев апарат

• модификација и пакување на протеини
• гликозилација на протеини
• создавање секреторни везикули

Важен е за создавање функционални протеини и нивна правилна дистрибуција.

5.7 Лизозоми и пероксизоми

Лизозоми содржат ензими за разградување на макромолекули

Пероксизоми детоксикација на H₂O₂

β-оксидација на масни киселини

Иако не содржат ДНК, тие индиректно влијаат на генетската стабилност преку детоксикација и спречување оксидативни оштетувања.

6. Главни разлики меѓу прокариотска и еукариотска клетка

6.1 Јадро

• Прокариоти: немаат јадро, ДНК е во нуклеоид
• Еукариоти: имаат вистинско јадро со мембрана

6.2 ДНК

• Прокариоти: кружна ДНК + плазмиди
• Еукариоти: линеарни хромозоми во јадро

6.3 Хистони

• Прокариоти: нема или минимално
• Еукариоти: присутни, ДНК е организирана во нуклеозоми

6.4 Органели

• Прокариоти: немаат мембрански органели
• Еукариоти: имаат многу органели

6.5 Рибозоми

Прокариоти: 70S

Еукариоти: 80S

6.6 Репродукција

Прокариоти: бинарна фисија (делење)

Еукариоти: митоза и мејоза

6.7 Генска експресија

Прокариоти: транскрипција и транслација истовремено

Еукариоти: транскрипција во јадро, транслација во цитоплазма

6.8 Големина

Прокариоти: 1–5 μm

Еукариоти: 10–100 μm

7. Генетска регулација: прокариоти vs еукариоти

Прокариоти

• гените често се групирани во оперони
• брза адаптација
• регулација преку промотори и репресори

Еукариоти

сложена регулација преку:

• транскрипциски фактори
• епигенетски механизми (метилација на ДНК, модификации на хистони)
• сплајсинг и процесирање на RNA

Еукариотите имаат многу пософистициран систем за контрола на генската експресија.

8. Ендосимбиотска теорија – генетско објаснување

Ендосимбиотската теорија објаснува дека:

• митохондриите потекнуваат од древни бактерии
• хлоропластите потекнуваат од цијанобактерии

Докази:

• сопствена кружна ДНК
• 70S рибозоми
• двојна мембрана
• делат независно од клетката

9. Заклучок

Прокариотските и еукариотските клетки претставуваат два основни типа клеточна организација. Прокариотите се едноставни клетки без јадро и мембрански органели, додека еукариотите се сложени клетки со јадро и специјализирани органели. Од генетски аспект, најважна разлика е организацијата на ДНК и комплексноста на генската регулација.

Јадрото кај еукариотите е централна структура која го штити геномот и го регулира клеточниот циклус, додека органелите како митохондриите и хлоропластите претставуваат дополнителни генетски системи со сопствена ДНК.

Репликаторни, сегрегаторни и рекомбинаторни гени – основни генетски системи за одржување на геномот

Вовед

Геномот на секоја клетка претставува комплетна наследна информација која мора да се одржува, копира и пренесува со висока точност. За да може една клетка да преживее и да се дели, таа мора:

• да го реплицира ДНК материјалот (копирање на геномот),
• да ги раздели (сегрегира) хромозомите во ќерките клетки,
• да изврши рекомбинација (генетска размена и поправка на оштетувања).

Овие процеси се контролирани од три функционални групи гени:

• репликаторни гени (replicator genes),
• сегрегаторни гени (segregator genes),
• рекомбинаторни гени (recombinator genes).

Овие гени често се нарекуваат и „housekeeping genes“ или гени за одржување на геномската стабилност, бидејќи без нив клетката не може нормално да се дели.

1. Репликаторни гени (Replicator genes)

Дефиниција

Репликаторните гени се гени кои кодираат протеини неопходни за репликација на ДНК, односно процесот на копирање на генетскиот материјал пред клеточната делба.

Репликацијата е полу-конзервативен процес: секоја нова ДНК молекула содржи една стара и една новосинтетизирана нишка.

Главни функции на репликаторните гени. Репликаторните гени обезбедуваат:

• препознавање на почетни места на репликација (origin of replication),
• одмотување на двојната спирала,
• синтеза на нова ДНК нишка,
• стабилизација на репликациската вилушка,
• проверка и корекција на грешки,
• контрола на времето и брзината на репликација.

