DNA, proteinsyntes, genuttryck, mutationer. Flashcards
Vilken typ av bindning bryts och återskapas i DNA-molekylens “ryggrad”?
Fosfodiesterbindning
Beskriv vilka komponenter som ingår i DNA-replikationen och hur den processen går till!
Dubbelsträngen öppnas mha av ett helikas och enkelsträngsbindande proteiner hjälper till att stabilisera strukturen så att inte vätebindningar bildas omedelbart Ett RNA polymerase (primase) syntetiserar en kort bit RNA som DNA polymerase III sedan kan använda som primer. Fria nukleotider binds in och bildar den nya DNA-strängen Eftersom DNA polymerase bara kan syntetisera i 5’–> 3’ riktning så kommer den ena strängen (lagging) att bildas i flera, korta, Okazaki fragment Hålen fylls igen av DNA polymerase 1 och DNA ligase återskapar fosfodiesterbindningen
Beskriv två exempel på post-translationell modifiering av en polypeptid!
N-formyl grupp på N-terminala delen avlägsnas ofta genom att den metioninaminosyra som den sitter bunden till klipps bort, den metionin som startar (startkodon motsvarar aminosyran metionen) eukaryotiska polypeptidkedjor avlägsnas också ofta. Kemisk modifiering av aminosyrornas sidokedjor genom metylering, fosforylering, acetylering, glycosylering (N- eller Obundna polysackarid-grupper/kejor binds kovalent till aminosyrornas sidokedjor) och/eller bindning av prostetisk grupp/grupper Aktivering genom att delar av polypeptidkejan klipps bort Protein splicing, specifika polypeptisekvenser, sk inteiner ts bort och kvarvarande sekvener (exteiner) fogas samman till ett funktionellt protein. Ofta är detta en självkatalyserande mekanism Ett protein kan också syntetiseras som en enda lång polypeptidkedja som efter att den fått inta sin tredimensionella form, ex genom att svavelbryggor bildas, kapas så att den i sin funktionella form består av två polypeptidkedjor/sekvener som binds kovalent till varandra .Ett exempel på detta är insulin. Vissa proteiner, ex hemoglobin, har även en kvartär struktur som utgös av binding/associering mellan enheterna i sk multienhetsprotein; kvartärstrukturen är beroende av den tredimensionella strukturen.
Notera att detta är många fler modifieringar än vad som frågades efter! Du behöver kunna ge exempel, inte rabbla allt du kan (eller inte kan).
Förklara vad RNA-interferens innebär!
I genomet finns gener som transkriberas till korta RNA-strängar som är komplementära (antisense) till mRNA och när de hybridiserar med varandra, bildas ett dubbelsträngat RNA. Detta känns igen av ett proteinkomplex (Dicer) som blockerar mRNA translation och degradation av det specifika mRNA sker.
Ange tänkbara förklaringar till att detta system (RNA-interferens finns).
Viktigt i försvaret mot virus, särskilt hos lägre organismer. Många virus har en arvsmassa som består av dubbelsträngat RNA och när dessa infekterar en cell binder Dicer omedelbart upp RNA och blockerar translation. Transposoner (sk jumping genes) fungerar som att DNA kopieras till RNA som därefter med reverse transkriptas kopieras tillbaka till DNA och integreras på en annan plats i genomet. Delar av detta RNA är ofta dubbelstränga och känns igen av Dicer. MicroRNA molekyler är viktiga för att binda till delar av mRNA och bilda dubbelsträngat RNA, som känns igen av Dicer och kan på så sätt tysta ner expressionen av en gen. På så sätt kan mRNA nivåerna i en cell regleras efter tarnskription har sket.
Genen för FTO är 417 978 baspar, dess RNA är 11766 baspar och proteinet består av 505 aminosyror. Förklara storleksförhållandet mellan de olika biomolekylerna. Gärna med figur.
Eftersom en aminosyra kodas av en triplett, motsvaras proteinets 505 aminosyror av 1515 bp + 3 bp för stoppkodonet som inte bildar någon aminosyra, dvs 1518 baspar. Resternade skillnad beror på att intronerna splicas bort från det primära RNA-transkriptet, samt att de icke-translaterade regionerna i både 5’- och 3’ ändrna, sk UTR eller UTS räknas in i genlängden.
Beskriv kortfattat de mekanismer som avgör koncentrationen av ett specifikt protein i en cell!
En första förutsättning för att proteinet ska syntetiseras är att motsvarande gen är tillgänglig för transkription, dvs kromatinstrukturen har betdelse. .Kromatinet kan “öppnas” och “stängas” med hjälp av acetylering/deacetylering av histoner. Detta i sin tur kan regleras av transkriptionsfaktorer, t ex intracellulära receptorer av olika slag. När väl mRNAt har bildats kan detta ha olika grad av stabilitet, tex kan längde på 3’UTR ha betydelse för hur snabbt mRNAt degraderas. Beroende på vilka mikroRNA som uttrycks kan vårt proteins mRNA också degraderas olika fort. mRNAt translateras till protein i ribosomen. Även detta steg kan regleras för en del proteiner. Förutom synteshastigheten bestämmer nedbrytningshastigheten vilken koncentrationen blir. Degraderingen kan regleras t ex genom ubiquitinering som märker proteinet för nedbrytning i proteosomen. Om proteinet ifråga ska genomgå posttranslationella förändringar, som tex klyvning, så kan det det nödvändiga enyzymet för klyvningen också vara reglerbart.
