F9 + F10 Flashcards
Replication, repair & recombination
Hvad er DNA polymerase
et enzym
Promoverer dannelsen af phosphordiester bindinger, som sætter sig på enheder af DNA backbone Er en template directed enzym, påsætter komplimentær baser til template. Skal bruge en primer for at begynde syntese Elongering foregår i 5´ 3´retning
Der findes DNA-polymerase I og DNA-polymerase II
Polymerasen katalysere denne reaktion:
(DNA)n +dNTP⇌(DNA)(n+1) +PPi
Dette er en reaktion, hvor der sættes en deoxyribonucleotid op en DNA streng.
DNAn: DNA strengen
dTNP: deoxyribonucleotid
PPi: pyrophosphate ione
DNA polymerase kan lave fejl.
DNA proofreading:
ved forkert basepar, vil baserne ikke pares med template.
ved forkert indsatte baser vil den nye streng oftest bliver fjernet
Ved fejl i base, kan der ikke laves hydrogenbindinger, bliver ustabil. Der mangler Watson-Crick base par. Svinger ind i exonukleasesite, da det ikke holdes fast nok i polymerase aktive site. Der klippes det forkerte fra.
i hvilken retning foregår elongering?
- Elongering foregår i 5´ 3´retning
hvad skal DNA polymerase bruge for at kunne syntisere?
en primer
En primer er et enkeltstrenget stykke DNA eller RNA, der fungerer som begyndelsessekvens for dannelsen af en ny DNA- eller RNA-streng.
Hvad sker der, hvis der sker fejl i DNA-replikation?
der sker proofreading
1. ved forkert basepar, vil baserne ikke pares med template.
2. ved forkert indsatte baser vil den nye streng oftest bliver fjernet
Ved fejl i base, kan der ikke laves hydrogenbindinger, bliver ustabil. Der mangler Watson-Crick base par. Svinger ind i exonukleasesite, da det ikke holdes fast nok i polymerase aktive site. Der klippes det forkerte fra.
hvad er DNA syntese?
danne DNA strenge ud fra parental DNA strenge
Har følgende karakteristika
1. reaktionen kræver, at alle 4 aktiverede forløber
2. den nye DNA-streng samles direkte op den eksisterende DNA template
dvs. DNA-polymerase katalyserer kun formation af phosphordiester bindinger effektivt, hvis basen på den kommende nukcleoside triphosphate er komplementær til basen på template strengen.
Derved er DNA-polymerase template-directed enzym. Den syntiserer et produkt med en basesekvens, der en komplementær til basesekvensen på template strengen.
3. DNA-polymease kræver en primer for at kunne syntisere
En primerstreng med en fri 3´-OH ende skal være bundet til template strengen inden.
Der laves et nucleophilik angreb af -OH enden på den inderste phosphor atom i deoxyribonucleosid triphosphate.
Derved dannes en phosphodiester binding og pyrophosphate frigives.
Forlængelse af DNA-streng følger 5´til 3´retningen.
- mange DNA-polymerase kan korrigere fejl i DNA ved at fjerne nucleotider, som er forkerte sat sammen
dette gøres ved en separat reaktion
hvad er en template?
er skabelon for dannelse af komplementær
En sekvens af nucleid syre, som bestemmer sekvensen af komplementære nuclein syre i dette tilfælde
I hvilken form/struktur ses DNA oftest?
Det mest forekommende DNA molekyler er
- negativt supercoiled
dette er for at DNA klar til separation af DNA strenge som ved replication.
Dog skal de fjernes, hvorved DNA kan slappe af og rulles ud af helixen.
Dette gøres af topoisomerase enzymere
hvad er helicase?
enzym
Helicase er et enzym, der hjælper med at afvikle dobbeltstrenget DNA ved at bryde hydrogenbindingerne mellem de komplementære baser. Dette gør det muligt for andre enzymer at kopiere eller transskribere DNA’et.
Funktioner:
1. DNA-replikation: Helicase afvikler DNA’et, så det kan kopieres.
2. DNA-reparation: Den hjælper med at reparere beskadiget DNA.
3. Transskription: Helicase åbner DNA’et for, at RNA-polymerase kan lave RNA.
Helicase kræver energi fra ATP for at udføre sit arbejde.
Hvad er topoisomerase?
Enzym som
Får DNA til at ”slappe af og rulles ud af helixen.
Dette skal gøres før replikation.
DNA er naturligt negativt supercoiled
Dette forbereder DNA på processer, hvor DNA strenge skal skilles ad. (replikation). Dog skal denne struktur fjernes, før replikation kan finde sted.