Клучни протеини кодирани од репликаторни гени:

1. ДНК хеликаза

ја „отвора“ двојната спирала на ДНК

пример: MCM комплексот (Mini Chromosome Maintenance)

2. ДНК полимерази

главните ензими за синтеза на ДНК

кај еукариоти: DNA polymerase α, δ и ε

кај прокариоти: DNA polymerase III

3. Примаза

синтетизира кратки РНК прајмери за да може ДНК полимеразата да почне со работа.

4. Лигаза

ги поврзува Оказаки фрагментите на заостанатата нишка.

5. Топоизомерази

• ја намалуваат торзионата напнатост на ДНК
• спречуваат заплеткување на хромозомите

6. Протеини за стабилизација на едноверижната ДНК (SSB proteins)

ја штитат отворената ДНК од деградација.

Репликациска точност и proofreading

Репликаторните системи се исклучително прецизни. ДНК полимеразите имаат proofreading активност (3’→5’ егзонуклеаза) која ги отстранува погрешно внесените нуклеотиди.

Грешките се јавуваат ретко (приближно 1 грешка на 10⁹-10¹⁰ базни парови), но ако репликаторните гени се нарушени, стапката на мутации драматично расте.

Клиничко значење на репликаторните гени

Дефекти во репликаторни гени водат до:

• геномска нестабилност,
• забрзано стареење,
• канцерогенеза,
• хромозомски абнормалности.

Пример: мутации во DNA полимеразните гени → синдроми со канцер-предиспозиција.

2. Сегрегаторни гени (Segregator genes)

Дефиниција

Сегрегаторните гени се гени кои кодираат протеини потребни за правилно разделување на хромозомите при клеточна делба (митоза или мејоза).

Ако ДНК е правилно копирана, но не е правилно распределена, клетките ќе добијат погрешен број хромозоми.

Основна улога

Сегрегаторните гени обезбедуваат:

• формирање на митотско/мејотско вретено (spindle apparatus),
• прикачување на хромозомите за микротубулите,
• движење на хромозомите кон полови,
• правилно разделување на сестринските хроматиди.

Клучни структури во сегрегацијата

1. Центромер

Центромерот е дел од хромозомот каде се формира кинетохорот.

2. Кинетохор

Протеински комплекс кој е „сидро“ за микротубулите.

3. Микротубули и моторни протеини

Движењето на хромозомите се овозможува преку:

• динеин,
• кинезин.
• Кохезин и кондензин
• Кохезин (cohesin complex) ги држи сестринските хроматиди заедно. Се разградува во анафаза за да започне разделување

Кондензин (condensin complex):

• учествува во кондензација на хромозомите
• овозможува правилно пакување за време на митоза

Што се случува ако сегрегаторните гени се нарушени?

Кога сегрегацијата е дефектна, се јавува:

• анеуплоидија (погрешен број хромозоми),
• микронуклеуси,
• хромозомски мостови,
• клеточна смрт или канцерогена трансформација.

Клиничко значење

Нарушена сегрегација е основа за:

• Даун синдром (трисомија 21),
• Тарнер синдром (45,X),
• Клајнфелтер синдром (47,XXY),
• бројни форми на канцер со хромозомска нестабилност.

Важно е да се нагласи: не секоја анеуплоидија е наследна; многу често е резултат на мејотска не-дисјункција, каде сегрегаторните механизми не функционираат.

3. Рекомбинаторни гени (Recombinator genes)

Дефиниција

Рекомбинаторните гени се гени кои кодираат протеини неопходни за процесот на генетска рекомбинација, односно размена на генетски материјал меѓу ДНК молекули или хромозоми.

Рекомбинацијата е важна за:

• генетска варијабилност (особено во мејоза),
• поправка на оштетувања во ДНК,
• стабилност на геномот.

Типови рекомбинација

1. Хомологна рекомбинација (Homologous recombination)

• се случува меѓу слични (хомологни) секвенци
• клучна во мејоза
• важна за поправка на двојни прекини (double-strand breaks)

2. Нехомологно спојување (Non-homologous end joining, NHEJ)

• не бара голема секвенциска сличност
• побрз механизам, но со поголем ризик за грешки

Клучни рекомбинаторни протеини

RAD51 централна улога во хомологна рекомбинација. Создава „нуклеопротеински филамент“ кој ја бара хомологната секвенца.

BRCA1 и BRCA2 учествуваат во поправка на двојни прекини мутации водат до висока канцерогеност (рак на дојка, јајници).

RecA (кај бактерии) функционален еквивалент на RAD51.

