Dag 4 - Replikation, transkription och translation Flashcards
Förklara detaljerat hur förkortning av telomerer uppkommer i samband med celldelning. Vilken konsekvens får telomerförkortningen om den går tillräckligt långt?
DNA replikeras med hjälp av DNA-polymeras. Eftersom syntesen endast kan ske i riktningen 5’ -3’ blir den olika för de båda dottersträngarna. Den ena strängen (leading strand) kan replikeras fullt ut. På den andra strängen (lagging strand) behövs RNA primers som bidrar med en hydroxylgrupp som polymeraset behöver. Från den punkt där den yttersta primern släpper finns ingen möjlighet för polymeraset att syntetisera nytt DNA och konsekvensen blir att den ena strängen inte kan replikeras fullt ut vid änden. Om telomerförkortningen går tillräckligt långt induceras senescens, vilket innebär att cellen inte längre kan dela sig. Om inte telomerförkortningen motverkas (genom telomeras) finns det därmed en gräns för hur många gånger en cell kan dela sig
Proteinsyntesen delas ofta in i tre steg. Beskriv vad som sker i dessa tre steg.
Beskrivning av translation eller transkription och translation är korrekt svar.
En peptidbindning mellan två aminosyror sker per sekund på ribosomen. Hur kan denna process vara så effektiv och snabb?
Ribosomen är ett enzym och har fyra bindningssites för RNA: en för mRNA och tre för tRNA (E, P, A). Dessa specifika bindingssites gör att aminosyrorna kommer nära varandra så att en reaktion kan ske, och genom interaktioner med den aktiva ytan fås förskjutningar av elektroner i substratens kovalenta/elektronpar bindningar så att vissa bindningar försvagas och nya kan bildas.
Proteinsyntesen är energikrävande process. Förklara med egna ord varför det är en energikrävande process och hur energin som krävs tillförs reaktionen
Proteinsyntesen handlar inte bara om att koppla ihop aminosyror till en polypeptid, utan om att koppla ihop aminosyror i en unikt specificerad sekvens. Energitillförsel behövs för att skapa peptidbindningen, men framför allt åtgår mycket energi för att säkerställa att polypeptiden får korrekt sekvens påaminosyrorna.Energin kommer ytterst från ATP, där ATP, GTP, CTP, UTP hydrolyseras i samband med syntesen av ett specifikt mRNA (som dessutom processas under energiförbrukning). ATP hydrolyseras för att koppla rätt aminosyra till rätt tRNA, och korrekt hopkoppling avrätt aminosyror på ribosomen kräver hydrolys av GTP, liksom förflyttningen av mRNA på ribosomen för att kunna ta emot nästa inkommande aminosyra-tRNA.”
Beskriv vad som kännetecknar autosomalt recessivt och autosomalt dominant nedärvningsmönster. Illustrera gärna med pedigree.
AD: Det räcker att ha en sjukdomsallel för att utveckla sjukdomen. Om en förälder är sjuk har 50 % av barnen sjukdomen, ett sjukt barn har en sjuk förälder. Sjukdomen uppträder i varje generation, lika fördelat mellan könen
AR: Man måste ärva sjukdomsallel från båda föräldrarna för att bli sjuk, dvs båda föräldrarna till sjuka individer är (minst) bärare. Hälften av syskonen till sjuka individer är bärare. Vanligt vid ingifte. Jämn könsfördelning. Egenskapen hoppar ofta över generationer.
