Cellbiologi Flashcards
Vilken är DNA:ts minsta funktionella enhet och vad består den av?
Nukleosomen. Består av en central oktomer (2xH2A, H2B, H3 och H4) som inringats av DNA och länkats ihop med andra nukleosomer (via linker- DNA).
Vilka metoder kan cellen använda för att byta ut histonkomponenter och vad har detta för konsekvens?
Histondelar kan bytas ut av chaperoner och chromatin-remodelling complex (ATP-beroende). Detta kan ha konsekvenser för DNA:ts förpackning som ett resultat av olika komponenters interaktion med DNA:t. På så sätt kan specialiserade histonkomponenter adderas.
Vad är eukromatin och heterokromatin, och vad har de för konsekvens för DNA:t?
Eukromatin - löst uppackat, “vanligt” DNA. Kan uttryckas som gensekvenser.
Heterokromatin - tätt packat, “tystat” DNA. Bildas ex. på den andra X-kromosomen under X-silencing hos kvinnor.
På vilka sätt kan histonen modifieras och var på histonen sker dessa förändringar?
Sker på histonsvansarna. Dessa kan ex. metyleras eller acetyleras, för att därigenom stänga respektive öppna DNA och förändra dess uttryck och tillgänglighet.
Hur sprids kromatinmodifikation (ex heterokromatin, metylering) jämtmed strängen?
Många modifikationer använder s.k. “reader-writer-complexes” för att spridas längs DNA. Dessa komplex svarar på en specifik sekvens (reader) och har även själva förmågan att applicera samma sekvens på nästföljande histon (writer).
På så sätt kan ett komplex docka med en histon och kontinuerligt sprida samma modifikation längs hela strängen.
Leder ex. till position effekt variegation, den autonoma spridningen av heterokromatin.
Samma mekanism kan också användas för att ta bort modifikationer.
Barriärprotein stoppas modifikation av hela strängen.
Hur ärvs DNA-modifikationer?
Histoner kan själva modifiera närliggande histoner och därmed skapa “docking-sites” för proteiner. Möjliggör återbildandet av ett modifieringsmönster efter mitos.
Vad är en copy number variation (CNV) och single nucleotide polymorphism (SNP)?
CNV - Duplikation eller deletion av en stor bit DNA. Kan skapa nya gener eller leda till sjukdomskänslighet.
jmfr med
SNP - en variation i en enda nukleotid som återfinns hos minst 1% av befolkningen.
Ex. hur skapas nya gener?
Via genduplikation av funktionellt DNA-segment. “Används” av evolution för att skapa större variation i pop.
Varför behöver DNA-polymeras använda sig av primers medans RNA-polymeras klarar sig utan?
DNA-polymeras behöver en “mall” som dess exonukleas kan använda för att jämföra nyinkopplat DNA med. Viktigt för att undvika mutationer.
RNA behöver däremot inte vara lika icke-muterbart som DNA, då en mutation inte kan orsaka särskilt stora skador jmfrt med DNA.
.Varför kan DNA bara syntetiseras i 5-3´riktning?
Sker som ett resultat av DNA-basernas struktur. Sekvensen måste syntetiseras i 5-3 för att fosfatgrupperna ska vara korrekt placerade, dvs. för att den spjälkningsbara fosfatgruppen skall komma från den adderade basen och inte den redan syntetiserade strängen (behövs för att möjliggöra borttagning av baser).
.Vilka komponenter ingår i replikationsmaskinen?
Primas - syntetiserar primers på lagging strand i form av okazakifragment.
Ligas - “limmar ihop” lösa DNA-fragment.
Clamp-loaders - syntetiserar loading clamps som håller fast polymeraset mot strängen. Krävs bara en clamp för leading strand men en ny clamp för varje okazakifragment i lagging strand. Appliceras via ATP-hydrolys.
Helikas - använder ATP-hydrolys för att bryta upp DNA-strängar.
Single-Strand Binding Protein/SSBP - appliceras på fria strängar för att förhindra att de klumpar ihop sig.
