ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Μικροβιακή Γενετική. Αντιγραφή DNA. Διδάσκουσα: Επίκουρη Καθηγήτρια Αμαλία-Σοφία Αφένδρα

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Μικροβιακή Γενετική Αντιγραφή DNA Διδάσκουσα: Επίκουρη Καθηγήτρια Αμαλία-Σοφία Αφένδρα

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 ΑντιγραφήDNA

4 Rosalind Franklin Περίθλαση ακτίνων Χ υγρού DNA που καταδεικνύει τη διπλή έλικα μορφής Β

5

6 έλικα Α έλικα Β έλικα Ζ

7 έλικα Α έλικα Β έλικα Ζ

8 ημισυντηρητική συντηρητική διάσπαρτη

9 Πειραματικήαπόδειξη τηςημισυντηρητικήςαντιγραφής 1958 Matthew Meselson and Franklin Stahl Για να αποδείξουν ποια πορεία αντιγραφής ακολουθείται από το κύτταρο, χρησιμοποίησαν ισότοπα και βασίστηκαν στο διαφορετικό ατομικό τους βάρος

10 Μεταφορά σε 14 N Etc.

11

12 Ενζυμαπουεμπλέκονταιστην αντιγραφήτουπροκαρυωτικούdna DNA ελικάση πριμάση(rna πολυμεράση) DNAπολυμεράσηΙ, ΙΙ, ΙΙΙ γυράση λιγάση SSB

13

14

15

16

17

18

19 Peter J. Russell, igenetics: Copyright Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings.

20 Fig , Genes VII by B. Lewin

21 Replication of E. coli chromosome 3 Pol III 5 γ β dnab helicase 1

22 Replication of E. coli chromosome 3 5 γ 2

23 Replication of E. coli chromosome 3 5 γ DnaG 3

24 Replication of E. coli chromosome 3 5 DnaG γ RNA primer 4

25 Replication of E. coli chromosome 3 5 γ 5 The template for a lagging strand is pulled through creating a loop in DNA DnaG

26 Replication of E. coli chromosome 3 5 γ 6 The template for a lagging strand is pulled through creating a loop in DNA

27 Replication of E. coli chromosome 2nd Core Pol III 3 5 The loop is released 7 γ 1st Core Pol III β

28 Replication of E. coli chromosome 3 5 γ 8 Core Pol III New β clamp present on DNA

29 Organization of the oric Replication Fork ATP AMP AMP DnaB DNA is pulled through the primosome DnaB/DnaC Pol III core Note: : the loading of DnaB helicase by DnaC only occurs at the origin. β τ 3 5 Pol III core SSB β 5 end of Okazaki fragment DnaG primase; stimulated by DnaB

30 Πριναπότην αντιγραφή: το χρωμόσωμα εφάπτεται στην κυτταρική μεμβράνη ΗαντιγραφήτουDNA ξεκινά από ένα σημείο και προχωρά δεξιά και αριστερά του(δυο αντίθετες κατευθύνσεις Το νέο αντίγραφο του DNA εφάπτεται σε ένα σημείο της κυτταρικής μεμβράνης κοντά σε αυτό του πατρικού μορίουdna Αναπτύσσεται νέα μεμβράνη μεταξύ των δύο σημείων επαφής, η οποία αυξανόμενη απωθεί τα δύο μόρια DNA Εισχώρηση υλικού κυτταρικού τοιχώματος και μεμβράνης στο κυτταρόπλασμα Διαίρεση του πατρικού κυττάρου σε δύο θυγατρικά Fig. 22.7, p. 358

31 Αντιγραφήκυλιόμενουκύκλου φάγος φχ174 αρκετά πλασμίδια πλασμιδιακό DNA κατά τη σύζευξη (αντιγραφική μεταφορά)

32 Σύζευξη Ενα βακτηριακό κύτταρο μεταφέρει DNA σε ένα άλλο με άμεση επαφή τους. Δότης Πλασμίδιο Τριχίδιο Βακτηριακό χρωμόσωμα Συζευκτική γέφυρα Δέκτης

33 Διασταύρωση μεταξύ κυττάρωνf + & F - Πλασμίδιο F Συζευκτικό πλασμίδιο Λειτουργίες Tra: orit(origin of transfer =αρχή μεταφοράς) Εναρξη αντιγραφικής μεταφοράς Γονίδια tra: σχηματισμός ζεύξης μεταφορά πλασμιδίου αποκλεισμός επιφάνειας κυττάρου-δότη Δημιουργία επαφής μεταξύ των δύο κυττάρων Αντιγραφή κυλιόμενου κύκλου Ταυτόχρονη μεταφορά της μιας αλυσίδας στο δέκτη Ολοκλήρωση μεταφοράς & αντιγραφής Κυκλοποίηση πλασμίδιου Αποχωρισμός κυτάρων

34 ΕυθύγραμμοDNA Borellia burgdorferi Streptomyces spp. Rhodococcus fasciens

35 Borrelia burgdorferi

36

37 Borrelia burgdorferi Γονιδίωμα: ευθύγραμμο χρωμόσωμα (910,725 bp) τουλάχιστον 17 ευθύγραμμα& κυκλικά πλασμίδια συνολικού μεγέθους 530,000 bp

38 Streptomyces avermitilis Παραγωγή αντιβιοτικών Γονιδίωμα: 8,700 kb(ένα ευθύγραμμο χρωμόσωμα)

39 Ηαντιγραφήστοευθύγραμμο προκαρυωτικόdnaπραγματοποιείταιμε διαφορετικότρόποενσυγκρίσειμετο ευκαρυωτικόdna.

