Οι βασικές μοριακές γενετικές διαδικασίες Αντιγραφή Μεταγραφή Μετάφραση ΠΡΩΤΕΪΝΗ Το κεντρικό δόγμα (The central dogma)
Σύσταση νουκλεοτιδίων του DNA και του RNA
Α 5 -άκρο Θυμίνη (Θ) Β 5 άκρο Αδενίνη (Α) Κυτοσίνη (Κ) Γουανίνη (Γ) Γ 5 άκρο 3 -άκρο 3 -άκρο 3 5 φωσφοδιεστερικός δεσμός 3 -άκρο Δ 5 άκρο 3 -άκρο Α. Η αλυσίδα DNA απεικονίζεται με τη νουκλεοτιδική αλληλουχία σημειωμένη με κατεύθυνση 5 3. ΈΈνας 3 5 φωσφοδιεστερικός δεσμός επισημαίνεται στο μπλε πλαίσιο και ο σκελετός δεοξυριβόζη-φωσφόρου σκιαγραφείται με κίτρινο. Β. Η αλυσίδα DNA σε διαφορετική μορφή, δίνοντας έμφαση στο σκελετός δεοξυριβόζη-φωσφόρου Γ. Μία πιο απλή απεικόνιση της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας. Δ. Η πιο απλή (και η πιο κοινή) απεικόνιση, με τις συντομογραφίες των βάσεων σημειωμένες στη συμβατική κατεύθυνση 5 3.
Σκελετός δεοξυριβόζη ς-φωσφόρου Ελικοειδής άξονας 3 -άκρο 5 -άκρο Σκελετός δεοξυριβόζηςφωσφόρου Ζεύγη βάσεων Α Τ Σκελετός δεοξυριβόζηςφωσφόρου Ελάσσων αύλακα Τα ζεύγη βάσεων είναι κάθετα στον άξονα Γ Κ Τ Α Μείζων αύλακα Δεσμοί υδρογόνου 5 -άκρο 3 -άκρο Η διπλή έλικα DNA,με ορισμένα από τα κύρια δομικά χαρακτηριστικά της Δύο συμπληρωματικές αλληλουχίες DNA. Θ=θυμίνη; Α=αδενίνη; Κ=κυτοσίνη; Γ=γουανίνη
Σε θερμοκρασίες υψηλότερες της Tm το DNA εμφανίζεται ως μονόκλωνο Θυμίνη (Θ) Δεσμοί υδρογόνου Αδενίνη (Α) Σχετική απορρόφηση στα 260nm DNA με υψηλή συγκέντρωση ΑΤ DNA με υψηλή συγκέντρωση GC Κυτοσίνη (Κ) Δεσμοί υδρογόνου μεταξύ συμπληρωματικών βάσεων Γουανίνη (Γ) Θερμοκρασία (C) Οι θερμοκρασίες τήξης (Tm) των μορίων DNA με διαφορετική σύνθεση νουκλεοτιδίων
Σύγκριση της A- με τη B- μορφή του DNA
Υδρόλυση του φωσφοδιεστερικού δεσμού από το 2 - υδροξύλιο του RNA
Δευτεροταγείς και τριτοταγείς δομές του RNA
Το πείραμα των Meselson- Stahl (1958)
Φυγοκέντρηση Ισορροπίας σε Βαθμίδωση Πυκνότητας Equilibrium Density- Gradient Centrifugamon
To DNA αναδιπλασιάζεται ημισυντηρητικά
DNA polymerase DNA template dntps Primer Mg 2+ Η νέα αλυσίδα του DNA συντίθεται από το 5 προς το 3 άκρο
Η DNA πολυμεράση χρειάζεται την παρουσία εκκινητή
Μερικές DNA πολυμεράσες (δ και ε) έχουν επιδιορθωτική δραστικότητα 3 - > 5 εξωνουκλεάσης
ΠΟΛΥ- ΜΕΡΑΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΕΠΙΔΙΟΡ- ΘΩΣΗ Περιέχει πριμάση Ξεκινά τη σύνθεση του DNA Επιδιορθώνει Αντιγράφει μιτοχονδριακό DNA Επιμηκύνει τα τμήματα Okazaki της υπολειπόμενης αλυσίδας Επιμηκύνει την προπορευόμενη αλυσίδα Family B Family X Family A Family B Family B Δραστικότητες των ευκαρυωτικών DNA πολυμερασών (pol) *3 5 δραστικότητα εξωνουκλεάσης
Οι εξωνουκλεάσες αφαιρούν από το τέλος της αλυσίδας, απελευθερώνοντας μονά νουκλεοτίδια Δίκλωνο DNA Οι ενδονουκλεάσες κόβουν στο εσωτερικό της αλυσίδας για να προκαλέσουν μονοκλωνικές εγκοπές Δραστικότητα ενδονουκλεάσης έναντι εξωνουκλεάσης. [Σημ.: Η περιοριστική ενδονουκλεάση κόβει και τις δύο αλυσίδες.]
