DNA.doc

Cechy DNA:

·         zwykle dwa przeciwbieżne łańcuchy polinukleotydowe – jeden o kierunki 5’→3’, drugi 3’→5’

·         dwa łańcuchy tworzą parę prawoskrętnych heliksów zwiniętych wokół wspólnej osi

·         łańcuchy zbudowane są tak, że rdzeń pentozowo-fosforanowy jest na zewnątrz, a zasady azotowe są skierowane ku osi helisy

·         pierścienie zasad azotowych leżą w płaszczyźnie prostopadłej do osi helisy

·         łańcuchy są utrzymywane, dzięki obecności wiązań wodorowych ich zasad azotowych, które są ustawione naprzeciw siebie

·         odległość od atomu fosforu reszty fosforanowej do osi heliksu wynosi 1 nm, czyli średnica helisy to ok 2 nm

·         stała szerokość helisy na całej swojej długości wymaga parowania się adeniny (A) z tyminą (T) i guaniny (G) z cytozyną (C)

·         na jeden skręt helisy przypada ok 10 par nukleotydów (3,4 nm), a odległość między kolejnymi nukleotydami jednego łańcucha wynosi 0,34 nm

·         atomy azotu przy węglach 4. cytozyny i 6. adeniny występują częściej w formie aminowej (–nh2), a  atomy tlenu przy węglu 6. guaniny i 4. tyminy mają formę ketonową (=c=o)

·         zasady azotowe łączą się wiązaniem 1-N-glikozydowym w przypadku pirymidyn i 9-N-glikozydowym w przypadku puryn z grupą –oh przy węglu 1’ pentozy

·         adenina łączy się wiązaniem podwójnym z tyminą, a guanina wiązaniem potrójnym z cytozyną

·         kolejność (sekwencja) nukleotydów w dna nie podlega żadnym ograniczeniom – jedynie musi zostać spełniona zasada komplementarności zasad

Replikacja u Procaryota:

1. identyfikacja miejsca początku replikacji
2. rozplecenie helisy DNA – helikaza DNA 5’→3’ i stabilizacja ssDNA (białka DBP lub SSB i topoizomeraza I)
3. utworzenie widełek replikacyjnych
4. inicjacja syntezy DNA

·         synteza starterów (prymaza związana z helikazą 5’→3’)

·         starter ma długość około 5 (rybo)nukleotydów

·         synteza startera jest konieczna, ponieważ polimeraza DNA może tylko wydłużać już istniejący łańcuch, obojętnie RNA czy DNA

5. elongacja (w kierunku 5’→3’)

·         ciągła synteza nici wiodącej (polimeraza DNA III) i synteza nici opóźnionej poprzez syntezę fragmentów Okazaki (także polimeraza DNA III)

·         fragmenty Okazaki mają długość około 1000 d-nukleotydów

·         każdy fragment Okazaki wymaga najpierw syntezy startera RNA

·         starter nici wiodącej i kolejne startery fragmentów Okazaki są usuwane przez polimerazę DNA I o aktywności egzonukleazy 5’→3’, a na ich miejsce są wbudowywane d-nukleotydy

·         fragmenty Okazaki są łączone przez ligazę DNA

6. terminacja syntezy nowego „chromosomu”

·         połączenie się przeciwnych widełek replikacyjnych

7. rozdzielenie dwóch kolistych „chromosomów” – topoizomeraza II

Replikacja u Eucaryota:

1. identyfikacja miejsca początku replikacji
2. rozplecenie helisy DNA – helikaza DNA 5’→3’ i stabilizacja ssDNA (białka DBP lub SSB i topoizomeraza I)
3. utworzenie widełek replikacyjnych i „baniek” replikacyjnych

·         ze względu na wielkość eukariotycznej informacji genetycznej musi powstać wiele miejsc inicjacji replikacji i replikonów

4. inicjacja syntezy DNA

·         synteza starterów (prymaza związana z polimerazą DNA α)

