6. A kromoszómák replikációja; a genetikai információ átíródása és az RNS érés Flashcards
Mi a replikáció lényege?
A DNS szál szemikonzervatív megduplázódása az S fázisban (enzimesen katalizált)
Miből áll a sejtciklus?
Az osztódásra felkészítő interfázisból (G1, S, G2 fázisok), valamint az M-fázisból áll –> mitózis, majd pedig a citokinézis (a sejtplazma és sejtmembrán kettéválása)
Humán sejteknél meddig tart a replikáció?
A teljes ciklus harmada, azaz 8 óra / 24 óra
Szemikonzervatív replikáció
- A szülői DNS mindkét szála mintaként szolgál
- Replikációs origóból indul, 5’->3’ irányba, az A-T gazdag régiókból (két H-híd, könnyebben felnyitható)
- Replikációs buborék képződik (két replikációs villa közötti rész), két ellentétes irányba indul a szintézis a szülői szálon, DNS polimeráz segítségével (két irányba tágul a buborék - térben bidirekcionális replikáció)
Origó aktiválódás
Origó tüzelés:
1. Különböző időpontokban: korai (S elején) és késői (S végén) tüzelő régiók
(Ha egyszerre tüzelnének, 1 óra lenne az S-fázis, így 8 óra hosszú)
2. Iniciátor fehérjék aktiválják az origót, “engedély faktorok” is szerepet játszanak a tüzeléskor degradálódnak, így az origók csak egyszer tüzelnek
3. A fellazulás időigényes, míg a replikáció állandó sebességű
Mikor képződnek nukleoszómák?
A replikáció alatt már tekeredik is a hisztonfehérjékre a DNS, az S-fázis alatt –> ilyenkor ahogy a DNS is, ezek száma is megduplázódik a megfelelő feltekeredéshez
A DNS vezető és követő szálának szintézise
Egy replikációs villában található belőlük egy-egy:
- Vezető szál (folyamatos szintézis): a polaritás szerinti szintézis irány megegyezik a villa nyílásának irányával, azaz a villa nyílásával együtt halad a DNS-polimeráz
- Követő szál (darabos szintézis): a DNS-polimeráz megvárja, amíg a villa jobban kinyílik, ugrik egyet (a villa széléhez), és az ellentétes irányban építi a szálat –> Okazaki fragmentumok, ezek később egyéb enzimek segítségével kapcsolódnak össze
DNS hibajavítás
A DNS-polimeráz önkorrekcióra képes: 3’→5’ exonukleáz aktivitása is van, ami azt jelenti, hogy képes kihasítani az általa közvetlenül az előző lépésben beépített hibás bázist, mielőtt folytatná a replikációt
Miért fontos az egyirányúság a DNS hibajavításánál?
Mivel egy nukleotid az 5’ végén lévő trifoszfátból nyert energiával épül be (pirofoszfát elhidrolizálódik, kialakul a foszfodiészter kötés a segítségével)
–> Ha az irány fordított lenne, a trifoszfát a következő beépülő nukleotidnak tartogatná az energiát –> hibajavításnál a kivágágódott hibás nukleotid után más már nem tud beépülni, mivel a pirofoszfát energiáját már felhasználtuk –> ez gátolná a szintézist
Sejtfúziós kísérlet a re-replikációval kapcsolatban
Kutatók sejteket fúziónálva vizsgálták a partner sejtek citoplazmáinak hatását egymás sejtmagjaira
- G1 és S fázisú sejtek fúziója: gyorsan beinduló DNS szintézist eredményezett a G1 fázisú sejtmagban
- S és G2 fázisú sejtek fúziója: DNS szintézis nem indult a G2 fázisú sejtben
–> Következtetés: “engedély faktorok” indítják a replikációt –> korábban tüzelt origót replikációs gátlás alatt állnak, az engedély faktorok degradálódnak a replikáció során
Transzkripció lényege
A kétszálú DNS felnyílik, és a kódoló templát száláról egyszálú RNS-átirat készül a sejtmagban –> Nem másolat, mert az RNS-ben dezoxiribóz helyett ribóz van, és Timin hellyett Uracilt tartalmaz
–> Nincs önkorrekciós mechanizmus: így kb. 20-szor gyorsabb a replikációnál
Transzkripció folyamata
- A promóterekhez kapcsolódik az RNS-polimeráz enzim (promóterek erőssége befolyásolja a transzkripció gyakoriságát és az expresszió szintjét is)
- Felnyílik a kettős hélix (transzkripciós buborék), vegyes hélix (heteroduplex, RNS+DNS) keletkezik a trifoszfát energiájával beépülő nukleotidokból az RNS polimeráz segítségével.
