3.cvičenie Dogma molekulovek genetiky
3.cv.Dogma molekulovek genetiky
- autoreduplikácia DNA- prenos GI z pôvodnej na novosyntetizovanú DNA
Transkripcia- prepis GI zDNA na mRNA
Translácia- preklad GI z mRNA do poradia AK polypeptidovom reťazci
Autoreduplikácia ( biosyntéza DNA)
- proces zdvojenia molekuly DNA
- prenos GI z pôvodnej na novosyntetizovanú DNA
- prebieha na templáte DNA
- enzýmy: DNA- polymeráza
RNA- polymeráza
DNA- ligáza
- potrebné- voľné deoxyribonukleotidy
- smer 5´- 3´
- semikonzervatívny spôsob: novosyntetizovaná DNA- jedno vlákno pôvodné, druhé novosyntetizujúce
- dešpiralizácia DNA- (gyráza, helikáza), vznik replikačnej vidlice
- naviazanie bielkovín SSBP
- väzba RNA- polymerázy- vzniká hybridnýäsek: RNA primer
- pripájanie nukleotidov- DNA- polymeráza: *vedúce vlákno * zaostávajúce vlákno Okazakiho fragmenty
- odstránenie RNA- primeru ( endonukleázou)
- vyplnenie medzier (DNA- polymeráza)
- spojenie Okazkihe fragmentov ( DNA- ligáza)
- špiralizácia DNA
Transkripcia
- prepis GI z DNA na mRNA, biosyntéza mRNA
- prepisuje sa časť DNA- transkripčná jednotka
- pripájanie ribonukleotidov k templátu DNA podľa princípu komplementarity v smere 5´- 3´
- katalyzátor: RNA- polymeráza
- miesto: jadro
Postranskripčná modifikácia
- úprava pre mRNA eukaryí
- 5´:čiapočka cap
- 3´: poly A konce
- Metylácia dusikatých báz
- Zostrih intrónov ( splicing) pomocou snRNA
Translácia
- preklad GI z poradia nukleotidov mRNA do poradia aminokyselín na polypeptidovom reťazci
- syntéza peptidov
- translácia prebieha v troch fázach: iniciácia, elongácia, terminácia
- pred iniciáciou: aktivácia AMK
- miesto: cytoplazma- ribozómy
Ribozómy
- mRNA + bielkoviny
- malá a veľká podjednotka
- veľkosť vyjadrená Svedbergovou jednotkou ( sedimentačný koeficient) S
- prokaryá: 70S (30S, 50S)
- eukaryá: 80S ( 40S, 80S)
- P miesto, A miesto
Genetický kód
- pravidlo prekladu- genetický kód: tripletový, neprekrývajúci sa, degenerovaný, univerzálny, lineárny
- kodón: triplet ( trojica dusíkatých báz) mRNA
- kodón- antikodón: vzťah komplementarity
Translačné faktory
- iniciačné faktory:
o IF-1 disociácia ribozómov na podjednotky
o IF-2 väzba fmet- tRNA na malú podjednotku ribozómu
o IF-3 väzba mRNA na malú podjednotlu ribozómu
- elongačné faktory
o EF-Tu väzba aminoacyl- tRNA na veľkú podjednotku ribozómu
o EF-TS regenerácia komplexu EF-Tu-GTP
o EF-G translokácia
- terminačné faktory:
o RF-1 ukončenie predlžovania peptidového reťazca
o RF-2 uvoľnenie tRNA
o RF-3 uvoľnenie ribozómov
Aktivácia aminoksyelín
- aktivácia AMK: enzým aminoacyl- tRNA syntetáza
- aktivovaná AK+ tRNA= aminoacyl- tRNA komplex
- iniciačný kodón: AUG=> prvá aktivovaná AK: fMET-tRNA
Iniciácia
- tvorba iniciačného komplexu: mRNA+ ribozóm + fMET+ tRNA
- P miesto ribozómu
- Iniciačné faktory: IF1, IF2
Elonágcia
- predlžovanie polypeptidového reťazca postupným pripájaním AMK
- prenos aminoacyl-tRNA komplexu na A miesto ribozómu: podľa princípu kodón- antikodón
- tvorba peptidových väzieb: enzým peptidyltransferáza
- translokácia
- elongačné faktory: EF-Ts, EF- Tu, Ef-G
Terminácia
- ukončenie syntézy
- signál pre ukončenie: terminačný kodón: UAG, UGA, UAA
- uvoľnenie novosyntetizovaného peptidu z ribozómu
- postranslačné modifikácie peptidov
Regulácia génovej expresie