Dette enzym udfolder helixen, ved at midlertidigt kløve DNA.
hvad er forskellen på helicase og topoisomerase?
Helicase og topoisomerase er begge enzymer, der arbejder med DNA, men de udfører forskellige funktioner under processer som DNA-replikation og transskription.
- Helicase:
Funktion: Helicase afvikler (unwinder) DNA-strengen ved at bryde de hydrogenbindinger mellem de komplementære baser i dobbeltstrenget DNA.
Formål: Den skaber to enkeltstrengede DNA-strenge, som bruges som skabeloner til DNA-replikation eller transskription. - Topoisomerase:
Funktion: Topoisomerase løser op for torsion eller supercoiling, der opstår, når DNA-strengen bliver viklet op under afviklingen af helicase. Den gør dette ved at skære og derefter forbinde DNA-strengene igen for at reducere stressen i strukturen.
Formål: Forhindrer, at DNA’et bliver for meget snoet eller knækket under processer som replikation og transskription.
Kort opsummering:
Helicase åbner DNA-strengen.
Topoisomerase lindrer stress og undgår, at DNA-strengen bliver for snoet
hvad kan exonuclease
Enzym (exo = fjerner)
Fjerner forkerte nukleotidbaser
Gør det fra 3´enden ved hydrolyse.
Ved forkert nukleotidbase vil hydrogenbindingerne være svagere og kan ikke holdes fast i polymerase aktiv site.
Fjerner også RNA primer
Exonuklease: enzym fjerner(hydrolysere) nukleotider
Hvad betyder Origin of replication
Origin of replication (oriC locus)
Grundlaget for replikation
Startstedet for DNA replikation i E. coli.
På 245-bp region.
Startstedet indeholder 4 kopier af samme sekvens
Dette sted starter DNA replikationskomplekset
Resultatet er prepriming kompleks, som et andet enzym kan danne et komplimentær DNA streng til.
Indeholder 4 kopier af sekvenser, som er oftest brugte bindings site for origin-recognition protein DnaA.
hvad er primase?
Primase(RNA polymerase) laver processen priming
- DNA polymerase kan ikke starte replikation ved de novo strand, der skal en primer til
- En RNA polymerase (primase) påsættes på prepriming
- Primase syntisere derved kort RNA sekevsens (som er komplimentær)
- Exonuclease fjerne RNA primer
RNA syntese kræves for at kunne starte DNA syntese.
En specialiseret RNA-polymerase kaldet Primase kommer til prepriming komplekset : dette kaldes primosome (samlingen)
Primase syntisere en kort RNA streng (10 nukleotider) som er komplementære til template-DNA strengen
Dvs. der skabes en RNA primer, som er starten på DNA syntesen
hvor ses replikation fork?
Stedet for DNA syntese
Pga. af den kompleks, som dannes ved syntisere nye DNA-strenge.
De to strenge er antiparallele hvorved de går i modsatte retning.
Dog syntiseres DNA kun fra 5´-3´retningen gælder både lagging og leading strand (vigtigt at huske)
Hvad kan DNA-ligase?
DNA-polymerase syntisere leading strand
DNA-ligase sammensætter Okazaki fragementer til lagging strand.
Ved forsættelse af DNA syntese, skal fragmenterne kovalent bindes sammen ved hjælp af DNA ligase.
DNA ligase
- et enzym
- bruger ATP hydrolyse til at binde nye DNA strenge sammen.
hvad betyder lagging strand?
Streng, som dannes fra Okazaki fragmenter
Dannes ved hjælp af DNA ligase
Lagging strand bliver syntiseret i fragemnter og sat sammen
Således syntiseres (trombone model)
1. template til lagging strand laver loop, så det kommer igennem DNA polymerase III holoenzyme
2. primase laver RNA primer
3. DNA polymerase sætter nucleotider på
4. efter påsat 1000 nucleotider, frigøres fragmentet ved at give slip på sliding clamp (dannet okazaki fragment)
5. DNA polymerase I fjerner primer
6. DNA ligase sammensætter fragmenterne til lagging strand (bruges ATP)
hvad er Okazaki fragmenter?
Er nye syntiserede DNA fragmenter, som bruges til at danne lagging strand.
Er på tusinde af nukleotider
hvad betyder leading strand?
Streng, som dannes uden huller, dvs. intakt i forhold til lagging strand, so bruger okazaki fragmenter
Leading strand bliver syntiseret helt uden fragtmenter.
