Struktura i funkcja chromatyny

Prezentacja na temat: "Struktura i funkcja chromatyny"— Zapis prezentacji:

1 Struktura i funkcja chromatyny

2 Funkcja chromatyny (materiału genetycznego; chromosomów; kwasu nukleinowego) Kodowanie całej informacji dotyczącej całości funkcji organizmu -kodowanie informacji o strukturze makrocząsteczek, ich aktywności, zapewnienie mechanizmów regulacji i zdolności reakcji na bodźce oraz zdolności do naprawy Zapewnienie wiernego i bezpiecznego mechanizmu powielania informacji -zdolność do replikacji -zdolność do rekombinacji -zdolność do rozdziału do komórek potomnych -zdolność do zapewnienia integralności materiału genetycznego Przekazywanie materiału genetycznego do komórek potomnych

3 Miejsca startu replikacji Sekwencje telomerowe Sekwencje centromerowe
Sekwencje regulatorowe Sekwencje powtarzające się Sekwencje „strukturalne” – odpowiadające za tworzenia prawidłowej struktury chromatyny

4 Długość nici kwasu nukleinowego (w formie rozwiniętej) jest wieksza od wymiarów przdziału komórkowego w którym się znajduje B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

5 Wielkość (długość) genomu niektórych wybranych organizmów eksperymentalnych
C-value paradox - niezgodność pomiedzy: wielkością genomu a złożonością genetyczną organizmu B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

6 Wielkość (długość) genomu u różnych organizmów zmienia się w olbrzymim zakresie
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

7 Zawartość DNA w haploidalnym genomie tylko w przypadku niższych Eukariota koreluje się ze złożonością organizmu B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

8 Fotografia ultracienkiego skrawka jądra komórkowego barwionegoodczynnikiem Feulgen’a
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

9 Fotografia przedstawiająca fizyczną ciągłość retikulum endoplazmatycznego i otoczki jądrowej
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

10 Fotografia tzw. Cienkiego skrawka obrazująca jąderko traszki
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

11 Intensywnie transkrybowane nieupakowane obszary rDNA tworza strukturę tzw. choinki
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

12 Fotografia transkrypcji wielu liniowo ułożonych genów rRNA
Klasyczna struktura tzw. choinki B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

13 Chromosomy politeniczne z D. melanogaster
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

14 Upakowanie materiału genetycznego

15 RNA wirusa TMV jest upakowane w postaci spirali
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

16 Dojrzewanie faga lambda (pakowanie DNA) jest procesem wieloetapowym
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

17 Genom bakteryjny upakowany jest w postaci pętli DNA
Genom bakteryjny upakowany jest w postaci pętli DNA. DNA w pętlach jest upakowane poprzez kompleksowanie z kwaśnymi białkami. B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

18 Chromosomy pozbawione histonów zbudowane są ze szkieletu białkowego do którego przyczepione są pętle DNA B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

19 Regiony DNA odpowiedzialne za kotwiczenie pętli DNA w szkielecie białkowym (tzw. sekwencje SAR/MAR DNA) można izolować i badać. B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

20 Chromosom mitotyczny zbudowany jest z ciasno upakownego włókna (tzw
Chromosom mitotyczny zbudowany jest z ciasno upakownego włókna (tzw. solenoidu 30 nm) zawierającego ciasno upakowany DNA w kompleksie z białkami B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

21 Chromosomy szczoteczkowe - występują w wyjątkowo długim procesie mejozy u niektórych płazów.
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

22 Włókno chromosomu szczoteczkowego jest otoczone produktami transkrypcji - kompleksami rybonukleoprotein B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

23 Geny leżące w poszczególnych pasmach chromosomów politenicznych mogą być identyfikowane techniką hybrydyzacji in situ B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

24 Obraz hybrydyzacji in situ pasma 87A i 87C ze znakowanym RNA izolowanym z komórek D. melanogaster traktowanych szokiem cieplnym B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

25 Obraz chromosomu IV gruczołu śliniankowego owada C
Obraz chromosomu IV gruczołu śliniankowego owada C. tentans z trzema perścieniami Balbianiego (pufami) B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

26 Model działania telomerazy - enzymu zabezpieczającego prawidłowość końców DNA w chromosomie
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

27 Model wyjaśniający nietypowe właściwości telomerowego DNA
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

28 Końce chromosomu zabezpieczone są poprzez tworzenie petli
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

29 Schemat obrazujący tworzenie pętli na końcach chromosomu.
Koniec 3’ jednoniciowego końca telomeru (TTAGGG)n hybrydyzuje z homologicznym odcinkiem DNA B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

30 Trawienie chromatyny nukleaza z Micrococcus luteus prowadzi do zwalniania pojedynczych nukleosomów
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

31 Nukleaza z Micrococcus luteus trawi DNA pomiędzy nukleosomami
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

32 Schemat budowy nukleosomu
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

33 Nukleosom można przedstawić jako cylinder z nawiniętym na nim DNA w postaci dwóch pętli
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

34 Nici DNA nawinięte na nukleosomie sąsiadują ze sobą
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

35 Sekwencje DNA oddalone liniowo o 80 par zasad mogą leżeć bardzo blisko siebie
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

36 Trawienie jądrowego DNA nukleazą prowadzi do uzyskania nukleosomów o różnym stopniu multimeryczności
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

37 Obraz DNA w postaci włókna nukleosomowego (10 nm)
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

38 Schemat struktury włókna nukleosomowego (10 nm)
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

39 Schemat upakowania włókna nukleosomowego (10 nm) w strukturę wyższego rzędu- solenoid (30 nm)
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