Ku70/Ku80 и DNA-PK клучни во NHEJ механизмот.

Рекомбинација во мејоза

Во мејоза, рекомбинацијата создава:

• crossing-over (крстосување),
• нови комбинации на алели,
• генетска разновидност кај потомството.

Без рекомбинација, еволуцијата би била многу побавна и популациите би биле генетски „крути“.

Клиничко значење

Дефекти во рекомбинаторни гени водат до:

• канцер (поради акумулација на ДНК оштетувања),
• неплодност (поради дефектна мејоза),
• имунолошки проблеми (поради нарушен V(D)J recombination),
• синдроми со хромозомска нестабилност.

Пример:

• BRCA мутации → рак
• ATM мутации → атаксија-телангиектазија
• Fanconi anemia genes → дефект во поправка на ДНК

Интеграција: како овие три групи гени работат заедно?

Репликација + сегрегација + рекомбинација = геномска стабилност

Во секој клеточен циклус:

• Репликаторните гени ја копираат ДНК.
• Рекомбинаторните гени ги поправат грешките/прекините.
• Сегрегаторните гени обезбедуваат правилна распределба на хромозомите.

Ако било која од овие групи е нарушена → се јавува геномска нестабилност, која е основа за стареење и канцер.

Заклучок

Репликаторните, сегрегаторните и рекомбинаторните гени претставуваат основни функционални групи гени кои го обезбедуваат опстанокот на клетката и стабилноста на наследниот материјал. Тие се клучни за нормален раст, развој и размножување. Нарушувања во нивната функција водат до сериозни биолошки последици како мутации, хромозомски абнормалности, генетски синдроми и канцер.

Теломери – структура, функција и значење за стареењето и болестите

1. Што се теломери?

Теломерите се специјализирани ДНК структури кои се наоѓаат на краевите на хромозомите и имаат улога да ги заштитат генетските информации при клеточната делба. Тие претставуваат повторувачки секвенци на ДНК (кај човекот најчесто TTAGGG повторувања), кои функционираат како „заштитни капачиња“ што го спречуваат оштетувањето и деградацијата на хромозомите.

Теломерите се комбинирани со специфични протеини кои формираат комплекс наречен shelterin, кој ја стабилизира теломерната структура и ја регулира нејзината интеракција со ензимите што учествуваат во репликацијата и поправката на ДНК.

2. Биолошка функција на теломерите

Основната функција на теломерите е да обезбедат:

• заштита на хромозомските краеви од деградација
• спречување на хромозомско спојување (end-to-end fusion)
• стабилност на геномот
• правилна репликација на ДНК
• контрола на клеточниот циклус и клеточната старост

Теломерите се клучни за одржување на геномската стабилност, а нивната дисфункција може да доведе до мутации, хромозомски аберации и канцерогена трансформација.

3. Теломерно скратување и клеточна делба

3.1. Проблемот на крајната репликација (End-replication problem)

При секоја клеточна делба, ДНК полимеразата не може целосно да го реплицира крајот на линеарната ДНК молекула. Ова се нарекува проблем на крајната репликација. Како резултат, со секоја делба, теломерите постепено се скратуваат.

Овој процес е природен и неизбежен дел од стареењето. Се смета дека теломерите се „биолошки часовник“ кој го мери бројот на можни клеточни делби.

3.2. Клеточна сенесценција и апоптоза

Кога теломерите ќе достигнат критично кратка должина, клетката го активира механизамот на сенесценција (биолошко стареење на клетката) или апоптоза (програмирана клеточна смрт). Ова е заштитен механизам кој спречува клетките со оштетен геном да продолжат да се делат.

4. Теломераза – ензим за обновување на теломерите

4.1. Што е теломераза?

Теломеразата е ензимски комплекс кој може да ја продолжува теломерната ДНК, додавајќи TTAGGG повторувања на краевите на хромозомите. Таа е составена од:

• TERT (telomerase reverse transcriptase) – каталитичка компонента
• TERC (telomerase RNA component) – РНК матрица која служи како шаблон

4.2. Каде е активна теломеразата?

Теломеразата е високо активна во:

• герминативни клетки
• матични клетки
• некои имунолошки клетки
• канцер клетки

Во повеќето соматски клетки, теломеразата е слабо активна или целосно неактивна, што доведува до прогресивно теломерно скратување со стареењето.

