DNA replikation Flashcards
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?
- 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
Hur kan DNA fungera som mall för sin egen syntes?
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.
Vad heter de centrala enzymet i DNA-replikationen som ansvarar för själva DNA-syntet?
DNA-polymeras
Det finns olika DNA-polymeraser men vilka 3 egenskaper delar dem alla?
- Syntetiserar alltid DNA i 5’ till 3’riktning.
- Kräver en primer för att kunna initiera DNA syntes.
- Behöver en mall för ny syntes
DNA-polymeras katalyserar stegvis insättandet av en ny bas till ____ änden av nukleotidkedjans primersträng som är parad med den andra strängen, dvs _____
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.
Vilket DNA-polymeras syntetiserar de nya DNA`t i prokaryoter?
DNA polymerase III (Pol III)
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?
- 5
-\>3polymerization
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.
- 3
-\>5exonucleolytic proofreading (korrenturläsning mha exonucleas aktivitet) - Exonucleas aktiviteten kan hydrolysera DNA 3
till 5riktning (motsatt rikning mot DNA syntes) - Om felaktig bas sätts in i DNA:t kan DNA polymeraset känna detta så att den plockas bort med exonucleas aktivitet.
- 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)
- MutS känner igen mismatchen och bildar ett komplex med MutL och MutH.
- MutH endonukleas klyver den icke metylerade DNA-strängen vid en GATC sekvens.
- DNA:t med fel bas tas bort mha ett helikas och ett exonukleas
- en ny sträng syntetiseras av DNA polymeras I och ligeras mha ligas.
Eukaryota har MutS och MutL homologer men inte MutH.
I vilken riktning syntetiserar DNA-polymeraset DNA?
5-\>3
Vad är:
- Ledande sträng?
- Laggingstrand?
- Okazakifragment
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.
Kan DNA-polymeraser starta DNA syntes “de novo”?
Nej, de måste starta från en primer
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?
Primas.
- Primaser kan syntetisera RNA ”de novo”.
- Syntetiserar korta RNA fragment (sk primers) som DNA polymeraset kan starta DNA synt ifrån.
När behövervs primas i replikationen?
Behövs hela tiden på laggingsträngen för att starta DNA-syntes av varje okazaki-fragment.
Vad sker när okazakifragmenten är färdigställda?
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
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)
DNA-polymerer 1 (pol 1)
Vad använder DNA ligaser som sammanfogar okazakifragmenten till en hel DNA sträng för energikälla?
ATP
Beskriv replikationsgaffeln
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.
Vad gör Sliding clamp komplexet i replikationsgaffeln? Hur kan detta kopplas till DNA polymeras?
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.
Vad har helikaser för funktion i replikationsgaffeln?
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)
Vad heter helikaset som öppnar upp dsDNA i prokaryoter resp eukaryoter?
DnaB (prokaryoter)
MCM2-7 (eukaryoter).
Vad har helikaset för energikälla?
ATP
Vad gör Single-stranded DNA binding proteins (SSB)?
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.
Single-stranded DNA binding proteins (SSB) återses i prokaryoter men vad heter de i eukaryoter?
RPA
Vad har Single-stranded DNA binding proteins (SSB) för energikälla?
Ingenting, det är en passiv process
Vad har topoisomeraser för funktion?
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
Har den eukaroya replikationsgaffeln samma “typ” av enzymer som en prokaryot replikationsgaffel?
Ja, men den är lite mer komplicerad
I både eukaryoter och prokaryoter återses polymeraser syntetisera DNA vid replikationsgaffeln.
Vilka polymeraser har:
- Eukaryoter
- Prokaryoter
Nämn även ppolymerasernas funktion
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
Vad heter enzymet som replikerar arvsmassan som finns i mitokondrien?
(Polγ)
Vart startar replikationen?
Vid ett orgin
Hur många orgins återses i eukaryoter resp prokaryoter?
Prokaryoter
finns det bara ett origin i genomet
eukaryota celler
varje kromosom innehåller flera origin
funktionen är den samma!
Genomets struktur i prokaryoter resp eukaryoter?
Prokaryoter: cirkulärt
Eukaryoter: linjärt
Startar replikationen ifrån ändarna på kromosomerna?
Nej
Hur många replikationsgafflar skapas vid varje orgin?
Två
Hur ser en replikationsbubbla ut?
Hur rör sig replikationsgafflarna i förhållande till varandra vid varje replikationsursprung?
De två replikationsgafflarna rör sig i motsatt riktning vid varje replikationsursprung
Vad initierar DNA replikationen hos bakterier?
proteiner
Proteiner som initierar DNA replikation hos bakterier.
Beskriv detta
- Replikationen startar vid orginet, initieringsproteinet dnaA binder till specifik sekvens vid orgin och de skapas en ”replikationsbubbla”
- 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
- 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)
- 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.
Replikationen i eukaryota celler är reglerad i cellcykeln så att:
DNA syntesen bara kan starta i S-fas.
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?
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.
Vad är telomerer för något?
Telomererna (en GT rik repeterande sekvens), de yttersta ändarna på våra kromosomer – kan förkortas och förlängas.
Varför har våra vanliga celler begränsad livslängd medan stamcellerna har evigt liv?
- 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”.
Vart finns telomererna?
Telomerer finns i båda ändarna på kromosomerna eftersom DNA replikationen inte startar i änden på den linjära kromosomen utan ”mitt på”.
Hur känns ett orgin igen?
Dessa är AT-rika (= regioner som smälter lätt).
DNA Polymeraset kan ”rätta sig själv”
Noggrannheten av DNA replikationen är avgörande för cellreproduktionen.
Mutationsfrekvensen är mindre än en felaktig bas per___ nukleotider
10^10 nukleotider