Topoisomeras - klipper upp DNA-strängen framför helikaset, förhindrar “supercoils”.
Hur åtgärdas replikationsfel i cellen?
Ett strand-directed mismatch repair system identifierar illasittande icke-komplementära baser genom att granska utsidan av DNA-skelettet. Görs bl.a. av proteinen MutS och MutL.Känner igen ny sträng via icke-ligerade “nicks”.
Var och hur påbörjas replikation?
Görs i ORigin-of-Replication-komplex (ORC-komplex). Involverar ett ORC-komplex som binder till DNA:t vid origin-sekvenser och i sin tur attraherar cdc6 och det helikas-transporterande cdt1.
När S-cdk:er aktiverar replikation avfyras de laddade helikaserna från ORC-komplexet, som i sin tur fosforyleras för att göras obrukbart. Återaktiveras under G1-fasen. Detta förhindrar att sekvensen replikeras mer än en gång per cellcykel.
Vilka protein adderar histoner till det nysyntetiserade DNA:t?
Görs av chaperonprotein.
Vad är telomerer, vad är deras funktion och hur fungerar de?
Telomerer är DNA-syntetiserande protein vars uppgift är att förlänga DNA-strängen runt dess ändar. Detta förhindrar DNA-förlust som annars sker när polymeraset inte kan syntetisera DNA på de allra sista baserna, vilket i sin tur förhindrar polymerasbindning och DNA-syntes av dessa.
Skapar en “t-loop” som attraherar shelterin och ytterligare skyddar sekvensen.
Innehåller en inbunden RNA-sekvens som mall för det nya DNA:t.
Telomerasfunktion och telomerlängd är olika för olika celler och gör vissa celler, ex stamceller, i princip odödliga.
Vad innebär deaminering och depurinering?
Depuringering är en typ av DNA-skada där nukleotidens puringrupp försvinner, vilket neutraliserar basen helt och omvandlar det till en “tom lucka”.
Deaminering är istället en spontan avgivning av en av basens amingrupper. Leder istället till att basen ändrar karaktär, C blir t.ex. U. En av anledningarna till att DNA har T istället för U. Annars skulle deaminerat C aldrig kännas igen som onaturlig.
Vilka metoder har cellen för att reparera en eller ett enstaka felaktiga baser?
Två primära metoder - base excision och nucleotide excision repair.
Base excision - 1. Den felaktiga basen identifieras av glykosylaser som hydrolyserar och stöter ut basen.
- Ett endonukleas klipper bort nukleotidskelettet.
- Ett polymeras reparerar hålet och ett ligas limmar ihop de uppklippta kanterna.
Nucleotide excision - Görs på större fragment. Ex om en dimer skapats mellan två baaser. Identifieras av ett komplex som skannar DNA-ytan.
- Excision nuclease klipper upp strängen.
- Helikas transporterar bort fragmentet.
- Polymeras identifierar hålet och reparerar. Ligas limmar ihop.
.Vad är translesion polymeras och vad är deras funktion?
De är en grupp av “nödprotein” som reparerar skador på DNA-strängen under replikation om en bas har skadats. Gör en gissning på hur basen sett ut ursprungligen.
Vad är homolog respektive icke-homolog reparering av dubbelsträngsbrott?
Icke-homolog: Strängarna fångas upp och förs samman av ett MRN-komplex. Ligas attraheras och limmar ihop kanterna. Dna-baserna som förlorades under brottet förblir för alltid förlorade. Endast få baser uttrycker gener, gör förluster ofta oviktiga. Vanligaste sättet att reparera dubbelsträngsbrott.
Homolog:rekombination sker framförallt under S-fasen, dvs under replikation. Görs genom att ett exonukleas äter upp 5’ ändar av trasig sträng, lagging strand “invaderar” sin systerkromatid och använder dennas leading strand som mall för att syntetisera förbi den trasiga biten i originalsträngen. Lagging strand förenas sedan med sin ursprungliga sträng och används som mall för leading strand. Rad51 är en av proteinen som genomför denna process.
