Metabolizm DNA Flashcards
Przez co kodowany jest miRNA?
Przez genom komórki
Jaką funkcję pełni miRNA?
regulują ekspresję innych genów na praktycznie wszystkich etapach tworzenia białka*
powodują transkrypcyjne lub potranskrypcyjne wyciszanie genów (gene silencing)
*dojrzewanie RNA→organizacja kompleksu inicjującego translację lub degradacja RNA→synteza białka→dojrzewanie białka→fałdowanie białka→degradacja białka
Ile par zasad zawiera ludzki genom?
ok. 3x109 bp
(3.000.000.000 - 3 miliardy)
Genom wirusa
DNA lub RNA
- pojedyncza lub podwójna nić
- liniowy lub kolisty
- u niektórych geny zachodzące na siebie
**Wirusowy DNA musi być skondensowany! **
Genom prokariotyczny
- w nukleoidzie, nieotoczony błoną
- jeden, kolisty DNA o strukturze podwójnej helisy
- plazmidy
- geny są kolinearne z sekwencją aminokwasową w białku, zorganizowane w operony
**DNA musi być skondensowane! **
- DNA ma superzwinięcia
- białka niehistonowe
Co to jest plazmid?
Jest to małe, koliste DNA (103-105pz), niektóre zawierają geny, które czynią komórkę bakteryjną odporną na antybiotyki, mają zdolność przemieszczania się z komórki do komórki
Genom eukariotyczny
Genom jądrowy - liczne chromosomy w jądrze
DNA musi być bardzo ściśle upakowany!
- superzwinięcia (struktury superhelikalne, superskręcenia)
Z czego zbudowany jest chromosom?
Z liniowej, dwuniciowej cząsteczki DNA w kompleksie z dodatnio naładowanymi białkami (histony) i białkami niehistonowymi
Jaką strukturę ma większość genów?
Mozaikową - zawiera sekwencje niekodujące (introny) i segmenty kodujące (egzony)
Charakterystyka umiarkowanie powtarzalnych sekwencji
- ok. 20% DNA
- kilkaset pz
- długie, rozproszone sekwencje powtarzające się 103/komórkę
- pełnią rolę strukturalną
- wiele z nich to ruchome elementy, które mogą zmieniać miejsce w genomowym DNA
Charakterystyka wysoko powtarzalnych sekwencji
- ok. 10% DNA
- krótkie (poniżej 10 pz)
- sekwencje tandemowo ułożone 106/komórkę
- ułożone obok siebie w tym samym kierunku w centromerach i telomerach
Sekwencje powtarzające się
Charakterystyka sekwencji unikalnych
- ok. 70% DNA
- tylko jedna lub kilka kopii/komórkę
- większość sekwencji kodujących białka
Tandemowo powtarzające się geny
Geny o kopiach wielokrotnych - dla białek lub cząsteczek RNA potrzebnych nagle w dużej ilości w komórce:
- RNA - u człowieka ok. 250 kopii dla 45S pre-rRNA, 2000 dla 5S rRNA, 1300 dla tRNA
- Histony - wielokrotne kopie klasterów zawierających 10-15 genów każdy
Co to są histony?
Są to małe, zasadowe białka, mocno związane z DNA, bogate w lizynę i argininę (H1, H2A, H2B, H3 i H4)
Funkcja histonu H1
- Łączy się z DNA łącznikowym
- umożliwia tworzenie struktur wyższego rzędu
Funkcja histonów H2A, H2B, H4 i H4
Dimer każdego z nich wchodzi w skład oktameru stanowiącego rdzeń nukleosomu
Jak zbudowana jest chromatyna?
Jest ona zbudowana z powtarzających się jednostek (nukleosomów), z których każda zawiera 200 pz DNA oraz po dwie kopie H2A, H2B, H3, H4, które tworzą oktamer histonowy
Co składa się na rdzeń nukleosomu?
- 8 histonów
- 146 pz DNA
- 1 3/4zwoju
Co stanowi 1/4 reszt aminokwasowych każdego histonu?