40 Model “symetryczny” struktury nukleosomu
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

41 Model struktury krystalicznej oktameru histonowego
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

42 Schemat ułożenia histonów w połówce nukleosomu i jego całości
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

43 N-końcowe fragmenty histonów są bardziej swobodnie ułożone
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

44 Acetylacja lizyn oraz fosforylacja seryn zmniejsza całkowity dodatni ładunek histonów
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

45 Struktura nukleosomowa DNA jest odtwarzana bezpośrednio po replikacji
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

46 In vitro oktamer histonowy tworzy się dwoma drogami
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

47 Obraz tzw. minichromosomów wirusa SV40 podlegających transkrypcji
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

48 Polimeraza RNA powoduje oddysocjowanie DNA od nukleosomu
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

49 Rozszerzenie obszaru heterohromatyny powoduje inaktywację genów
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

50 Schemat procesu tworzenia heterochromatyny
Białko RAP1 wiąże się do obszarów tzw.: C1-4A repeats telomerowego DNA oraz do tzw.: ‘silencer elements“ niezbednych do represji HML i HMR B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

51 Wzór metylacji DNA może być powielany przez enzym rozpoznający miejsca metylowane “w połowie”
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

52 Metylacja jest zależna od trzech enzymów
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

53 Modele obrazujące możliwe szlaki rekonstytucji kompleksów białkowych na chromatynie po procesie replikacji B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

54 Model wyjaśniający odtworzenie wzoru acetylacji histonów po replikacji
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

55

56

57 Schemat demonstrujący aktualnie funkcjonujący fundamentalny dogmat biologii molekularnej
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

58 Replikacja DNA jest procesem semikonserwatywnym
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

59 Synteza DNA (replikacja) zawsze zachodzi na zasadzie komplementarności - dzięki parowaniu zasad
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

60 Synteza RNA zachodzi na zasadzie komplementarności
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

61 Schemat procesu ekspresji genów
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

62 W komórkach bakteryjnych proces ekspresji białek czyli: transkrypcja i translacja zachodzi w jednym ciągu B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

63 Proces ekspresji genów w komórkach zwierząt składa się z etapów: transkrypcji, modyfikacji, dojrzewania, transportu i translacji B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

64 Proces ekspresji genów jest procesem wieloetapowym i wielomiejscowym
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

65 Fizyczna długość genu (DNA) jest w komórkach eukariotycznych dłuższa niż sama sekwencja DNA kodująca białko B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

66 Schemat cyklu komórkowego
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

67 Synteza RNA i białek zachodzi w ciągu całego cyklu komórkowego
Synteza RNA i białek zachodzi w ciągu całego cyklu komórkowego. DNA ulega replikacji wyłącznie w fazie S B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

68 Fazy cyklu komórkowego są kontrolowane przez procesy zachodzące w fazach G1, S i mitozie
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

69

70 Schemat transportu białek w komórce Eukariotycznej
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

71 Intensywność transportu makrocząsteczek przez pory otoczki jądrowej
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

72 Obraz porów otoczki jądrowej w mikroskopie elektronowym
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

73 Model struktury przestrzennej pory jądrowej
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

74 Schemat przekroju poprzecznego pory jądrowej
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

75 Schemat przkroju pory jadrowej rownolegle do osi kanału transportu
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

76 Schemat transportu makrocząsteczek przez pory otoczki jądrowej
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

77 W transporcie makrocząsteczek uczestniczą białka transportujące-nośniki
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

78 Przykłady klasycznych sygnałow importu białka do jądra komórkowego
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

79 Badania nad transportem jądrowym wykorzystują tzw
Badania nad transportem jądrowym wykorzystują tzw. “komórki przepuszczalne” B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

80 Obraz z mikroskopu elektronowego importu do jądra komórkowego
N. Pante and U. Aebi, J. of Cell Science,19, 1-11, 1995

81 Białka eksportowane z jądra komórkowego posiadają sygnał NES
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

82 Przemiana GTP/GDP związanego do białka Ran reguluje proces transportu
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

83 Transport jądrowy zachodzi w dwóch etapach: kotwiczenia i translokacji
B. Lewin; Genes VII; Oxford University Press, 2000

84 Enzymy regulujące cykl Ran-GTP-azy
RanGAP - Ran GTPase activating protein RanGEF - Ran guanine nucleotide exchange factor RanBP1 - Ran-binding protein 1 Y. Azuma and M. Dasso, 2000; Curr. Opin. in Cell Biol.,

85 Schemat demonstrujący funkcję białka Ran w transporcie jądrowym
RanGAP - Ran GTPase activating protein RanBP1 - Ran-binding protein 1 RanGEF - Ran guanine nucleotide exchange factor NTF2 - nuclear transport factor 2 According to: Y. Azuma and M. Dasso, 2000; Curr. Opin. in Cell Biol.,

86 Zestawienie funkcji białka Ran w transporcie jądrowym
Y. Azuma and M. Dasso, 2000; Curr. Opin. in Cell Biol.,

87 Import białek do jądra zachodzi dwoma niezależnymi szlakami
S. Nakielny and G. Dreyfuss; Curr. Opin.in Cell Biol., 1997

88 Trzy typy sygnału eksportu białek (NES) z jądra komórkowego
NES -- Nuclear Export Signal S. Nakielny and G. Dreyfuss; Curr. Opin.in Cell Biol., 1997

89 Model udziału białek hnRNP w transporcie mRNA
According to: S. Nakielny and G. Dreyfuss; Curr. Opin.in Cell Biol., 1997

90 Model transportu oparty na systemie Ran-GTP/GDP jest zależny od importyny/karioferyny: alfa i beta
D. Goerlich; Curr. Opin. in Cell Biol., 1997