Homolog rekombination kan även användas för att utbyta DNA under meios. Skapar holliday junctions som klyvs. Ex Spo11 och Mre11 inblandade.
Vad innebär “loss of heterozygodity”?
Att fel (parental) kromosom används som ritning för homolog rekombination. Kan leda till förlust av könsspecifika gener.
Hur initieras DNA-transkription? Vilka protein är inblandade?
En rad olika transkriptionsfaktorer är viktiga för transkription-initiering. TBP på TFIID identifierar TATA-boxen och attraherar i sin tur TFIIB som attraherar en rad olika faktorer, framförallt TFIIH och polymeraset. TFIIH fosforylerar polymerassvansen och fungerar som ett helikas och bryter upp strängen.
TFIID inducerar även en konformationsändring i DNA:t vilket är vad som attraherar de andra faktorerna.
Även en rad olika andra protein behövs: histonmodifierande, kromatin-remodelling och en mediator. Enhancersegment kopplade till aktivatorer som påverkar mediatorn.Möjliggör flera kontrollpunkter för samma gen via reguljatoriskt DNA.
.Vilka typer av posttranslationell modifiering genomgår det nysyntetiserade RNA:t?
G-capping; addering av modifierat, trifosfatkopplad guanin med metylgrupp.
Polyadenylering: addering av hundratals adenosinbaser i poly-A-svans.
Addering av ytterligare signalsekvenser, “postlappar”, för att ta sig igenom nukleosomala porkomplex.
Hur genomförs splicing?
Görs av small nucleotide RNA (sNRNA) protein (snRNP, snirps). Fem stycken; u1, u2, u4, u5, u6.
Dessa känner igen tre viktiga punkter i DNA:t, en branch point-A, en GU-site vid intronstart och en AG site vid intronslut.
- BBP och U2AF binder till branchpoint-A. U1 binder till GU.
- BBP/U2AF byts ut mot U2.
- U4, U5 och U6 binder som en triple-snirp vid U2. Attraherar U1 och dess RNA. skapar begynnande lariat.
- U1 avges tillsammans med U4. Branchpoint genomför attack på GU. Vi har nu ett “lasso” - lariatet.
- Lariat avges tillsammans med snRNPs, dessa kan återanvändas. senare.
Vilka förändringar i RNA-sekvensen kan leda till felaktig splicing?
En rad olika förändringar kan ske. En förändring på en av sekvenserna som spliceosomen letar efter kan leda till att ett exon missas och spliceas bort, att ett intron registreras som ett exon och får vara kvar.
.Hur avslutas RNA-transkription?
Termineringsfaktorer, bl.a. CPSF och CstF binder in till strängen och PAP uppmuntrar adderingen av skyddande poly-a-binding proteins.
Andra faktorer adderas för att möjliggöra transport genom nukleärt porkomplex. Cap Binding Protein skyddar 5’.
Vad innebär wobble?
Att vissa tRNA-molekyler kan kopplas till flera olika kodon, dvs syntetisera samma aminosyra ur en rad olika “inputs”. Görs genom att tredje nukleotiden är mer tillåtande för variation, kan “wobbla”.
.Hur kopplas tRNA-molekyler till respektive aminosyror?
Genom aminoacyl-tRNA-syntetaser. Finns en för varje aminosyra, alltså 20 totalt. Registrerar dock flera tRNA-molekyler pga wobble. Känner av kodonsekvens. ATP-krävande reaktion.
Har en sekundär editing site som känner av felkopplade aminosyror och hydrolyserar bort dessa.
.Hur genomförs DNA-translation?
Ribosom har 4 sites - EPA och mRNA-site. mRNA åker genom ribosomen och attraherar tRNA som fixeras till kodon. Adderas i A och rör sig mot P och E. Peptidyltransferas överför aminosyrakedja från P till A. ribosom rör sig nu och A blir till P. P blir till E och “tom” tRNA skjuts ut. Korrekt bindning uppmuntras via kinetisk proofreading via GTP-beroende elongeringsfaktorer. Mot slut av kedjan binder UAA, UAG eller UGA in release faktor vilket har vatten istället för aminosyra och hydrolyserar kedja, friger den och frisäätter ribosomala enheter.