Zlokalizowane na końcu aminowym Arg (R) i Liz (K)
Jaką rolę odgrywa kowalencyjna modyfikacja N-końcowych ,,ogonków”?
Moduluje dostępność DNA dla transkrypcji
Funkcja HAT
HAT (histonowa acetylotransferaza) przyłącza resztę acetylową (-COCH3) do niektórych reszt aminokwasowych białek histonowych
Do czego prowadzi acetylacja histonów?
Do remodelowania chromatyny - rozluźnienia kompleksu histony-DNA, co umożliwia aktywację transkrypcji
Funkcja HDAC
HDAC (histonowa deacetylaza) - usuwa reszty acetylowe
Etapy kondensacji włókna chromatynowego
Podwójna helisa + Oktamer histonowy → Nukleosom + Histon łącznikowy (np. H1) → Chromatosom + Łącznikowy DNA → Nukleofilament (sznur koralików, włókno 11 nm) → Solenoid (włókno 30 nm) →Pętla chromosomowa (pętla Laemmliego) → Chromatyna interfazowa → Chromosom metafazowy
Charakterystyka białek niehistonowych
Jest to zróżnicowana grupa białek wiążących się z DNA
- całkowita ilość ok. 0,05 do 1g/g DNA
- w ich skład wchodzą polimerazy i inne jądrowe enzymy, receptory hormonów, białka regulatorowe
- w typowym, eukariotycznym jądrze może być około 1000 różnych niehistonowych białek
Sposoby wykorzystania informacji genetycznej zapisanej w DNA w postaci sekwencji nukleotydów
- przez replikację, czyli powielenie DNA dla przekazania informacji następnym pokoleniom komórek
- przez proces biosyntezy RNA, czyli transkrypcję
- przez proces biosyntezy białka, czyli translację - dla funkcji komórek i organizmów żywych
Fazy cyklu komórkowego
Fazy G1, S i G2 określane są jako interfaza
Porównanie replikacji w komórce E.COLI a komórką ssaka
Białka biorące udział w replikacji
- DnaA
- DnaB - Helikaza
- DnaG - Prymaza
- SSB
Jakie enzymy tworzą wiązanie fosfodiestrowe?
Polimerazy DNA/DNA zależne
W jakim kierunku enzymy tworzące wiązanie fosfodiestrowe syntetyzują nową nić?
W kierunku 5’ -> 3’ ( matrycę odczytują w kierunku 3’ -> 5’)
Dlaczego w procesie replikacji niezbędny jest udział polimeraz RNA?
Ponieważ polimerazy DNA nie są w stanie samodzielnie wytworzyć pierwszego wiązania fosfodiestrowego
Co aktywuję polimerazę RNA/DNA zależną?
Helikaza DNA
Rola Prymazy
Synteza na obu niciach DNA krótkich, komplementarnych odcinków (pimerów) starterowego RNA, wykorzystywanych przez polimerazę DNA do rozpoczęcia syntezy nowych nici DNA w procesie replikacji DNA
Przebieg syntezy łańcucha opóźnionego
- Oligonukleotyd RNA (starter) kopiowany na nici DNA
- Polimeraza DNA przedłuża starter RNA nowym DNA
- Polimeraza DNA usuwa RNA od końca 5’ kolejnego fragmentu i wypełnia lukę
- Ligaza DNA łączy sąsiednie fragmenty
Aktywność enzymatyczna polimerazy DNA I
- polimerazowa
- egzonukleazowa 3’ -> 5’ - weryfikuje poprawność wbudowanych nnukleotydów i w razie potrzeby wycina je
- egznonukleazowa 5’ → 3’ – jak rybonukleaza wycina startery RNA i syntetyzuje w to miejsce DNA
Aktywność enzymatyczna polimerazy DNA II
- polimerazowa,
- egzonukleazowa 3’ → 5’.
Jest głównie zaangażowana w sprawdzanie poprawności replikacji i w naprawę DNA
Aktywność enzymatyczna polimerazy DNA III
- polimerazowa
- egzonukleazowa 3’ → 5’