- Mögötte az RNS leválik, a DNS szálak összekapcsolódnak
RNS-polimeráz enzimkomplexek
- RNS-polimeráz I. (rRNS szintézise)
- RNS-polimeráz II. (mRNS szintézise)
- RNS-polimeráz III. (tRNS szintézise)
Eukarióta RNS érése (splicing)
Az éréshez fontos a transzkripció és transzláció elválasztása, a sejtmaghártya
- A primer átirat mozaikos (hnRNS, heterogén nukleáris RNS), exonok és intronok vannak benne, mint a DNS-ben, amiről készült
- Az mRNS intronjai és exonjai határát felismeri a splice-szóma (fehérjék és RNS-ek komplexe), még a sejtmagban kivágja az intronokat, az exonokat összeilleszti
- Sapka: az mRNS 5’ végére, fordítottan, metilezett guanin nukleotidból áll (5’-5’ foszfodiészter kötés)
(sapkázó metil-transzferáz az RNS-polimeráz II.-n van csak)
Farok: az mRNS 3’ végére kerül, kb.: 100-200 nukleotidból, poliadeninből áll - Az érett mRNS a nukleáris pórusokon keresztül a citoszolba jut, itt a riboszómák felismerik az 5’ véget, magukhoz kapcsolják elindítva a transzlációt
A sapka és a farok funkciója (RNS érés)
- Védik az mRNS-t a degradációtól
- Megakadályozzák, hogy térszerkezete alakuljon ki
- Lehetővé teszik a nukleáris exportot
- Később a riboszómákkal való interakcióban játszanak szerepet
Mi jellemző az rRNS génjeire?
- Egyes kromoszómák végeinek közelében találhatók meg, sokszoros tandem ismétlődésekben
- Erős promóterekkel rendelkeznek ezek a gének, tehát jelentős az expressziójuk
- Nem mozaikosak (nincsenek intronok bennük)
Riboszómák létrejöttének folyamata
- Prekurzor átirat képződik az rRNS-génekről
- Ehhez hozzáépülnek a riboszómás fehérjék olyan egyéb fehérjékkel együtt, amelyek később háromfelé darabolják a prekurzor RNS-t
- -> mindez az rRNS gén mentén történik, az RNS polimeráz I. enzimek sűrűn követik egymást, így kialakul az elektronmikroszkópban látható ún. karácsonyfa struktúra
–> feldarabolódó RNS-ek (nagy alegység) és kapcsolódó r-proteinek (kicsi alegység) komplexe: riboszóma alegység –> kijutnak a citoszolba –> a citoszolban összeállnak kész riboszómává, ha felismernek egy mRNS-t
Nukleólusz létrejötte
Azok a kromoszómák, amelyeken rRNS-gének vannak, közel rendeződnek el egymáshoz a sejtmagban
Nukleólusz felépítése
Nincs membránja, az rRNS gének, a képződő riboszóma egységek (RNS és fehérje) és az RNS polimeráz komplexei közötti kölcsönhatások tartják össze (lokális szintézis erősítés)
Nukleólusz felbomlása
A mitózis kezdetén a nukleólusz megszűnik, hiszen leáll az RNS szintézis és az rRNS-t kódoló kromoszóma végek is kondenzálódnak (másodlagos befűződések).
A mitózis befejeződésékor újra képződnek a nukleóluszok is az új sejtmagokban.
Fő pontok
- A replikáció lényege
- Miből áll a sejtciklus? (interfázis: G1 S G2 és M és citokinézis)
- Humán sejteknél a replikációs idő
- Szemikonzervatív replikáció, origó tüzelések (korai és késői, inicátor f. és engedély faktor) –> sejtfúziós kísérletek a re-replikációval kapcsolatban (nincs újratüzelés)
- DNS vezető és követő szálának szintézise
- DNS hibajavítás és az egyirányúság fontossága ebben
- Transzkripció lényege és folyamata
- RNS-polimeráz enzimkomplexek
- Eukarióta RNS érése, splicing
- Sapka és farok funkciója
- rRNS génjeinek jellemzői (erős expresszió, nem mozaikos, DNS szálak végén tandem ismétlésben néha)
- Riboszómák létrejötte
- Nukleólusz létrejötte, felépítése (rRNS gének, riboszóma alegységek, RNS polimeráz) és felbomlása