Syntiseres således
1. helicase udfolder DNA og adskiller strenge
2. DNApolymerase III begyder ved RNA primer
3. en sliding clamp med DNA polymerase III syntiserer leading strand
alt dette foregår mens helicase udfolder mere DNA
hvad betyder processivity?
Egenskab hos et enzym
Kan katalysere mange sammenhængende reaktioner uden at frigive sit substrat.
F.eks. kan holoenzyme katalysere dannelsen af mange tusinde phosphordiester bindinger uden at frigive sit template
I forhold til DNA polymerase I, som kun kan danne 20 før det skal frigive sit template.
Hvad har sliding clamp af betydning for DNA syntese?
En sliding clamp er et proteinkompleks, der spiller en vigtig rolle i DNA-replikation ved at holde DNA-polymerasen stabilt på DNA-strengen under syntesen.
hvad er en trombone model?
I trombonemodellen findes der to hovedstrenge: en ledende streng, der kopieres kontinuerligt, og en forsinket streng, der kopieres i små fragmenter kaldet Okazaki-fragmenter. Denne model hjælper med at visualisere, hvordan replikationen sker i en retning, mens den forsinkede streng kræver, at enzymet DNA-polymerase gentagne gange bevæger sig tilbage for at syntetisere de fragmenter.
Se syntisering af lagging strand
hvad er en telomer?
Telomerer er de beskyttende strukturer i enderne af kromosomerne, der består af gentagne DNA-sekvenser og protein. De spiller en vigtig rolle i at opretholde kromosomernes integritet ved at forhindre, at DNA-replikationen forårsager tab af genetisk information.
Hver gang en celle deler sig, forkortes telomererne lidt. Når de bliver for korte, kan cellen ikke længere dele sig og kan gå ind i senescens (aldersrelateret inaktivitet) eller apoptose (programmeret celledød). Dette er en af de mekanismer, der menes at bidrage til aldring.
Telomer: DNA som biver sat for eneden af kromosomet. DNA-stykket ikke koder for noget, men skal forhindre at gabet bliver større.
hvad kan telomerase?
Telomerase er et enzym, der kan forlænge telomererne ved at tilføje de gentagne sekvenser tilbage. Det er aktivt i nogle celler, såsom stamceller og cancerceller, hvilket kan give dem en fordel i forhold til deling.
Telomerase kan sætte telomeren på lagginstrand.
Den har sin egen primer og template (telomertemplate)
Vi skal vide hvad telomer, telomerase er og hvad de kan gøre. Skal ikke kunne disse forskellige steps. Bare overblikket.
Hvilke fejl kan der sker ved DNA replikation?
Simpel fejl i repliaktion kan skade dobbelhelix
Non-Watson-Crick base par: basepar som ikke passer sammen
Der sker mange I fejl relateret til DNA hele tiden.
Fejl
- fejl i baser
- fejl i kemik crosslinks mellem to DNA strenge i dobble helix
- bryde en eller begge phosphordiester backbones
hvad kan fejl i DNA replikation forårsage ?
resultater
- cell transformation (kræftlignende tegn)
- ændringer i DNA sekvens, som kan være arvelige
- blokering af DNA replikation
- celle død
simpleste fejl: fejl i replikationsproces i helix
hvad betyder mutagenic (mutagenetisk)
Mismatch i baser kan skabe mutagen
Mutagen er permanente ændringer i DNA sekvens.
Ved DNA replikation af dobbelhelix med mismatch, kan ”kopierne” ikke være ens og derved have forskellig sekvens, som de ikke burde have.
Fejl i basesekvens: insertions, deletions og huller i en eller begge strenge.
Dvs. non-Watson-Crick base pair (som er mutagenetisk)
Fejl I forhold til baser
- indsætning af ekstra baser
- fjerne baser
- brding af en elle begge DNA strenge
alt dette kan resultere i replikation stopper før fuldførelse.
hvad er mutagen
Kemisk agent, som ændrer permanent specifikke baser i DNA efter replikation.
Inkluderer reaktive oxygen arter så som hydroxyl radikal.
Mutagener:
Oxidation, aminering, Alkylering, krydsbinding ved stråling og brud på DNA-backbone
hvad er oxidation (mutagen)?
G bliver oxideres til oxoguanin. Dog kan den også lave basepar med A. det er unaturligt basepar
Det kan være gået galt i replikationsprocessen.
Dette er en mutation lavet i det nye DNA
dvs. guanin bliver oxideret (laver modifikation)
hvad er deaminering (mutagen)
Deaminering: adenin
A skal bindes til T. ved ved deaminering kan det hybridiserede adenin binde sig til C.