Beskriv några typer av mutationer som kan förekomma i en gen och hur de olika mutationerna påverkar proteinets funktion
Missense mutation: nukleotidutbyte som förändrar den genetiska koden så att aminosyran byts ut. Kan, men behöver inte, påverka proteinets struktur och funktion. Nonsensemutation: nukleotidutbyte som resulterar i att den genetiska koden förändras till ett stoppkodon som ger ett trunkerat (förkortat) protein. Tyst (silent) mutation: nukleotidutbyte som inte förändrar den genetiska koden och därmed inte proteinets struktur och funktion. Basparsutbyten i donator/acceptor sekvenser kan påverka splicing som gör att translationen av ett helt exon uteblir eller att cellen betraktar introner som exoner och läser den genetiska koden in i intronet. Insertion /deletion av ett antal baspar som inte är delbart med tre, resulterar i sk frame shift (läsramsförskjutning) mutationer och dessa resulterar vanligen i prematura stoppkodon. Nukleotidförändringar i promoter region kan förändra interaktion mellan transkriptionsfaktorer och DNA ochpåverka det kvantitativa uttrycket av en gen. Copy number variations: dupliceringar eller deletioner av gener eller många baspar kan förändra gendosen och på så sätt i kvantitativa termer resultera i över/underuttryck av gener.
Ge exempel på vilken funktionell betydelse alternativ splitsning kan ha
Samma gen kan ge upphov till en mängd proteiner. Med hjälp av regulatoriska proteiner kan olika varianter komma till uttryck i olika celler/vävnader. Viktigt för evolutionen av nya proteiner.
Vad avgör var i pre-mRNA splitsningen sker generellt sett? Beskriv några egenskaper av betydelse för detta!
Sekvenserna vid exon/intron-och intron/exon-gränserna, en adenin-innehållande intronsekvens som behövs för att intronet ska kunna klyvas bort (branch point), SR-proteiner som binder till exonsekvenser och som kan underlätta för snRNPs att hitta intron/exon-gränserna. Kromatinstrukturen tros också kunna påverka splitslingen genom att splitsosomen kopplas på pre-mRNAt i nära anslutning till det transkriberade DNAt. De två senare faktorerna krävs inte för full poäng om betydelsen av de nämnda sekvenserna i pre-mRNA för klyvningsprocessen beskrivs på ett klart sätt.
Beskriv mekanismerna för att varje del av DNA replikeras
Replikationen utgår från flera bestämda positioner i DNA (origins of replication) och
utbreder sig i båda riktningarna. Replikationen kräver aktivt DNA-helikas som öppnar upp
DNAt. Innan S-fasen inleds är inaktivt helikas vid utgångspositionerna bundet till ett
proteinkomplex (ORC), och tillsammans utgör de ett prereplikativt komplex. S-cdk och andra
kinaser aktiverar DNA-helikaset, varvid DNAt öppnas och replikationen kan ske. Även om
ORC finns kvar i utgångspositionerna kan inte DNA-helikas på nytt rekryteras dit och bilda
ett nytt prereplikativt komplex så länge S-cdk uttrycks, dvs ORC (m fl proteiner) är inaktiverat
av S-cdk.
På vilket sätt kan P53 påverka cell-cykeln vid DNA-skada?
P53 kan inducera transkription av gener som kodar för cyklin-beroende-kinas-inhibitorer.
Vad krävs för att en nysyntetiserad polypeptidkedja ska hamna i Endoplasmatiskt reticulum?
Att polypeptidkedjan har en signalsekvens.
När generna transkriberats till ett primärt och därefter till ett moget mRNA, translateras mRNA vid ribosomen till protein. Redogör så noggrant du kan för hur ett mRNA översätts till ett protein.
Initiering. Till cap delen på mRNA molekylen binds bl a eiF4E och andra initieringsfaktorer liksom 40S ribosomenheten och Met-tRNAi (används vid initiering, men inte vid elongering). Därefter ”scannas” mRNA (komplexet rör sig längs mRNA) tills den stöter på AUG (startcodon) som är del i en10 nt lång ”startsekvens”. Därefter associerar 60S ribosomdelen och elongering kan starta
Elongering. En aminacyl tRNA som har en komplementär (till mRNA ) muleotidtriplett med motsvarande aminosyra kopplad till 3 ́änden av tRNA kedjans socker kommerini 60S ribosomens A-site och aminosyran överförs till den växande proteinkedjans i ribosomens P-site och den deacetylerade tRNA förflyttas till P-site när 60Sribosomen rör sig ett triplettstegoch därefter till ett E-site varifrån den lämnar ribosomen.. Whobbling hypotesen innebär att de två första baserna är viktigast för att bestämma codonet.