Kolhydrater omsätts på olika sätt i kroppen, t.ex. via citronsyracykeln där enzymkomplexet
succinatdehydrogenas ingår. I detta komplex ingår SDHB, ett järn/svavel-bindande protein som även
ingår i complex II i mitokondriens elektrontransportkedja. Medfödda mutationer i SDHB-genen har
visats vara en orsak till olika tumörer med ursprung i nervsystemet, såsom paragangliom och
pheochromocytom (tumörer i binjuren). Dessa medfödda mutationer är hos olika individer lokaliserade
till många olika ställen i genen, t ex Ala197Pro, del725C, Cys101Tyr, Arg27TER
Nu till frågan;
Ge en tänkbar förklaring till varför mutationer i så många olika positioner i nukleotidsekvensen kan orsaka sjukdom.
Eftersom proteinet ska binda till ett stort komplex (järn/svavel i detta fall) behöver många
aminosyror vara involverade i dessa bindningar. Mutation i vilken som helst av de kodon som kodar för
dessa aminosyror bör få en direkt inverkan på proteinveckningen och därmed funktionen
Mutationer kan klassificeras efter vilken typ av funktionsändring de orsakar. Fyra tänkbara mutationer är missense, nonsense, frameshift och splice site mutationer.
Vad innebär dessa fyrat typer av muttioner med avseende på proteinernas funktion?
Missense: Förändringar till annan aminosyra som kan påverka veckningen mer eller mindre beroende på de två aminosyrornas laddning och storlek.
Nonsense: förändringar till ett stoppkodon som gör att proteinet blir kortare, ofta stor funktionsnedsättning beroende på var i proteinet det sker.
Frameshift: deletion eller insertion av ett antal baser, icke delbart med tre, som orsakar en serie av helt andra sminosyror och ofta även ett stoppkodon. Proteinet blir både felaktigt och förkortat.
Splice site: mutation i exon/intron-övergången som gör att ett intron inte klipps bort utan kommer att läsas av till ett protein.
Ge en molekylär förklaring till testikulär feminisering!
Mutationer i androgenreceptorn (AR) medför att testosteron och dihydrotestosteron inte har någon påverkan/effekt på sina målceller under fosterutvecklingen och en XY individ får kvinnliga yttre genitalia, men är rent genetiskt man.
En tänkbar mutation kan bestå i förlusten av en enda kvävebas i ett av genens exon. Diskutera hur aminosyrasekvensen hos ett protein påverkas av en sådan mutation
Det blir en förskjutning av läsramen som orsakar en förändrad aminosyrasekvens nedströms mutationen. Vanligtvis blir proteinet också kortare än normalt då förskjutningen av läsramen genom slumpen genererar ett stopp-kodon efter ett tag.
Förklara varför det, trots olikheterna i DNA-sekvens, produceras proteiner som
fungerar helt likvärdigt hos gris och människa!
Varje aminosyra kodas av ett kodon bestående av tre baser i DNA. För de flesta aminosyror
finns det mer än ett kodon som translateras lika. Det gör att exakt samma aminosyresekvens kan kodas
av DNA-sekvenser som är något olika. En del aminosyror i ett protein är mindre viktiga för funktionen,
dvs om en sådan aminosyra byts ut kvarstår samma funktion. Aminosyror har olika egenskaper såsom
laddning, polaritet mm. Om en aminosyra ersätts med en annan med samma kemiska egenskaper
påverkas inte funktionen nämnvärt även om det är ett aktivt site.
Nämn några faktorer som är viktiga vid transkriptionell reglering av genuttryck (expressionen) av en gen och hur det sker!
Transkriptionsfaktorer binder till specifika DNA-sekvenser för sina målgener och kan upp eller nedreglera mRNA transkriptionen. Cis-element, specifik, sekvens av nukleotider i genen promotor (oftast) utgör interaktionsyta för TF. Kromatinstrukturen, biokemisk modifiering av histoner som relaxerar (acetyleras) och gör DNA tillgängligt för TF, eller deacetylering av kromatin som kondenserar kromatinet och “tystar” genexpression.
Hypermetylering av CpG öar i promotor, bidrar till DNA kondensering och hindrar TF att interagera med DNA och/eller direkt påverkar DNA’s bindningsytor för TF så att interaktion uteblir.
Ett transkriperat mRNA innehåller flera funktionella domäner, som är viktiga för funktionen av mRNA.
Identifiera dessa delar på mRNA och ange vilka funktioner som är associerade till dem.
Cap. Viktigt för bindning till ribosomen och initieringsfaktorer
5´UTR; nukleotidsekvens som ingår i mRNA och här förekommer sekvenser där micro RNA kan binda
in och bilda dubbelsträngat RNA som känns igen för degradation
AUG, startcodon där translationen startar
Stopkodon, där translationen termineras
3´-UTR; nukleotidsekvens efter stopkodon där igenkänningssekvenser för RNA degradation förekommer
och som påverkar mRNA molekylens halveringstid i cellen.
Poly A svans. Sekvens av A-nukleotider som adderas efter att transkriptionen avslutats, skyddar från
RNA degradation och viktigt vid nukleär export
Beskriv huvudpunkterna i hur initiering, elongering och terminering av proteinsyntesen går till (gärna i
punktform).
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 en
10 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 kommerin i 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 factor proteinet (EF-tu) som associerar med tRNA för att
passa in i A-site. Och frigör proteinet och hela ribosom komplexet dissocierar
