DNA replikation

Question 1

DNA replikation

Varför behöver replikation ske?

Vad gör att de kan ske?

Vad är de som gör att fel som uppstår/skadat DNA kan fixas?

Answer 1

• Varje gång en cell delar sig så måste arvsmassan kopieras så att båda cellerna får arvsmassa.
• Kopieringen sker mha att ett”enzymatiskt maskineri” som består av flera proteiner med olika ”uppdrag”.
• Det finns ytterligare ”enzymatiska maskinerier” som kan laga felen som kan uppstå under DNA kopieringen eller om DNA:t skadats av tex UV-ljus

Question 2

Hur kan DNA fungera som mall för sin egen syntes?

Answer 2

Eftersom A bara basparar perfekt med T, och G med C så kan varje sträng av DNA fungera som en mall och bestämma sekvensen av nukleotider i sin komplementära sträng.

Question 3

Vad heter de centrala enzymet i DNA-replikationen som ansvarar för själva DNA-syntet?

Answer 3

DNA-polymeras

Question 4

Det finns olika DNA-polymeraser men vilka 3 egenskaper delar dem alla?

Answer 4

• Syntetiserar alltid DNA i 5’ till 3’riktning.
• Kräver en primer för att kunna initiera DNA syntes.
• Behöver en mall för ny syntes

Question 5

DNA-polymeras katalyserar stegvis insättandet av en ny bas till ____ änden av nukleotidkedjans primersträng som är parad med den andra strängen, dvs _____

Answer 5

DNA-polymeras katalyserar stegvis insättandet av en ny bas till 3’-OH änden av nukleotidkedjans primersträng som är parad med den andra strängen, dvs ”templatsträngen”

Den nya strängen syntetiseras då i 5’ till 3’ riktning.

Question 6

Vilket DNA-polymeras syntetiserar de nya DNA`t i prokaryoter?

Answer 6

DNA polymerase III (Pol III)

Question 7

DNA Polymeraset kan ”rätta sig själv”

Noggrannheten av DNA replikationen är avgörande för cellreproduktionen.

Mutationsfrekvensen är mindre än en felaktig bas per 10^10 nukleotider och beror på tre steg.

Vilka är dem?

Hur fungerar dem?

Answer 7

1. 5-\>3 polymerization

DNA polymeras hjälper till att välja den rätta basen för insättning. Bindingen av korrek matchade dNTP`s inducerar en konformationsändring i DNA-polymeraset som leder till inkorpering av nukleotiden. Detta ökar nogrannheten.

2. 3-\>5exonucleolytic proofreading (korrenturläsning mha exonucleas aktivitet)
3. Exonucleas aktiviteten kan hydrolysera DNA 3till 5riktning (motsatt rikning mot DNA syntes)
4. Om felaktig bas sätts in i DNA:t kan DNA polymeraset känna detta så att den plockas bort med exonucleas aktivitet.
5. DNA polymeraset får en ny chans att sätta in korrekt bas

I editeringsläget så ”flyttas” det nysyntetiserade DNA:t bort från DNA mallen (P) samtidigt som polymeraset genomgår en konformationsförändring så att det nysyntetiserade DNA:t istället hamnar i det aktiva sätet (E) för exonukleas aktivitet som plockar bort den felaktiga nukleotiden.

3. Strand-directed mismatch repair

DNA polymeraset kan sätta in fel bas när det syntetiserar DNA:t. Dessa fel känns igen av mismatch repair systemet.

DNA hos prokaryoter är metylerat på vissa ställen (GATC). Detta utnyttjas av mismatch repair maskineriet då det tar en stund för nysyntetiserat DNA att bli metylerat. På så sätt vet maskineriet vilken sträng som är rätt.

(sker direkt efter replication innan DNA:t hunnit bli metylerat)

1. MutS känner igen mismatchen och bildar ett komplex med MutL och MutH.
2. MutH endonukleas klyver den icke metylerade DNA-strängen vid en GATC sekvens.
3. DNA:t med fel bas tas bort mha ett helikas och ett exonukleas
4. en ny sträng syntetiseras av DNA polymeras I och ligeras mha ligas.

Eukaryota har MutS och MutL homologer men inte MutH.

Question 8

I vilken riktning syntetiserar DNA-polymeraset DNA?

Answer 8

5-\>3

Question 9

Vad är:

• Ledande sträng?
• Laggingstrand?
• Okazakifragment

Answer 9

DNA bara kan syntetiseras i 5’-3 ‘riktning

Ledande sträng

syntetiseras kontinuerligt i samma riktning som replikationsgaffeln

Lagging strand

syntetiseras i motsatt riktning och korta ”bitar”, så kallade Okazaki fragment.

