Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Replikacja, naprawa i rekombinacja DNA u eukariontów.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Replikacja, naprawa i rekombinacja DNA u eukariontów."— Zapis prezentacji:

1 Replikacja, naprawa i rekombinacja DNA u eukariontów

2 Zasada replikacji DNA

3 Replikacja DNA jest elementem cyklu komórkowego

4 U eukariontów DNA występuje w kompleksie zwanym chromatyną

5 Replikacja u eukariontów Inicjacja, elongacja, terminacja Problem końców chromosomów Jądro - organelle

6 Inicjacja (replikacja zaczyna się jednocześnie w wielu miejscach)

7 ORI (Origins of replication) ARS (Autonomously Replicating Sequence) u drożdży -Specyficzna sekwencja 200 pz jest minimalną sekwencja wymaganą do inicjacji replikacji chromosomowego DNA. U ssaków inicjacja (ORI) obejmuje sekwencję pz U roślin sekwencje ORI nie są zidentyfikowane W chromosomach istnieje wiele potencjalnych ORI, ale nie wszystkie funkcjonują w każdej komórce Fragment DNA replikowany z jednego ORI nosi nazwę replikonu ( u roślin długość replikonu to przeciętnie kb) Nie wszystkie ORI startują w tym samym momencie, jednak porządek ich uruchamiania jest w komórkach ściśle kontrolowany i zależy od stanu kondensacji chromatyny w danym miejscu.

8 Kontrola inicjacji Licencjonowanie (kontrola pozytywna) – zapewnia, że chromosomy będą się replikować tylko wtedy, gdy w sposób prawidłowy przejdą przez mitozę i znajdą się w komórce potomnej. Aby nastąpiła inicjacja, do ORI musi się przyłączyć Kompleks Rozpoznający Origin (ORC – Origin Recognition Complex) i dodatkowe białka (czynniki licencjonujące Cdc-6 i Cdt-1) umożliwiające ścisłe pokrycie sąsiadującego DNA białkami MCM (Minichromosome Maintenance). Tylko DNA pokryty białkami MCM może być replikowany. Białka MCM są usuwane przez przesuwające się widełki replikacyjne.

9 Licencjonowanie w ORI

10 Negatywna kontrola inicjacji - Geminina Geminina – białko występujące w komórkach w fazie G2 Przeciwdziała przyłączaniu się białek MCM do świeżo zreplikowanego DNA (zablokowanie czynnika Cdt-1) Jest degradowana po zakończeniu mitozy Gemininy nie wykryto w drożdżach i roślinach!

11 Kontrola inicjacji w cyklu komórkowym

12 Elongacja Kompleks wielo-enzymatyczny zawierający polimerazę DNA katalizuje przyłączanie deoksyrybonukleotydów do 3 końca DNA lub RNA przyłączonego do nici matrycowej DNA. Synteza DNA idzie w kierunku 5 – 3, a matryca jest odczytywana w kierunku 3-5. Polimeraza DNA może dodawać nukleotydy tylko do już istniejącego fragmentu kwasu nukleinowego (primera). Polimeraza DNA jest nieaktywna w nieobecności primera z wolną grupą 3 OH, związanego poprzez wiązania wodorowe z matrycą. Primery są syntetyzowane przez specyficzną polimerazę rybonukleotydową zwaną DNA primazą. Inicjuje ona syntezę primera rozpoczynając od rybonukleotydu purynowego.

13 Przyłączanie deoksyrybonukleotydów przez polimerazę DNA

14 Elongacja - cd Ze względu na asymetrię widełek replikacyjnych *(kierunki!) synteza DNA jest w połowie nieciągła. Na nici wiodącej (jeden primer) dodawanie nukleotydów odbywa się w sposób ciągły. Na nici opóźnionej synteza odbywa się w formie krótkich fragmentów Okazaki, z których każdy wymaga swojego primera. Wytworzenie ciągłej cząsteczki na matrycy nici opóźnionej wymaga systemu naprawy DNA zawierającego specyficzną rybonukleazę – RNazę H, który usuwa primery RNA i zastępuje je fragmentami DNA. Inny enzym – ligaza DNA łączy koniec 3 nowego fragmentu DNA z 5 końcem fragmentu DNA poniżej.

