3 - replikacija DNA Flashcards
princip replikacije DNA
- enak v vseh treh domenah (bakterije, arheje in evkarionti) - nekaj razlik, enaka zanesljivost, semikonzervativnost (pol starega pol novega), replikacijski mehurček (iz 2 vilic)
- 3 stopnje: INCIACIJA, SINTEZA DNA, TERMINACIJA
kateri so prekurzorji za sintezo DNA
dATP, dGTP, dCTP, dTTP
nastanejo iz ribozanukleozid difosfatov s pomočjo ribonukleotid reduktaze in kinaze
npr. GDP /ribonukleotid reduktaza) -> dGDP (kinaza) -> dGTP
kako nastane dTTP
UDP (RIBONUKLEOTID REDUKTAZA) -> dUDP (kinaza) -> dUTP (fosfataza) -> dUMP (timidilat sintetaza) -> dTMP (kinaza) -> dTTP
encimi in proteini pomembni pri replikaciji
DNA polimeraza: sinteza v smeri 5-3
primaza: sinteza RNA začetnega oligonukleotida 10-12bp
DNA ligaza
pomožni proteini
razlike v replikaciji med P in E
P: neprekinjeno tekom rasti, en ORI
E: samo v S fazi interfaze, več ORI mest, hitreje poteka
kdo je odkril semikonzervativen mehanizem podvajanja DNA
Meselson in Stahl.
POSKUS: parentalno DNA sta gojila na težkem dušiku in jih potem prenesla na gojišče z običajnim dušikom - ena stara ena nova veriga -> v drugi generaciji je ena mešana druga z iztopom
po prvi delitvi en hibrid med težko in lahko verigo
polimerizacija nukleotidov
nova veriga nastaja v smeri 5-3 z dodajanjem komplementarnih dNTP. potrebuje prosto 3’OH skupino - tam poteče sinteza dveh nukleotidov (fosfodiesterska vez) s pomočjo ligaze
replikacijske vilice - encimi, zgradba
topoizomeraza: odstrani superzvitje
helikaza: odpira verigo
SSB proteini: stabilizirajo enojno verigo
primaza: naredi začetni oligonukleotid
DNA polimerza: sinteza nove verige - eksonukleazna aktivnost
ligaza: poveže sosednja nukleotida s fosfodiestersko vezjo
imamo vodilno in zastajajočo verigo. na zastajajoči verigi nastajajao Okazakijevi fragmenti in tam je potreben začetni olig
helikaza
iz več podenot
odpira dvojno vijačnico
primaza
naredi začetni oligonukleotid (10-12bp) na zastajajoči verigi - RNA polimeraza
dušikove baze
purina (2 obroča): A, G
pirimidini: U, T, C
dvosmerno podvajanje
skica
DNA polimeraze pri bakterijah
l: odstranitev in zamenjava začetnega oliga (zapolni verzel)
ll: popravljanje DNA, začne podvojevanje ki je bilo ustavljeno zaradi poškodb
lll: podaljševanje verige
lV: popravljanje
V: popravljanje
DNA polimeraze pri sesalcih
- klasične:
alfa- sinteza zastajajoče verige
beta- popravljanje napak
gama- sinteza vodilne verige
epsilon- popravljanje napak - error prone: v imunskih celicah
- reverzna transkriptaza: sinteza DNA na osnovi RNA matric
primerjava podvajanja P in E
hitrost, število ori, dolžina replikona, dolžina OF
HITROST:
p- 1000 nukleotidov/sekundo
e - 500-5000 na minuto
ŠTEVILO ORI
P: 1
E: več tisoč
DOLŽINA REPLIKONA
P: dolžina celega kromosoma
E: 20.000 do 300.000bp
DOLŽINA OKAZAKIJEVIH FRAGMENTOV
P: 1000-2000 nu
E: 100-200 nu
proteini vpleteni v replikacijo DNA pri E.coli
DnaA: iniciatorski protein, nastanek primosoma
DnaB: DNA-helikaza
DnaC: dostavi DnaB v replikacijski kompleks
SSB: stabilizacija enojne verige
primaza: sinteza začetnega oliga
ligaza: lepljenje DNA - fosfodiesterska vez
giraza: superzvitje
biokemijske lastnosti evkariontskih polimeraz
alfa: jedro, nizka procesivnost, visoka zanesljivost, replikacija
beta: jedro, nizka procesivnost in zanesljivost, popravljanje
gama: mitohondrij, visoka procesivnost in zanesljivost, replikacija
delta: jedro, visoka procesivnost in zanesljivost, replikacija, popravljanje
epsilon: jedro, visoka procesivnost in zanesljivost, replikacija, popravljanje
popravljanje napak (proof reading)
popravljanje neujemanja
- vgrajen napačni nu zaradi tavtomerije, nepravilnega parjenja
- spremeni se konformacija DNA
primaza dela več napak ker nima eksonukleazne aktivnosti
popravljane neujemanja: se zgodi če imamo dva nukleotida, ki nimata me sabo ustreznih vodikovih vezi. med njima ni popolne vzporednosti in pride do strukturnega neujemanja. to zazna protein MUT, ki preko hemimetilacije loči katera baza je prava. vklopijo se helikaza in bralec MUT-H (tudi endonukleaza). ta zazna metilirane baze in povzroči da se od mesta metilacije do napake vsa DNA izreže.
frekvence napak
polimeraza lll naredi 1 napako na 105 nu
popravljanje odstrani 99% napak
popravljanje neujemanja še dodatnih 99% ostalih napak
po replikaciji je po popravljanju v povprečju 1 napaka med 10^10 nu
… 1 od 2000 potomk ima 1 napako v DNA
frekvence napak če ni popravljanja
če ni popravljanja ima 1 od 20 potomk 1 napako v DNA
če ni niti popravljanja neujemanja ima vsaka potomka 50 napak
problemi podvajanja
problem replikacije je krajšanje kromosoma. ko se RNA začetni olig odstrani imamo izgubljeno zaporedje. encim telomeraza dodaja telomerna ponavljajoča se zaporedja na konce kromosomov in s tem prepreči krajšanje pri vsakem podvajanju
linearni kromosomi bakterij
pri rodovih Streptomyces, Borrelia in Rhodococcus
replikacija arhej
podobna podvojevanju E DNA
encimi podobni E
eno ali več ORI mest
struktura ORI: ORB-DUE-ORB
due- at bogata mesta
orb- origin recognition box - vezava proteinov, ki prepoznajo ori
iniciatorski proteini podobni E
povzetek: razlika med P in E/A
P: kromosomska DNA –> razprtje verige –> vezava helikaze
E/A: kromosomska DNA –> vezava helikaze –> razprtje verige