OBS! Varje Okazaki fragment syntetiseras också i 5’-3 ‘riktning.

Question 10

Kan DNA-polymeraser starta DNA syntes “de novo”?

Answer 10

Nej, de måste starta från en primer

Question 11

DNA-polymeraser är att de inte kan starta DNA-syntet ”de novo”. De måste starta från en primer.

Vad heter proteinet som fixar primersen? Hur fungerar de?

Answer 11

Primas.

• Primaser kan syntetisera RNA ”de novo”.
• Syntetiserar korta RNA fragment (sk primers) som DNA polymeraset kan starta DNA synt ifrån.

Question 12

När behövervs primas i replikationen?

Answer 12

Behövs hela tiden på laggingsträngen för att starta DNA-syntes av varje okazaki-fragment.

Question 13

Vad sker när okazakifragmenten är färdigställda?

Answer 13

RNA primers måste bytas ut mot DNA så att de korta okazakifragmenten kan sammanfogas för att skapa en “hel” DNA-sträng.

Okazakifragmenten sammanfogas med hjälp av DNA ligas

Question 14

Vad heter enzym som tar bort RNA primersen med sin 5-3exonukleas aktivitet samtidigt som syntetiserar nytt DNA hos prokaryoter?

(OBS! De flesta DNA-polymeraser har inte 5 - 3 ́ exonukleas aktivitet och detta är inte samma aktivitet som ”korrekturläsningsaktivitet dvs 3 ́-5 ́ exonukleas aktivitet)

Answer 14

DNA-polymerer 1 (pol 1)

Question 15

Vad använder DNA ligaser som sammanfogar okazakifragmenten till en hel DNA sträng för energikälla?

Answer 15

ATP

Question 16

Beskriv replikationsgaffeln

Answer 16

Leading: Syntetiserar kontinuerligt i samma riktning som replikationsgaffeln.

Lagging: Syntetiserar i motsatt riktning och korta bitar ”okazakifragment”. Varje okazakifragment syntetiserar i 5-\>3

Okazakifragment: Varje okazakifragment syntetiserar i 5-\>3 på lagging strand.

Question 17

Vad gör Sliding clamp komplexet i replikationsgaffeln? Hur kan detta kopplas till DNA polymeras?

Answer 17

ökar DNA polymerasets processivitet.

Processivitet = hur många nukleotider DNA polymeraset kan syntetisera innan det trillar av templaten

DNA polymeraset binder till en ”sliding clamp”
När den syntetiserar DNA:t.

Sliding clampbinder som en cirkel runt DNA:t så att DNA polymeraset sitter mycket hårdare till DNA:t och inte trillar av så lätt.

Question 18

Vad har helikaser för funktion i replikationsgaffeln?

Answer 18

Öppnar upp den dubbelsträngade DNA (dsDNA) helixen.

Helikaser involverade I DNA replication bildar också en cirkel runt DNA:t precis som sliding clamp. Detta gör att de sitter stabilt på DNA:t och kan öppna långa sträckor av dsDNA

Katalyserar upptvinningen av det dubbelsträngade DNA:t längst fram på replikationsgaffeln så att enkelsträngade DNA-templat bildas (Replikations gaffeln)

Question 19

Vad heter helikaset som öppnar upp dsDNA i prokaryoter resp eukaryoter?

Answer 19

DnaB (prokaryoter)

MCM2-7 (eukaryoter).

Question 20

Vad har helikaset för energikälla?

Answer 20

ATP

Question 21

Vad gör Single-stranded DNA binding proteins (SSB)?

Answer 21

Binder till enkel strängat och stabiliserar sedan de upptvinnade strängarna så att den kan bli kopierad av DNA polymeraset.

Binder framförallt till ”lagging” strängen och sträcker ut DNA:t.

Question 22

Single-stranded DNA binding proteins (SSB) återses i prokaryoter men vad heter de i eukaryoter?

Answer 22

RPA

Question 23

Vad har Single-stranded DNA binding proteins (SSB) för energikälla?

Answer 23

Ingenting, det är en passiv process

Question 24

Vad har topoisomeraser för funktion?

Answer 24

sitter framför replikations gaffeln och tar bort ”ihop snurrat” DNA

När DNA unbinds tvingas DNAet före replikationsgaffeln att rotera, vilket skulle få cirkulära DNA-molekyler att vridas. Detta förhindras dock av topoisomeras

Question 25

Har den eukaroya replikationsgaffeln samma “typ” av enzymer som en prokaryot replikationsgaffel?

Answer 25

Ja, men den är lite mer komplicerad

Question 26

I både eukaryoter och prokaryoter återses polymeraser syntetisera DNA vid replikationsgaffeln.