40 Peter J. Russell, igenetics: Copyright Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings. Αντιγραφή DNA στα τελομερή του ευκαρυωτικού DNA

41 Αντιγραφή DNA στα τελομερή του ευκαρυωτικού DNA Peter J. Russell, igenetics: Copyright Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings.

42 (S.F. Koval, J. Sholdice, Y. Tourand and G. Chaconas, unpublished) Ηλεκτρονιομικρογραφία σάρωσης του Borrelia burgdorferi

43 Ευθύγραμμα ρεπλικόνια στο Borrelia Ιστορική αναδρομή Πρώτη απομόνωση της Borrelia burgdorferi από τα τσιμπούρια Ixodes, τους φορείς της νόσου Lyme, στις αρχές της δεκαετίας του 80 s [Burgdorfer et al, 1982]. Πρώτη ανακάλυψη ευθύγραμμων πλασμιδίων στη Borrelia κατά τη μελέτη δομικών ανακατατάξεων του DNA μέσω PFGE που σχετίζονταν με την αντιγονική διαφοροποίηση στη Borrelia hermsii [Plasterk et al, 1985]. Εντοπισμόςκλειστώνυπερσπειρωμένωνάκρωνμεδομήφουρκέτας(τελομερών) σε ευθύγραμμο πλασμίδιο 49 kb της B. burgdorferi [Barbour and Garon, 1987]. Εντοπισμός ευθύγραμμου χρωμοσώματος μέσω PFGE στην B. burgdorferi [Ferdows and Barbour, 1989; Baril et al, 1989]. Προσδιορισμός της αλληλουχίας που περιβάλλει τα δύο άκρα με δομή φουρκέτας στοευθύγραμμοπλασμίδιο(lp) 17 τηςb. burgdorferi[hinnebusch and Barbour, 1991]. Αναφορά για κλειστά υπερσπειρωμένα άκρα με δομή φουρκέτας στο ευθύγραμμο χρωμόσωμα της B. burgdorferi[casjens et al, 1997].

44

45 ~ ~ ~1000 kb Chromosome ] 853 open reading frames lp5 lp17 lp21 lp25 lp28(1-4) lp kb 670 open reading frames lp38 lp54 lp56 cp9 cp26 cp32 (1-9)

46 Τα πλασμίδια της Borellia φέρουν απαραίτητες πληροφορίες Έρευνες: απώλεια πλασμιδίου > απώλεια ικανότητας μόλυνσης. lp25: pnca, νικοτιναμιδάση απαραίτητη για την ανάπτυξη του βακτήριου σε θηλαστικό ξενιστή[purser et al, 2003]. lp28-1: σύστημα αντιγονικής διαφοροποίησης[zhang et al, 1997]. lp54 : ospa, μη ρυθμιζόμενο στο τσιμπούρι πιθανή σημαντική λειτουργία που σχετίζεται με την επιβίωσή του[schwann et al, 1995 and others]. cp26: rest, το γονίδιο της τελομερικής ρεσολβάσης ospc, απαιτείται για την μόλυνση του ποντικιού τουλάχιστον άλλο ένα απαραίτητο γονίδιο[byram et al, 2004; Grimm et al, 2004]. Μερικά πλασμίδια της B. burgdorferi δεν χάνονται και συνδέονται με λειτουργίες απαραίτητεςγιατηνμόλυνση(cp26, cp32-1,2,6,7,9, lp17, lp28-3, lp36, lp38 and lp54).

47 Αντιγραφή DNA στα τελομερή του B. burgdorferi ΕκτομήκαιεπανένωσητουDNA Άκρα φουρκέτας Υπεύθυνες πρωτεΐνες βρέθηκαν πρώτα σε ιούς(ιός ευλογιάς) Borrelia burgdorferi: o ResT (ομοιότητα με την ρεσολβάση του Tn5) αποσυνδέει δύο φωσφοδιεστερικούς δεσμούς, έναν σεκάθεαλυσίδαdna o Γονίδιο: rest(εντοπίστηκε σε πλασμίδιο)

48 Μοντέλα αντιγραφής ευθύγραμμου DNA με άκρα φουρκέτας From Casjens (1999) Current Opinion in Microbiology 2,

49 Μηχανισμός αντιγραφής του ευθύγραμμου DNA στα άκρα στο Borellia

50

51 Η τομή στην αλυσίδα του DNA πραγματοποιείται μέσω πυρηνόφιλης προσβολής της φωσφορικής ομάδας από την τυροσίνη της ResT.

52 ριλαξάση ριλαξάση - tyr tyr OH - O 5 O- O = P -O - O 3 5 OH - O = P -O - O 3 orit orit Αναλυτικό παράδειγμα πυρηνόφιλης προσβολής της φωσφορικής ομάδας από ριλαξάση

53 Υπερέκφραση και καθαρισμός της ανασυνδυασμένης ResT του B. burgdorferi

54 Ενζυμική δοκιμή για τον αποχωρισμό των τελομερών από την ResT A L L 4.6 kb telomere resolution B kb L L 2.6 kb - + ResT

55 Σύγκριση της αμινοξικής περιοχής που προσδένεται στη δομή φουρκέταςτουdnaτηςρεσολβάσηςτωνtn5καιtn10μετης ResT

56 Τέλος Ενότητας

57 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

58 Σημειώματα

59 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ.

60 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκουσα: Επίκουρη Καθηγήτρια Αμαλία-Σοφία Αφένδρα. «Μικροβιακή Γενετική. Αντιγραφή DNA». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

61 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1]