Αφετηρία της αντιγραφής Πολλαπλές θέσεις έναρξης της αντιγραφής Τοπικό άνοιγμα της διπλής έλικας Φυσαλίδα αντιγραφής Διχάλα αντιγραφής Διχάλα αντιγραφής Συνέχιση αντιγραφής προς δύο κατευθύνσεις Αντιγραφή του DNA: θέσεις έναρξης και διχάλες αντιγραφής. Α. Μικρό προκαρυωτικό κυκλικό DNA. B. Πολύ μακρύ ευκαρυωτικό DNA.
Αφετηρία της αντιγραφής Υπολειπόμενος κλώνος Προπορευόμενος κλώνος Διχάλα αντιγραφής Διακεκομμένη σύνθεση του DNA Προπορευόμενος κλώνος Υπολειπόμενος κλώνος
Η DNA ελικάση εκτυλίσσει τη διπλή έλικα Κατεύθυνση κίνησης της διχάλας αντιγραφής Η πρόσδεση πρωτεϊνών στο μονόκλωνο DNA διατηρεί τις δύο αλυσίδες του DNA χωριστές Πρωτεΐνες υπεύθυνες για τη διατήρηση του διαχωρισμού των γονικών αλυσίδων και της εκτύλιξη της διπλής έλικας εμπρός από την προπορευόμενη διχάλα αντιγραφής (>). ADP: διφωσφορική αδενοσίνη; P I = ανόργανα φωσφορικά
Εκκινητής RNA Ελεύθερο 3 - ΟΗ άκρο της ριβόζης DNA πολυμεράση Εισερχόμενο δεοξυ- ριβονουκλεοτίδιο Νεοσυντιθέμενος 3 5 - φωσφοδιεστερικός δεσμός Δεοξυριβόζη Η χρήση ενός εκκινητή RNA για την έναρξη της σύνθεσης DNA. P = φώσφορος
Προπορευόμενη αλυσίδα Ο εκκινητής RNA επιμηκύνεται από την DNA πολυμεράση ΙΙΙ μέχρι να παρουσιαστεί ένα διαφορετικό τμήμα RNA Ο εκκινητής RNA αποκόπτεται από την DNA πολυμεράση Ι, ένα ή περισσότερα ριβονουκλεοτίδια τη φορά Υπολειπόμμενη αλυσίδα Το κενό συμπληρώνεται από την DNA πολυμεράση Ι. Οι εγκοπές που απομένουν επιδιορθώνονται από την DNA λιγάση DNA που κατασκευάζεται από την DNA πολυμεράση ΙΙΙ DNA ελικάση RNA εκκινητής DNA που κατασκευάζεται από την DNA πολυμεράση ΙΙΙ DNA που κατασκευάζεται από την DNA πολυμεράση Ι Απομάκρυνση του RNA εκκινητή και συμπλήρωση των κενών που δημιουργούνται από την DNA πολυμεράση Ι.
DNA λιγάση Σχηματισμός ενός φωσφοδιεστερικού δεσμού από την DNA λιγάση. [Σημ.: Το ΑΜΡ συνδέεται πρώτα στη λιγάση, στη συνέχεια στον 5 φώσφορο, και στη συνέχεια απελευθερώνεται
Γενική Θεώρηση του Αναδιπλασιασμού του DNA
Εκκινητής RNA Νεοσυντιθέμενη αλυσίδα Οδηγός αλυσίδα εκμαγείο DNA πολυμεράση Πρωτεΐνες δεσμευμένες στο μονόκλωνο DNA Η DNA πολυμεράση αναγνωρίζει τον εκκινητή RNAκαι ξεκινά τον αναδιπλασιασμό Τμήματα Okazaki Ακολουθούσα αλυσίδα εκμαγείο Νεοσυντιθέμενo DNA Εκκινητής RNA Εκκινητής RNA Πριμάση DNA ελικάση Τοποϊσομεράση Γονική έλικα DNA Επιμήκυνση της προπορευόμενης και της υπολειπόμενης αλυσίδας. [Σημ. Ο ολισθαίνων σφιγκτήρας του DNA δεν απεικονίζεται]
Εγκοπή Επιδιόρθωση της εγκοπής Η δράση της DNA τοποϊσομεράσης τύπου I
Διπλή έλικα DNA Διαχωρισμός αλυσίδων Θετική υπέρ- ελίκωση Η θετική υπέρ- ελίκωση ως αποτέλεσμα του διαχωρισμού των αλυσίδων DNA
Χαλαρός κύκλος Το αριστερό μισό του κύκλου διπλώνεται πάνω από το δεξιό μισό Το οπίσθιο μισό της έλικας διασπάται Το εμπρόσθιο μισό της έλικας περνει μέσα από την εγκοπή, η οποία επιδιορθώνεται Η δράση της DNA τοποϊσομεράσης τύπου ΙI
Οι πρωτεΐνες της διακλάδωσης αναδιπλασιασμού του DNA του ιού SV40 Polα Primer Primase Pol δ Rfc PCNA Pol ε Rfc PCNA Helicase Primase Topoisomerase I Ribonuclease H and FEN I Ligase RPA (Replica on protein A) PCNA (Prolifera ng cell nuclear an gen) Rfc (Replica on factor C)
Η νέα αλυσίδα του DNA συντίθεται και προς τις δύο κατευθύνσεις Παρακολούθηση με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο του αναδιπλασιαζόμενου DNA του SV40 ιού από μολυσμένα κύτταρα μετά από κοπή με το ένζυμο EcoRI