5. Теломери и стареење

Теломерното скратување се смета за еден од најважните биолошки механизми на стареењето. Со тек на време, теломерите стануваат сè пократки, што доведува до:

• намалена регенеративна способност на ткивата
• ослабен имунитет
• поголем ризик од хронични заболувања
• забрзано биолошко стареење

Теломерната должина често се користи како биомаркер за биолошка возраст, која може да се разликува од хронолошката возраст.

6. Фактори што влијаат на теломерната должина

Теломерната должина е резултат на комбинација од:

6.1. Генетски фактори

Некои лица природно имаат подолги теломери поради наследни варијации.

6.2. Оксидативен стрес

Оксидативниот стрес (слободни радикали) значително го забрзува скратувањето на теломерите, бидејќи теломерната ДНК е особено чувствителна на оштетување.

6.3. Хронична инфламација

Долготрајната воспалителна активност води до зголемена клеточна делба и оштетување на ДНК, што дополнително ги скратува теломерите.

6.4. Начин на живот

Неколку фактори се поврзани со пократки теломери:

• пушење
• дебелина
• недоволна физичка активност
• лоша исхрана (преработена храна, шеќери, транс масти)
• хроничен психолошки стрес
• недоволен сон

7. Теломери и психолошки стрес

Современите истражувања покажуваат дека хроничниот стрес може значително да го забрза теломерното скратување. Хроничниот стрес активира:

• зголемено лачење на кортизол
• воспалителни цитокини
• оксидативен стрес

Оваа врска е особено важна во психијатријата и психоневроимунологијата, бидејќи теломерната должина е истражувана кај:

• депресија
• анксиозни нарушувања
• посттрауматски стрес (PTSD)
• хроничен замор

8. Теломери и канцер

Теломерите имаат двојна улога во канцерогенезата:

8.1. Заштитна улога

Кратките теломери можат да предизвикаат геномска нестабилност и да поттикнат мутации.

8.2. Улога во бесмртноста на канцер клетките

Канцер клетките често ја активираат теломеразата, што им овозможува:

• неограничена клеточна делба
• избегнување на апоптоза
• одржување на бесмртна клеточна линија

Повеќе од 85–90% од туморите покажуваат висока теломеразна активност, што ја прави теломеразата потенцијална цел за антиканцер терапија.

9. Теломери и кардиоваскуларни болести

Скратените теломери се поврзуваат со:

• атеросклероза
• хипертензија
• срцева слабост
• мозочен удар

Механизмот се поврзува со хронична инфламација и оштетување на ендотелните клетки. Теломерната должина може да биде предиктор за ризик од кардиоваскуларни заболувања.

10. Теломерни синдроми и наследни заболувања

Некои ретки наследни состојби се резултат на дефекти во теломеразата или теломерните протеини. Овие заболувања се нарекуваат теломеропатии или теломерни синдроми, а вклучуваат:

• Dyskeratosis congenita
• апластична анемија
• идиопатска белодробна фиброза
• цироза на црниот дроб

Овие пациенти често имаат екстремно кратки теломери и забрзано стареење на ткивата.

11. Теломери и невродегенеративни болести

Теломерното скратување е истражувано во контекст на:

• Алцхајмерова болест
• Паркинсонова болест
• мултиплекс склероза

Резултатите не се секогаш конзистентни, но се смета дека воспалението и оксидативниот стрес играат значајна улога во невродегенеративните процеси преку теломерната динамика.

12. Може ли да се „продолжат“ теломерите?

Иако теломерното скратување е природен процес, некои интервенции можат да го забават:

12.1. Физичка активност

Редовното аеробно вежбање е поврзано со подолги теломери.

12.2. Медитеранска исхрана

Исхрана богата со:

• овошје и зеленчук
• маслиново масло
• риба
• јаткасти плодови
• антиоксиданси

се поврзува со намален оксидативен стрес и подобра теломерна стабилност.

12.3. Управување со стрес

Јога, медитација и психолошка поддршка можат да ја намалат воспалителната активност и да придонесат кон зачувување на теломерната должина.

12.4. Сон и циркадијален ритам

Недостатокот на сон е поврзан со забрзано теломерно скратување.

13. Теломерна должина како биомаркер

Теломерната должина може да се мери преку:

• qPCR
• Southern blot (TRF анализа)
• Flow-FISH
• NGS-базирани методи

Во клиничката пракса, мерењето на теломерите сè уште не е рутинска дијагностичка метода, но е важна во научните истражувања и кај сомневање за теломерни синдроми.