Terminering. Termineringscodon känns igen av proteiner (ej av aminoacyl tRNA) s k releasing factors som strukturellt påminner om elongation factorproteinet (EF-tu) som associerar med tRNA för att passa in i A-site. Och frigör proteinet och hela ribosom komplexet dissocierar.
DNA/gener finns lokaliserade på två olika platser i cellen, cellkärnan och mitokondrien, och har lite olika egenskaper. Ange de viktigaste egenskaperna som skiljer DNA/ gener i cellkärnan och i mitokondrierna
Mitokondrie-DNA är cirkulärt, kärn-DNA är linjärt.
Mitokondriella protein kodande gener saknar introner, består bara av ett exon
Ingen DNA-reparation av mitokondrie-DNA
Den genetiska koden skiljer sig mellan kärn-DNA och mitokondrie-DNA för vissa aminosyror och stopp-kodon
Vad skiljer en genetisk förändring från en epigenetisk förändring?
Den epigenetiska förändringen påverkar inte direkt den primära DNA sekvensen.
Prägling/programmering under fostertillvaron påverkar genuttrycket, dvs proteinexpression
senare i livet genom:
Epigenetiska förändringar
Varför bildas en CAP på mRNA?
För att underlätta translation
Vilken av följande processer kan påverka ”läsramen” i ett mRNA?
RNA splicing.
Vad styr veckningen av en polypeptidkedja till ett funktionellt protein?
Primärstrukturen på proteinet inverkar på hur veckningen kommer att ske. Vissa
proteiner kräver närvaro av chaperoner för att veckas korrekt.
Hur hanterar cellen de proteiner som inte veckas korrekt?
Vissa proteiner som felveckats kan veckas rätt med hjälp av chaperoner. De som inte veckats rätt skickas till proteasomen eller lysosomen för degradering. De felveckade proteiner som undgår dessa kvalitets-, kontrollsteg bildar ofta ofunktionella amyloida
proteiner
Redogör så noggrant du
kan för hur och vad som avgör att kromatinet öppnas och stängs, för att tillåta/avsluta
transkription.
Post-translationell modifiering av histoner och den sk histonkoden. Aminosyror
i den N-terminala delen av fr a H3 kan metyleras och deacetyleras (kondenserar kromatinet)
eller acetyleras /demetyleras (öppnar kromatinet och gör det tillgängligt för
transkriptionsfaktorer). Dessutom kan DNA och cytosiner (CpG öar) metyleras, vilket bidrar till
att öka styrkan i kondenseringen och ger ett kompaktare DNA, och nedreglering av generna i
området
Vad består kromatin av och för vilka funktioner har kromatinet betydelse?
Kromatinet består av DNA bundet till särskilda proteinkomplex, histoner
och andra proteiner. Kromatinet har betydelse för packningen av DNA, kondensationen av
kromosomer vid mitos, skydd mot DNA-skador och vid reglering av gentranskription och
epigenetiska egenskaper.
Vad gör helikas?
Helikas bryter vätebindningar, platsen kallas replikationsorigin.
Vad gör DNA-polymeras III?
DNA-polymeras III katalyserar additionen av nya nukleotider till strängen.
DNA byggs från….
5’ till 3’
Vad gör topoisomeras?
Topoisomeras klipper en fosfodiesterbindning i nukleotidkedjan för att minska
spänningen i helixstrukturen.
Vad skiljer mellan leading och lagging strand?
Leading strand läses oavbrutet till 3’
Lagging strand bildar okazakafragment
Hur replikeras lagging strand?
Primas bildar en primer bestående av 10 st RNA-bitar för att DNA-polymeras ska kunna syntetisera nytt DNA. Detta sker fram till nästa primersegment och primrarna tas sedan bort av nucleas. Segmenten binds ihop av DNA-ligas
Vad är telomerer?