15 Elongacja - widełki replikacyjne

16 Elongacja - cd W jądrze eukariontów występują trzy główne polimerazy DNA – α, δ i ε. α – głównie funkcja primazy δ i ε – synteza DNA na nici prowadzącej i opóźnionej. Helikaza DNA (występuje w kompleksie z pol δ i ε ) rozplata dwuniciowy DNA u nasady widełek. Topoizomerazy DNA usuwają napięcia torsyjne powstające w wyniku rozplatania (są przyłączone przed widełkami).

17 Elongacja - cd

18 Wierność replikacji Wysoka wierność replikacji (śr. 1 błąd na 10 9 zreplikowanych pz). Polimerazy DNA są enzymami z funkcją autokorety (proofreading), które usuwają własne błędy podczas replikacji. Kluczowe dla autokorekty są ich aktywności 3-5 egzonukleazy, dzięki którym usuwają źle sparowane nukleotydy od 3 końca nowo zsyntetyzowanego fragmentu DNA. Specjalny system naprawy uzupełnia następnie brakujące fragmenty nici.

19 Niektórych błędów nie da się skorygować

20 Terminacja replikacji Terminacja następuje w miejscach, w których spotykają się nowo syntetyzowane nici DNA powstałe z dwóch sąsiadujących miejsc ORI.

21 Aktywność telomerazowa -replikacja końców chromosomów (telomerów)

22 Punkty kontrolne (checkpoints) w cyklu komórkowym

23 Chromosomy politeniczne (Drosophila – 10 rund replikacji bez rozdzielania cząsteczek = 2048 cząsteczek ułożonych obok siebie)

24 Łańcuchowa reakcja polimerazy (PCR)

25 Produkty PCR (polimeraza Taq)

26 Przyczyny uszkodzeń DNA i ich efekty Tlen, wolne rodniki UV Związki alkilujące Spontaniczna deaminacja (C do U) Przerwanie łańcucha Modyfikacje chemiczne zasad włączanie niesparowanych zasad w trakcie replikacji

27 Uszkodzenia DNA - przykłady

28 Systemy naprawy DNA Wycięcie nukleotydów (dimery pirymidyn, aberracje struktury) Naprawa błędnie sparowanych nukleotydów (mylnie sparowane zasady) Naprawa przez wycięcie zasad (nietypowe – hipoksantyna, uracyl-, zalkilowane zasady) Uwaga: demetylacja 5-met-cytozyny! Naprawa bezpośrednia (metyloguanina, dimery pirymidyn) System helikazy XPA (Xerdoerma pigmentosum) Homologi bakteryjnych białek typu Mut Glikozylaza DNA, polimeraza δ Guanino-6-metylotransferaza

29 Rekombinacja DNA Gra ważną rolę w podziale mejotycznym komórek (zapewnia zróżnicowanie genetyczne gamet) i, na dłuższą metę - w ewolucji (rearanżacje sekwencji DNA umożliwiają nowe kombinacje sekwencji, które mogą generować nowe rodzaje RNA i białek, wpływając na fenotyp). Mechanizmy rekombinacji są powiązane ściśle z mechanizmami replikacji i naprawy

30 Rekombinacja w podziałach mejotycznych

31 Rodzaje rekombinacji Rekombinacja homologiczna występuje pomiędzy długimi sekwencjami, które zawierają rejony w dużym stopniu do siebie podobne (np. rekombionacja mejotyczna). Wymaga białek typu RecA; katalizują one reakcję przeniesienia nici, która umożliwia jednoniciowemu fragmentowi wniknięcie w strukturę dwuniciową w rejonie homologii (powstaje przejściowa struktura trójniciowa). Rekombinacja miejscowo specyficzna (np. rearanżacja genów immunoglobulin) występuje w specyficznych loci, nie wymaga długich rejonów homologii ani białek typu RecA. Wymaga białka rekombinazy (integrazy) i krótkich sekwencji palindroomowych w DNA donorowym i akceptorowym. Rekombinacja nieuprawniona może zachodzić w obecności krótkich rejonów homologicznych (udział polimerazy RNA), a także przy braku jakiejkolwiek homologii (np. integracja do genomów roślin) (udział gyrazy, tj. topoizomerazy II).

32 Struktura Hollidaya – etap pośredni w rekombinacji homologicznej


Pobierz ppt "Replikacja, naprawa i rekombinacja DNA u eukariontów."

Podobne prezentacje


Reklamy Google