Vilka polymeraser har:

• Eukaryoter
• Prokaryoter

Nämn även ppolymerasernas funktion

Answer 26

Eukaryoter

• Polε kopierar leading stängen
• Polδ kopierar lagging.
• Polα finns i ett komplex med primas som syntetisera först en primer innan Polα syntetiserar en kort DNA bit.

Prokaryoter

• Polymeras 3: kopierar båda strängarna

Question 27

Vad heter enzymet som replikerar arvsmassan som finns i mitokondrien?

Answer 27

(Polγ)

Question 28

Vart startar replikationen?

Answer 28

Vid ett orgin

Question 29

Hur många orgins återses i eukaryoter resp prokaryoter?

Answer 29

Prokaryoter

finns det bara ett origin i genomet

eukaryota celler

varje kromosom innehåller flera origin

funktionen är den samma!

Question 30

Genomets struktur i prokaryoter resp eukaryoter?

Answer 30

Prokaryoter: cirkulärt

Eukaryoter: linjärt

Question 31

Startar replikationen ifrån ändarna på kromosomerna?

Answer 31

Nej

Question 32

Hur många replikationsgafflar skapas vid varje orgin?

Answer 32

Två

Question 33

Hur ser en replikationsbubbla ut?

Answer 33

Question 34

Hur rör sig replikationsgafflarna i förhållande till varandra vid varje replikationsursprung?

Answer 34

De två replikationsgafflarna rör sig i motsatt riktning vid varje replikationsursprung

Question 35

Vad initierar DNA replikationen hos bakterier?

Answer 35

proteiner

Question 36

Proteiner som initierar DNA replikation hos bakterier.

Beskriv detta

Answer 36

1. Replikationen startar vid orginet, initieringsproteinet dnaA binder till specifik sekvens vid orgin och de skapas en ”replikationsbubbla”
2. Till replikationsbubblan binder först DnaB som är ett helikas. De binder in med hjälp av av DnaC som fungerar som en laddningsfaktor för helikaset. DnaC lossar när DnaB laddats på DNA:t
3. Efter detta binder DnaG in som är ett primas och syntetiserar RNA primers (primas behövs även på leading strand vid originet för att starta DNA syntesen men sen klarar sig denna sträng sig utan primas)
4. Sist binder DNA polymeraset, DNA polymerase III, in och startar DNA syntesen från RNA primern.

OBS! Replikationen startar åt ”båda riktningarna” dvs två replikationsgafflar skapas.

Question 37

Replikationen i eukaryota celler är reglerad i cellcykeln så att:

Answer 37

DNA syntesen bara kan starta i S-fas.

Question 38

DNA:t i prokaryoter är runt men är linjärt hos eukaryoter!
Linjära kromosomer får problem i slutet av DNA replikationen när ändarna ska kopieras. Varför och hur löser man detta?

Answer 38

Eftersom DNA polymeraser kräver en primer för att starta DNA syntes innebär det att en primers måste läggas längst ut på lagging strand.

När primersen tas bort så finns det en bit av kromosmen i änden som inte blivit kopierad

Problemet fixas med hjälp av att ändarna har telomersekvenser samt med telomeras.

Telomeras förlänger kromosomerna genom att addera korta bitar av DNA till 3’ änden av ”parentel lagging strängen” och förlänger dessa ändar. Dessa ”förlängda ändar fungerar sedan som template för lagging strängen.

När väl strängen är förlängd kan POLα/Primas initiera DNA syntes som vanligt genom att först syntetisera en kort RNA primer och sedan DNA.

Question 39

Vad är telomerer för något?

Answer 39

Telomererna (en GT rik repeterande sekvens), de yttersta ändarna på våra kromosomer – kan förkortas och förlängas.

Question 40

Varför har våra vanliga celler begränsad livslängd medan stamcellerna har evigt liv?

Answer 40

• I våra vanliga kroppsceller förkortas kromosomerna vid varje celldelning, vilket gör att cellerna har en begränsad livslängd.
• I stamceller finns det ett ett enzym som kallas telomeras som kan förlänga kromosomerna. Enzymet gör att dessa celler får ”evigt liv”.

Question 41

Vart finns telomererna?

Answer 41

Telomerer finns i båda ändarna på kromosomerna eftersom DNA replikationen inte startar i änden på den linjära kromosomen utan ”mitt på”.

Question 42

Hur känns ett orgin igen?

Answer 42

Dessa är AT-rika (= regioner som smälter lätt).

Question 43

DNA Polymeraset kan ”rätta sig själv”

Noggrannheten av DNA replikationen är avgörande för cellreproduktionen.

Mutationsfrekvensen är mindre än en felaktig bas per___ nukleotider

Answer 43

10^10 nukleotider