Replikation, Reparatur und Rekombination Flashcards
Welche Rolle spielt Replikation in Zelle?
Können Fehler währenddessen auftreten?
-Jede Zellteilung erfordert eine vorherige Replikation der im Genom kodierten Information (Sequenz)
-Während der Replikation können Fehler passieren
Was für widersprüchliche Anforderungen bestehen in Bezug auf die DNA Replikation aus Sicht der Erhalt des Indiviuums und der Evolution? (Erklären dies anhand Einzellern und Vielzellern)
-Während Erhalt der Geninformation zentral für die Funktion von Zellen ist, ist ihre Veränderung eine Voraussetzung für Evolution (Mutation + Selektion)
Einzeller: Jede neu auftretende Mutation wird vererbt (stabil!)
Vielzeller: Nur Mutationen in Keimbahnzellen werden vererbt, in Körperzellen nicht
Was macht man mit Mutationsrate?
-in schnell teilenden Zellen: direkt untersucht werden
-in komplexeren Organismen: Abschätzung durch Vergleich von Proteincodierenden Sequenzen
semikonservative DNA-Replikation
Welches Experiment konnte gezeigt werden, dass die DNA -Replikation semikonservativ erfolgt?
-erfolgt durch Melson und Stahl - Experiment (15/14 N-Isotop integriert sich in Bakterien DNA)
-Ergubt der Tochterzellen besteht nach der Zellteilung nur Häfte aus Erbinformation der Mutterzellen
Erforderungen für den Ablauf der Replikation
alle 4 aktivierte dNTPs: Desoxyribonukleosid-5’-Triphosphate und Mg2+
RNA als Primer
DNA-Polymerase
Ablauf der Replikation
-neuer DNA Strang wird direkt an der vorhandenen DNA -Matrize zusammengebaut
-Verlängerung durch einen nukleophilen Angriff des 3’-OH Primerendes auf das innerste Phosphatatom des dNTP-Desoxyribonukleosidphosphat
–> Phosphatdiesterbrücke gebildet und Pyrophosphat frei
–> Verlängerungskette in 5’-3’ Richtung
Was ermöglicht hohe Gesamtselektivität der Replikation über Zellteilungen?
-DNA-Polymerase kontrolliert das einzubauende Nukleotid Fehler 1/10^5
-Direkt nach einem Primerverlängerungsschritts mit 3’-5’-Exonukleaseaktivität: fehlgepaarte Nukleotide an 3’ werden entfernt Fehler 1/10^2
Später nach der Primerverlängerung: MutS/MusL- Fehlpaarungskorrekturlesesystem Fehler 1/10^2
Wie funktioniert DNA-Helicase während der Replikation?
DNA-Helicasen öffnen den DNA-Doppelstrang vor Replikationsgabel, ATP-Verbrauch
Diese binden Einzeltrang-DNA, laufen auf diesem entlang
–> Polarität 5’-3’, häufig nur auf Folgestrangsmatrize
–> Replikationsgabel bildet sich aus
Welcher Faktor stabilisiert ssDNA nach der Öffnung von DNA-Helicase?
SSB-Protein stabilisieren ssDNA
kooperative Bindung an ssDNA, hält DNA geöffnet und gestreckt
Was passiert auf dem Relikationsgabel? Was passiert mit den Primern nach der Verlängerungssynthese?
-beide Stränge werden gleichzeitig repliziert
-Leitstrang: kontinuierliche synthetisiert, benötigt nur einmal einen Primer (am Replikationsursprung)
-Folgestrang: laufend neue Primer bereitstehend, wird in kurze DNA-Fragmente diskontinuierlich synthetisiert –> Okazaki-Fragmente
-Nuklease erkennt und entfernt RNA-Primer in RNA-DNA-Komplex –> DNA Polymerase ersetzt RNA durch DNA
-DNA-Ligase verknüpft/ligiert die Lücke (5’-Phosphorsäurediesterbindungen + 3’-OH-Gruppe eines DNA Doppelstrangs), ATP-Verbrauch
DNA - Ligase
Stepptisch-Verfahren
1. Adenylierung der 5’-Phosphatsgruppe unter Abspaltung von Pyrophosphat
2. Knüpfung der Phosphordiesterbindung unter Abspaltung von AMP
Wie soll die DNA Polymerase auf der DNA-Matrize mit Okazaki-Fragemente begleitet werden?
-DNA-Polymerase wird durch einen gleitenden Ring an der DNA gehalten –> Für Okazaki-Fragmente würde DNA- Polymerase schnell von der DNA-Matrize fallen
-Hilfsprotein ‘‘Gleitkammer’’ gibt DNA frei, wenn ds DNA erreicht wird, ATP-Verbrauch
-Schnelles Laden und Ablösen von DNA-Polymerase und Gleitkammer
Wie läuft die Replikation von bakteriellen Chromosomen?
-bakterielle Chromosomen haben einen einzigen Replikationsursprung
-A-Methylierung und ausreichende Nährstoffe –> methylierte Replikationsursprünge für Initiaton
-Bindung von Initiatorproteinen an Replikationsursprung, der eine AT-reich, spezifische Sequenz für Initiatorproteinen (zB DNA Helicase)
–> Der Replikationsursprung bakterieller Chromosomen wird in beiden Richtungen repliziert
Warum können die 3’-Enden von Chromosomen mit den erarbeiteten Komponenten der Replikationsgabei nicht repliziert werden? Welches Enzym ist hierfür notwendig?
-Problem der Primer-abh. Replikation
-Entfernung des RNA Primers –> DNA Verlust
-Telomerase, besitzt eigene RNA-Matrize passend zu Telomersequenz
—->Reverse Transkriptase (RNA abh. DNA Polymerase) verlängert 3’-Enden der parentalen DNA
-Dann Vervollständigung des Folgestrangs durch DNA-Polymerase
Was ist RNA abhängige DNA Polymerase?
Reverse Transkriptase
RNA als Vorlage und dann komplementäre DNA synthetisieren