Hur initieras RNA-translation?
itRNA bundet till liten subenhet känner igen AUG på en mogen RNA-kedja. Kopplad till initieringsfaktorer, bl.a. elF2. När korrekt sekvens identifieras adderas stor subenhet och första aminoacyl-tRNA kan adderas. Translation kan nu påbörjas.
Hur uppnår protein korrekt folding?
Protein försöker alltid att uppnå en konformation som är mest energineutral. Detta innebär att hydrofoba aminosyror undviker vatten och riktar sig inåt medans hydrofila veckas utåt. Protein hålls ihop av icke-kovalenta bindningar vilket innebär att vissa delar naturligt attraheras av andra delar av proteinet.
Många protein får även hjälp av speciella chaperoner som känner igen sekvenser och veckar proteiner. Kan antingen återfinnas i form av “fria” chaperoner (ex hsp70) eller “barrel” chaperoner (ex hsp60).
Dessa känner även till och rättar till icke-korrekt foldade proteiner.
Folding uppmuntras även av annan icke–kovalent modifikation, ex. glykosylering, fosforylering, acetylering. Alla förändrar den mest optimala konfigurationen och uppmuntrar därför annan form.
Felveckade protein förstörs i proteasomer via ubiquitin.
.Vilka typer av reglering kan cellen använda för att påverka vägen mellan DNA och aktivt protein?
- Transkriptionskontroll av vilka gener som transkriberas (via reguljerande DNA, enhancers, suppressors, transkriptionsreguljatorer)
- RNA processingkonroll av vilka mRNA som får genomföra komplett posttranskriptionell modifikation.
- Transportkontroll över vilka mRNA som över huvud taget får transporteras ut ur nukleus.
- Translationell kontroll över vilka som får translateras.
- Degradationskontroll genom att förstöra vissa mRNA-molekyler (ex APC, miRNA).
- Proteinaktivitet av vilka protein som får vara aktiva eller inte (görs med fosforylering/defosforylering).
Vad är transkriptionsreguljatorer?
Proteiner (ofta dimers) som känner igen specifika DNA-sekvenser (cis-regulatory sequences) och binder in till dessa för att antingen underlätta eller försvåra bindandet av RNA polymeras och transkription (ex activators o repressors kopplade till mediatorer under transkription). Kan kombineras modulärt med varandra och därmed känna igen ett stort antal olika sekvenser och reguljera dessa.
Kopplas med ickekovalenta bindningar.
Använder sig av “nucleosome breathing” för att koppla till annars svåridentifierat DNA under rätt tillfälle.
Hur kommer det sig att en transkriptionsreguljator kan påverka flera sekvenser samtidigt?
Då reguljatorerna är modulära möjliggör detta en enda sekvens att binda till flera olika andra reguljatorer och därmed kunna påverka transkriptionen av flera gener samtidigt (jmfr vanligast bit i lego).
Möjliggör exempelvis celldifferentiering/cellminne och makroförändringar genom adderingen av endast en reguljator (flugor med ben på huvudet).
Begränsas av insulators.
Hur kan transkriptionsreguljatorer påverka kromatinstrukturen?
Förutom att direkt binda in till promotorer och deras mediatorer (vilka kan vara dolda i svårtillgängligt DNA) kan reguljatorer även attrahera histonmodifikation/kromatin remodelling för att acetylera, metylera sekvenser och därmed förändra deras uttryckshalt.
.På vilka sätt kan aktivatorer/repressorer förändra genuttryck?
Aktivatorer - attrahera andra reguljatorer, attrahera polymeras, frisätta polymeras från start och paus.
Repressorer - Kompetetiv binding, masking, direct interaktion, kromatin remodelling, deacteylering, metylering.
