Génexpresszió Flashcards
Génexpresszió
FEHÉRJETERMÉK KÉSZÍTÉSE a
genetikai kód alapján.
TRANSZKRIPCIÓ
a DNS
mintájára azzal komplementer mRNS épül. Ennek
bázishármasai a KODONok.
TRANSZLÁCIÓ
a mRNS-ek
kodonjait leolvasva, a tRNS-ek segítségével adott
sorrendű aminosavlánc jön létre.
Triplet
Dns nukleotidok hármasai. Ezek
sorrendje határozza meg a fehérjék aminosav sorrendjét.
tRNS
Az aminosavakat a tRNS molekulák szállítják a riboszómára.
A genetikai kód
Kódrendszer, ami alapján a sejtek nukleinsavaiban
(DNS és RNS) őrzött információ fehérjékké fordítódik le.
Megszabja, hogy a DNS tripletei alapján milyen
sorrendben épülnek be az aminosavak a fehérjékbe.
Bázishármasokból áll a genetikai kód
(1 bázishármas - 1 aminosav)
3 leolvasási keret
UNIVERZÁLIS:
valamennyi élőlényben egyforma (a
mitokondriumokban és még itt-ott tér el kissé). Adott kodon
minden élőlényben ugyanazt az am.savat jelenti.
VESSZŐMENTES:
nincsenek jelentés nélküli bázisok
(„vesszők”) a tripletek között
ÁTFEDÉSMENTES:
adott időben adott bázis csak egy
triplet részeként olvasható le, nem lehet tagja két
szomszédos tripletnek egyszerre.
DEGENERÁLT:
sok aminosavat több különböző triplet
kódol. Ezek között általában az utolsó bázisban van
különbség („lötyögő bázis”).
4 különböző bázis – 3-asával csoportosítva →
43 = 64 különböző jel a 20 aminosavra - 3 STOP kodon = 61 jel a 20 aminosavra (ebből egy a START kodon, ez metionint kódol)
Kodonszótár
Ebből olvasható le, hogy melyik
bázishármas melyik aminosavat kódolja (tehát mRNS
tripleteket olvasunk le)
Transzkripció
mRNS szintézise a DNS alapján
• a DNS replikációhoz hasonlóan a komplementaritás
érvényesül (A-val szembe U épül be!)
• csak rövid területen, és csak az egyik DNS szálról
íródik át RNS
• rövid terület = GÉN = az a DNS szakasz, ami egy
fehérje kódolásáért felelős
• RNS polimeráz enzimek végzik
• 5’-3’ irányú
Nem kódoló szál
Rns polimeráz templátként ezt használja. (=beszélő szál). A képződő mRNS bázissorrendje a kódoló szállal
lesz megegyező (= értelmes / néma szál)
PROMÓTER:
5’ végen elhelyezkedő konszenzus
szekvencia, transzkripciós starthelyhez közel
TERMINÁTOR:
3’ végen elhelyezkedő konszenzus
szekvencia, transzkripciós stophelyhez közel
Konzervatív szekvenciák
Meghatározott bázissorendű, enzimek ezt ismerik fel
mRNS-t szintetizáló polimeráz
Rns polimeráz II.
INICIÁCIÓ
• enzim felismeri a promótert
• ehhez közel a helikáz szétnyitja a DNS spirált – így
létrejön a transzkripciós buborék
ELONGÁCIÓ
• az RNS polimeráz a nem kódoló szállal komplementer
(A-val szemben U!) RNS-t készít
• a transzkripciós buborék kb. 18 bp hosszú,
folyamatosan mozog a DNS mentén 3’ irányba
TERMINÁCIÓ
- enzim felismeri a terminátort
* befejeződik, a RNS viszont még nincs teljesen készen
Guanozin-sapka
5’ végére
egy sapka (=cap) kerül 5’-5’
kötéssel, ez metil-guanozinból áll
(enzimek nem tudják bántani)
2.poliA FAROK:
3’ végére sok
adenozin kerül (50-250 A). Ez „időt
nyer” az enzimekkel szemben.
SPLICING
Fölösleges szakaszok kivágása, intronok kivágódása, exonok egyesítése
Intron
szabályozó funkció, fehérje aminosav
sorrendet nem határoz meg, mRNSbe már nem kell
EXON:
kódoló funkció, aminosav sorrendet határoz
meg
Alternatív splicing
Az ugyanazon génről keletkező RNS másolatok nem
mindegyike érik azonos módon.
Így egyetlen génről több féle mRNS változat
keletkezhet, és több féle fehérje a különböző exonok
kivágásával az mRNS ből.
Transzkiptum helye
Az eukariótákban a
transzkriptum a sejtmagban
készül, és érik. Innen csak az
érett mRNS jut ki.
TRANSZLÁCIÓBAN.
Az érett mRNS szállította
információt a fehérjeszintézis
aminosav sorrenddé fordítja a
Transzláció helyszíne
Riboszómákon a
sejtplazmában szabadon,
vagy ER-on.