Upprepade sekvenser, TTAGGG, längst ut på kromosomändarna
Vad är Hayflick-gränsen?
Antalet delningar innan cellen går in i senescens eller apoptos
Vilka 3 delar kan RNA-transkriptionen delas in i?
Initiering
Elongering
Terminering
Vilket RNA-polymeras gör mRNA?
RNA-polymeras II
Vad sker under initieringen?
TF binder till promotorregionen och andra TF adderas vilket bildar transkriptionsinitieringskomplex innehållande helikas -> DNA lindas upp
Vad sker under elongeringen?
RNA byggs upp från 5’ till 3’ ca 17 baspar i taget
Vad sker under termineringen?
En hårnålsloop bildas av RNA och RNA-polymeras lossnar.
Vilka olika processer kan ske med mRNA innan det lämnar kärnan?
Capping
Polyadenylation
Splicing
Vad innebär polyadenylation av mRNA?
3’-änden får 40-200 adenin som är viktig för transport och stabilitet i cytosolen
Vad innebär capping av mRNA?
5’-änden får en metylerad guanosin som är viktig för bla transport
Vad innebär splicing?
Introner tas bort och exonerna kombineras vilket kan ge upphov till olika proteiner
Vilka är de 2 olika delarna på ribosomer och vad är de viktiga för?
60S katalyserar peptidbindning, 40 S utgör stommen
Vilka är de olika stoppkodonen?
UAA, UAG, UGA
Hur sker translationen?
.
Vad är skillnad mellan fenotyp och genotyp?
Fenoytyp: Den gen som uttrycks, det observerade utseendet.
Genotyp: De gener som finns hos en individ, genuppsättningen.
Vad är skillnad mellan homo och heterozygot?
Heterozygot: Olika gener på ett allelpar
Homozgot: Samma gen på båda allelparen
Hur fungerar 3-punktstest?
Trepunktstest: Korsa individ som är heterozygot för alla tre individer med en som är
homozygot för alla tre individerna.
Vilket är startkodonet?
Startkodon – AUG
Vad gör tRNA?
tRNA – bindare för antikodon på mRNAts kodon
Vad sker under translationens initiering?
- Initiator TRNAt bär på en met och ett protein.
- Den lilla ribosomenheten binder till mRNAt (5’) med tillhörande transportprotein.
- Lilla ribosomenheten rör sig mot startkodonet med hjälp av proteiner och ATP.
- AUG identifieras och proteinet eIF släpper
- Den stora ribosomenheten fäster till den lilla enheten med mRNA mellan
Translationen är klar att börja
Vad sker under translationens elongering?
- På p-site sitter den växande peptidkedjan. En ny tRNA dockar in på A-site och en check krävs för att se att det är rätt antikodon med tillhörande aminosyra.
- Polypeptidkedjan i p-site förs över till a-site med hjälp av en peptidbindning.
- tRNAt med polypeptiden förs över till P-site med hjälp av GTP och den fria tRNA flyttas till e-site.
- Exponeringen av a-site gör att ett nytt tRNA kan fästa-TRNAt i e-site ejakuleras och kan hämta en ny aminosyra i cytosolen.
Vad sker under translationens terminering?
- Release-faktorer känner igen stoppkodonen och fäster in i A-site.
- En vattenmolekyl sätts på polypeptidkedjan vilket gör att den hydrolyseras och de ribosomala delarna släpper.
- En fri polypeptid finns i cytosolen.
Vilka är de olika strukturerna protein kan delas in i?
- Primärstruktur - ordningen av aminosyrorna –Met som klipps bort
- Sekundärstruktur - genom vätebindingar mellan karboxylgruppen och amingruppen skapas oftast en α-helix (som dna) eller β-flak (som täcken på varamdra).
- Tertiärstruktur - En 3D formation som beror på hur sekundärstrukturen bildats och beror på aminsyrorna interaktion med varandra (om de är negativt eller positivt laddade, polär eller opolär).
- Kvartärstruktur - En kvartärstruktur bildas om flera proteiner bildar en molekyl.
