NIVOI ORGANIZACIJE I EKSPRESIJE GENOMA

Transcript

1 NIVOI ORGANIZACIJE I EKSPRESIJE GENOMA

2 ANIMACIJE!!! REPLIKACIJA TRANSKRIPCIJA TRANSKRIPCIJA I TRANSLACIJA

3 Naučna disciplina koja proučava fenomene naslednosti i varijabilnosti bioloških sistema. Nakon Mendelovog otkrića partikularnog nasleđivanja, geni su analizirani na osnovu načina njihove transmisije iz generacije u generaciju. Nasledna informacija mora da ispuni dva ključna zahteva:

4 Replikacija Ekspresija

5 Indirektni dokazi da je DNK osnova nasledne supstance. Prvi konkretni dokazi - Avery, Mac Leod i McCarty Streptococcus pneumoniae - miševi Griffith 1928.

6 Uglavnom kod virusa Kao jednolančana i dvolančana RNK Mozaični virus duvana

7 Polimerni molekuli sastavljeni od nukleotida Nukleozid Adenin Guanin Timin Citozin

8 Watson i Crick, Chargaff-ova pravila: A=T G=C Difrakcija X-zraka

9 Dvostruki heliks 0.34 nm 360ᵒ 3-5 fosfordiestarske veze A=T GΞC Lanci - komplementarni i antiparalelni

10 A B Z

11 RNK - omogućava realizaciju genetičke informacije. Ribozimi - informaciona i katalitička funkcija: Tetrahymena - praživotinje, RNK kao genetički materijal Razlozi evolutivnog postanka DNK: DNK hemijski stabilnija od RNK Dvolančana struktura - efikasnija replikacija Dvolančana struktura - efikasnija reparacija Kompleksost ćelije zahteva veću količinu genetičke informacije Timin umesto uracila

12

13 irnk

14 trnk

15 rrnk

16 Jedan od osnovnih preduslova za odigravanje normalne reprodukcije. roditeljski lanac - matrica za sintezu novog lanca semikonzervativna replikacija

17 Ključna uloga DNK polimeraza II

18 Specifičnosti i razlike u odnosu na prokariote: daleko veća količina DNK replikacija se upotpunjava sintezom histona i nehistonskih proteina Okazaki fragmenti nukleotida (prokarioti 10-20) 30 puta manja brzina replikacije nego kod prokariota replikacija isključivo u S fazi ćelijskog ciklusa veći broj replikacionih viljuški po jednom molekuku DNK replikon osnovna jedinica replikacije DNK polimeraza: α, β, γ, σ subjedinice

19 NIVOI ORGANIZACIJE I EKSPRESIJE GENOMA CENTRALNA DOGMA MOLEKULARNE BIOLOGIJE

20

21

22 Kako geni ostvaruju svoje efekte, rezultirajući određenim fenotipom (virus, bakterija, organizam...)? ULOGA KOJU GENI IMAJU U KONTROLI SINETEZE PROTEINA, RNK, REPRESORA, AKTIVATORA...

23 Odnosi se na protok i realizaciju genetičkih informacija u ćeliji komplementarnost antiparalelnost samoinstrukcija *MOGUĆA KOD NEKIH VIRUSA reverzna transkripcija

24 Prvi korak u realizaciji genetičke informacije, tj. ekspresije gena ČETIRI FAZE: 1. PREPOZNAVANJE 2. INICIJACIJA 3. ELONGACIJA 4. TERMINACIJA!!UVEK 5-3!!

25 PROKARIOTI RNK polimeraza α α β β ω subjedinice + δ vezivanje za PROMOTOR PRIBNOVLJEV BLOK TATAAT - 10 TTGACA -35 STABILAN INICIJACIONI KOMPLEKS

26 Vezivanjem za promotor, dolazi do lokalne denaturacije DNK nastaje OTVOREN KOMPLEKS Ugradnjom prvog ribonukleotida, završena inicijacija i počinje RNK ELONGACIJA TERMINACIJA STOP signali: 5 -UUUUUUA-3

27 EUKARIOTA TRANSKRIPCIJA -jedro TRANSLACIJA citoplazma prostorno i vremenski odvojeni RNK polimeraza: RNK polimeraza I u jedarcetu EGZONI I sinteza rrnk INTRONI RNK polimeraza II većina strukturnih gena primarni transkript preirnk RNK polimeraza III male jedarne RNK snrna trnk OBRADA PRIMARNOG TRANSKRIPTA

28 EUKARIOTA U promotorskim regionima TATA - blok - 25 CAAT - blok - 75

29 Kod prokariota može da Kod prokariota može da otpočne translacija na otpočne translacija na irnk molekulu, mada još irnk molekulu, mada još uvek nije završena uvek nije završena transkripcija transkripcija Kod eukariota su procesi transkripcije i translacije prostorno i vremenski odvojeni!

30

31 Modifikacije sintetisanog RNK lanca INTRONI I EGZONI Proces formiranja irnk, rrnk i trnk sposobnih da se uključe u translaciju RNA splicing izuzetno precizno i bez promene okvira čitanja (reading frame) signali za isecanje - dinukleotidi egzon-gt...ag-egzon

32 Tri načina isecanja introna: trnk- specifična endonukleaza i ligaza

33

34 Tri načina isecanja introna: trnk- specifična endonukleaza i ligaza rrnk autokatalitički pre-irnk hnrnk- delovanjem SPLAJSOZOMA RNK praživotinja Tetrahymena PROTEINI

35

36

37

38 4 azotne baze treba da kodira 20 aminokiselina 4 1 = = = 64

39 START kodon AUG Metionin STOP kodon UAA UAG UGA

40 UNIVERZALNOST IZROĐEONST DEGENERATIVNOST više različitih kodona za 1 AK više različitih trnk za 1 kodon više različitih kodona za 1 trnk teorija kolebljivosti NEMA PREKLAPANJA U OČITAVANJU KODONA UVEK 5-3 PRAVAC

41 Sparivanje baza između 5 baze antikodona u trnk i 3 baze kodona u irnk (kolebljivost, engl. wobble u sparivanju kodon-antikodon) 5 baza u antikodonu 3 baza u kodonu G C A U I U ili C G U A ili G A, U ili C

42 PREVOĐENJE INFORMACIJE SA irnk DO ODGOVARAJUĆEG POLIPEPTIDA Najkompleksniji biohemijski proces u živim sistemima: preko 50 polipeptida i 3-5 rrnk u sastavu ribozoma najmanje 20 enzima za aktivaciju AK različitih trnk najmanje 9 solubilnih proteina uključenih u sintezu proteina RIBOZOM glavna mašinerija biosinteze

43 FAZE: inicijacija elongacija terminacija

44 AKTIVACIJA AMINOKISELINA aminokiselina (AK) + ATP AK-AMP + PPi aminoacil trnk sintetaza AK-AMP + trnk AK-tRNK + AMP aminoacil trnk sintetaza

45 INICIJACIJA reakcije pre formiranja peptidne veze disocijacija subjedinica ribozoma faktori inicijacije IF-1, IF-2, IF-3

46 70 S KOMPLEKS INICIJACIJE

47 ELONGACIJA tri mesta na ribozomu Akceptorsko Peptidilno Egzit Elongacioni faktor - EF peptidil- transferaza GTP

48 Ciklus elongacije u sintezi proteina

49

50 TERMINACIJA STOP kodon RF realease factors RF-1 RF-2 UAA UAG UGA

51

52