- AMINOSAV AKTIVÁLÁS
Aminosav kapcsolása a tRNS 3’ végéhez
• Enzim végzi, ATP felhasználásával - am.sav-tRNS-
szintetáz
• Ez a tRNS enzim-kötőhelyéhez kapcsolódik (E
igényes), majd köti az aminosavat a 3’ véghez
• Specifikusan azt az aminosavat tudja kötni, amit az
antikodon meghatároz
antikodon
a tRNS azon bázishármasa, ami az
mRNS kodonjával komplementer,
ahhoz kapcsolódni tud
- INICIÁCIÓ = LÁNCKEZDÉS
az mRNS a riboszóma kis alegységéhez kötődik, ATP felhasználásával • ezután tud odakötni a nagy alegység • a nagy alegységen 2 tRNS kötőhely van: A (aminosav), P (peptid) • mRNS első kodonja az AUG- startjel • odahívja a metionint szállító tRNS-t • rákötődik a P kötőhelyre
- ELONGÁCIÓ= LÁNCHOSSZABBODÁS
• riboszóma leolvassa az mRNS második tripletjét
• odahívja a 2. aminosavat szállító tRNS-t
• a tRNS az A kötőhelyre kapcsolódik
• egy enzim (peptidiltranszferáz) hozzáköti a metionint a
második aminosavhoz - dipeptid jön létre
• a metionint szállító tRNS leválik
• a riboszóma elmozdul az mRNS mentén
• 2. tRNS átcsúszik a P kötőhelyre
• a lépések ismétlődnek, amíg az A kötőhely a STOP
kodonra nem ér:
− következő triplet
− következő tRNS
− peptidkötés
− elmozdulás
- TERMINÁCIÓ = LEÁLLÁS
• ha az A helyen STOP kodon (UAA, UGA, UAG) jelenik
meg
• speciális enzimek kapcsolódnak, amelyek
szétválasztanak mindent, és levágják a lánckezdő
metionint
POSZTTRANSZLÁCIÓS MÓDOSÍTÁSOK
ahhoz, hogy a fehérje betölthesse a biológiai
funkcióját, még fel kell vennie a megfelelő
térszerkezetet, és különböző egyéb csoportokat kell
kapnia
• ezek a folyamatok a DER üregében és Golgi
készülékben történnek
A GÉNEXPRESSZIÓ SZABÁLYOZÁSA:
A test összes sejtjének genetikai tatalma egyező (mind a
zigótából fejlődik), de nem minden sejt ugyanazt csinálja.
Fontos szabályozni, hogy melyik mikor termelődjön.
Ennek szabályozását jól ábrázolja a prokarióta lac (laktóz)
operon modell.
lac (laktóz)
operon modell.
Az E. coli-ban a laktóz, mint alternatív tápanyagforrás
felhasználásához három enzimre van szükség.
β-galaktozidáz, galaktozid-permeáz, galaktozid transzacetiláz.
• Ezek az ún. struktúrgéneken (lacZ, lacY, lacA) kódolódnak,
amelyek közvetlenül egymás mellett vannak a DNS-en,
aktiváláskor mindhárom egyszerre íródik át.
Átíráskor az RNS-polimeráz a struktúrgének előtt lévő DNS
szakaszon a promoterhez kapcsolódik, majd megindul feléjük
és megkezdi az mRNS szintézisét.
• A promoter és a struktúrgének között van egy rövid szakasz,
az operátor.
• Ha a sejtben nincs laktóz, az operátorhoz egy
represszorfehérje kötődik, és fizikailag gátolja a laktóz bontó
enzimek szintézisét.
• A represszorfehérje aminosav sorrendjét kódoló gén
(regulátor gén) a promoter előtt van. Állandóan
expresszálódik, ha van glükóz a tápoldatban.
• Vagyis a baktériumban a laktóz-operon általában represszált,
vagyis gátolt állapotban van.
Ha a tápoldatból elfogy a glükóz, laktóz viszont van:
• kis mennyiségben laktóz molekulák kerülnek a sejt belsejébe
• a represszorhoz kapcsolódva megváltoztatják annak térbeli
szerkezetét
• a represszor már nem tud az operátorhoz kapcsolódni
• leválik, és szabaddá teszi az utat az RNS polimeráz előtt, ami
elkezdi a struktúrgének átírását
Néhány jellemző példa jelenleg gyártott fehérje
természetű biopharmaceutical-re:
• véralvadási faktorok (pl. VIII-as és IX-es)
• peptidhormonok (pl. inzulin, glukagon, növekedési hormon,
gonadotropinok)
• interleukinok (pl. interleukin-2)
• vírus vakcinák (pl. Hepatitis B elleni vakcina)
• tumor nekrózis faktor
• terápiás enzimek (pl. emésztés elősegítő enzimek, sebtisztítás
segítő enzimek, DNáz I, urát oxidáz, β-galaktozidáz stb.)
Heterológ expressziós rendszerek
(emlős,
rovar, illetve E. coli rendszerekben, ritkábban más
baktériumok, gombák és növényi sejtkultúrák segítségével)
Baktériumokban való fehérjetermeltetés előnye
A baktériumokban történő fehérjetermeltetés nagy
előnye, hogy olcsón, gyorsan, nagy mennyiségű
fehérje állítható elő ezen az úton.
Molekuláris biológiai technika:
Felhasználják a génműködés szabályozását és a génklónozás
ismereteit