Mutation.
dvs. adenin (ved hjælp af vand) deaminerer (fjerner amin) fra base (laver modifikation)
hvad er alkylering (mutagen)
- er addition af hydrocarbon molekyle
- epoxider alkylerer DNA
- derved sker de modifikation af DNA som kan føre til celledød.
hvad har DNA repair / proofreading af betydning for DNA?
- genkende de forkerte base eller baser
- fjerne de forkerte baser
- repererer det dannede hul med DNA polymerase og DNA ligase
replikative DNA polymerase kan lave denne mekanisme ved fejl i DNA replikation
DNA proofreading:
1. ved forkert basepar, vil baserne ikke pares med template. Svage bindinger brydes meget let
2. ved forkert indsatte baser vil den nye streng oftest bliver fjernet, da DNA synteses hastighed nedsættes pga. fejl.
Ved fejl i base, kan der ikke laves hydrogenbindinger, bliver ustabil. Der mangler Watson-Crick base par. Svinger ind i exonukleasesite, da det ikke holdes fast nok i polymerase aktive site. Der klippes det forkerte fra.
3. DNA fragmentet, efter fjerne fejl i exonuclease site, tilbage til polymerase aktive site og DNA syntese fortsætter
hvad er mismacht repair?
Mekaisme, hvis DNA proofreading ikke slår til.
En cellulær proces som retter fejl, der opstår und DNA-replikation. Særlig gældende ved uoverenstemmelse mellem baser.
Dvs. non-Watson-Crick base pair
Disse fejl sker, når DNA-polymerase laver fejl eller når der inkorporeres de forkerte nukleotider
Foregår i 5 trin
1. genkendelse.
Der genkendes fejl (proteiner finder fejl)
2. rekruttering.
Derved tilkaldes der repereationsproteiner til stedet.
3. fjernelse
der hvor fejlen sidder fjernes DNA strengen, hvor der klippes et stykke af DNA strengen ud
4. reperationssyntese
DNA-polymerase får syntiseret en ny DNA-streng, så den tomme sektion kan fyldes ud. Der bruges template DNA som skabelon for DNA-streng.
5. ligand
reperationsprocessen stoppes, når DNA-bakken lukkes af DNA-ligase
Mismatch repair er en vigtig egenskab, da det er med til at opretholde et stabilt genmateriale.
Det skal forhindre mutationer etc.
Ved fejl i selve mismatch repair systemet kan der laves yderligere mismacht og måske mutagen.
Mindst 2 proteiner er en del af michmach trepair
- en for finde fejl
- anden for rekruterer endonuklease, som kløver nysyntiserede DNA strenge tæt på lesion.
- Exonuclease fjerner forkerte base
- Polymerase indsætter i det dannede hul.
Mismatch repair er en mekanisme, hvor de kan gå ind og fjerne noget af det DNA, som skal repareres. Derved går DNA-polymerase ind og syntisere noget nyt DNA.
hvad er direct repair?
Bruges til at reparere specifikke typer af fejl uden at resyntisere DNA eller fjerne fragmenter
hvad er base-excision repair?
En proces, hvor der identificeres og fjernes modificerede baser. Derved bliver hele nukleotidet fjernet.
Enzym flipper DNA’ets fejl base ud, som derved kan komme ind i dets aktive site
Enzymet bryder glycosidic binding og dermed frigører basen
DNA polymerase indsætter base
DNA ligase sammensætter strengen igen.
Base-excision repair reparerer de fleste DNA replikationsfejl hos mennesker
hvad er nucleotide-excision repair?
Er et system, som genkender fordrejninger i DNA dobblehelix, som er skabt af skadet base.
- finder skadede base
- fjerner basen og få nukleotider omkring (dvs. et segment)
- polymerase laverer reparation
- ligase sammensætter strands
hvad er holliday junction?
Rekombination: holliday
DNA med brud på strengene
Strengen, der skal repareres. Ligger sig op af en anden dobbelt helix som ligner sig selv (homologous )
2. der fjernes noget DNA, som interagerer med den blå streng (raske dobbelhelix).
3. dette bruges til at syntiseres en ny streng. Og dermed rekombinere sig selv. (reparation)
Dog bliver der introduceret nyt DNA og dermed laves genetisk variation. De to dobbelthelixer er jo ikke helt ens, men ligner hinanden.
hvilke typer af repair kan der laves?
mismacht repair
base excision
nukleotid excision
rekombination (holliday)
direct repair