- bunka v istom čase exprimuje len 3-5% génov
- ak sa génová expresia neuskutočňuje v presnom čase a na presnom mieste, vznikajú rôzne poruchy a ochorenia
Regulácia expresie v prokaryotických organizmoch
- Jacob- Monodova indukčno- represná teória ( 1961)
- Ak jeden typ BLK kódovaný viacerými génmi, tieto sú zlučované a majú len jeden spoločný promótor a tak tvoria transkripčnú jednotku
- Celá skupiny týchto génov je teda regulovaná len jedným spínačom ( operátor) a dvoma polohami ( zapnuté, vypnuté)
- Poloha spínača je daná väzbou represora
- Promótor, operátor, regulátor a štruktúrne gény tvoria operón
- Regulátor- kóduje syntézu regulačnej bielkoviny ( represor)
- Operátor- väzobné miesto pre represor ( spínač)
- Promótor- väzobné miesto pre RNA- polymerázu
Indukčno- represná teória
- Indukcia- väzba RNA polymerázy na promótor, represor je inaktívny
- Represia- blokovanie činnosti RNA- polymerázy
Represia trp operónu
- represor trp je produkovaný v inaktívnej forme- prebieha transkripcia génov pre trp
- pri nadbytku trp, kedy treba ďalšiu transkripciu génov blokovať, trp sa viaže na neaktívny represor, aktivuje ho a tým je blokovaná ďalšie transkripcia
Indukcia lac operónu
- represor vzniká v tomto prípade na rozdiel od trp operónu v aktívnej forme ( blokuje transkripciu)
- laktóza funguje ako induktor, inaktivuje represor a tým umožňuje transkripciu
Regulácia expresie v eukaryotických organizmoch na úrovni transkripcie
- modifikácia chromatínu
o metylácia DNA
o acetylácia DNA
- regulačné oblasti
o promótor
o 5´regulačné oblasti TATA box
o 3´regulačné oblasti AATAAA sekv.
o zosilovače a zoslabovače
- transkripčné faktory
Pozitívna regulácia
- aktivátor sa viaže na enhancer- zosilovačš
- väzba aktivátora na DNA aktivizuje transkripčné faktory a RNA polymerázu
- väzbou aktivátora, TF a RNA polymerázy sa na promótore sformuje aktívny transkripčný komplex a spustí sa proces transkripcie
Regulácia na úrovni translácie
- väčšina translačných mechanizmov znemožňuje iniciačnú fázu proteosyntézy
- translácka zastavená naviazaním regulačných bielkovín na špecifické sekvencie- tým sa zabráni naviazaniu ribozómov
- dôležité v embryonálnom vývoji- matka má vo vajíčku mnoho neaktívnej mRNA a k jej translácii dochádza až po oplodnení
Riadenie expresie po translácii
- eukaryotikcé polypeptidy musia byť ďalej upravené, aby poskytli funkčné proteínové molekuly ( napr. chemické úpravy- pridávanie fosfátových skupín)
- zároveň, aby fungovali, musia byť väčšinou najprv prepravované k cieľovému miestu
- organizmus reguluje životnosť proteínov ( napr. cyklíny musia žiť len krátko, aby bunka fungovala normálne)
Degradácia bielkovín
- cieľová bielkovina je označená ubikvitinom
- proteozóm rozoznáva ubikvitin a rozkladá molekulu BLK
Regulácia transkripcie prostredníctvom hormónov
-
- väzba hormónu na receptor v cytoplazme
o pôsobí priamo na chromatín
o ovplyvňuje aktivitu proteínkinázy
- väzba hormónu na receptor v bunkovej membráne
o aktivuje sa adenylátcykláza
o vzniká cAMP
o aktivuje sa proteínkináza
Regulácia syntézy
Enzýmová indukcia- syntéza enzýmu aktivovaná prítomnosťou substrátu
Enzýmová represia- represia konečným produktom
Katabolická represia- syntéza enzýmu metabolizujúceho výhodnejší produkt