·         starter ma długość około 10-200 (rybo)nukleotydów

·         synteza startera jest konieczna, ponieważ polimeraza DNA może tylko wydłużać już istniejący łańcuch, obojętnie RNA czy DNA

5. elongacja (w kierunku 5’→3’)

·         ciągła synteza nici wiodącej (polimeraza DNA δ (delta)) i synteza nici opóźnionej poprzez syntezę fragmentów Okazaki (polimeraza DNA α)

·         fragmenty Okazaki mają długość około 1000 d-nukleotydów

·         każdy fragment Okazaki wymaga najpierw syntezy startera RNA

·         starter nici wiodącej i kolejne startery fragmentów Okazaki są usuwane przez polimerazę DNA β o aktywności egzonukleazy 5’→3’, a na ich miejsce są wbudowywane d-nukleotydy

·         fragmenty Okazaki są łączone przez ligazę DNA

·         fragmenty chromatyny ulegające transkrypcji są replikowane jako pierwsze

·         telomeraza katalizuje dobudowę telomerowych końców nici opóźnionej

6. terminacja

·         połączenie się kolejnych baniek replikacyjnych w replikonach

7. rekonstrukcja struktury chromatyny

Tabela 1. Różnice w replikacji u Procaryota i Eucaryota

Transkrypcja u Procaryota:

1. inicjacja

·         rozpoznanie promotora – dwóch sekwencji nukleotydowych – na nici matrycowej przez podjednostkę σ (sigma) kompleksu polimerazy RNA zależnej od DNA

o        TTGACA – 35 nukleotudów przed początkiem transkrybowanego fragmentu

o        TATAAT (TATA box) – 10 nukleotudów przed początkiem transkrybowanego fragmentu

·         oddzielenie czynnika σ

·         przyłączenie trifosforanu nukleozydu purynowego

2. elongacja (5’→3’) na podjednostce β

·         rozwinięcie helisy DNA na długości ok 17 par nukleotydów (aktywność typu „unwindase” polimerazy RNA)

·         dodawanie kolejnych rybonukleotydów do końca 3’ rybozy poprzedzającego nukleotydu

·         topoizomeraza podąża za polimeraża RNA, zapobiegając tworzeniu superskrętów

3. terminacja

·         rozpoznanie sekwencji terminacyjnych przez białkowy czynnik ρ (rho)

o        sekwencja terminacyjna to przerwana palindromowa sekwencja zawierająca układ nukleotydów G-C tworzący strukturę „spinki do włosów” oraz sekwencję bogatą w pary A-T, które łatwo ulegają denaturacji

·         dysocjacja polimerazy RNA i oddzielenie transkryptu

Transkrypcja u Eucaryota przy pomocy polimerazy RNA II:

1. inicjacja

·         rozpoznanie sekwencji promotora na nici matrycowej i tworzenie kompleksu preinicjacyjnego (PIC)

o        TATAAA (TATA box) – 15 nukleotudów przed początkiem transkrybowanego fragmentu

§         wiąże białko TBP, które z kolei wiążą czynniki asocjacyjne TAF (TBP + TAF = TFIID) – pierwszy etap tworzenia kompleksu transkrypcyjnego

§         gdy brak sekwencji TATA, występuje sekwencja inicjacyjna Inr, jednak jej obecność razem z TATA wzmacnia promotor

o        GC – wiąże białko Sp 1 i określa częstotliwość transkrypcji

o        CAAT – wiąże białko  CTF (lub C/EPB, NF1, NFY) i też określa częstotliwość transkrypcji

o        przyłączenie pozostałych czynników transkrypcyjnych TFIIA, TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIG, TFIIH i TFIIJ nieswoistych dla konkretnych sekwencji w DNA

·         sekwencje wzmacniające (enhancers) lub tłumiące (silencers) odpowiednio stymulują lub osłabiają inicjację transkrypcji

o        mogą być oddalone o tysiące par nukleotydów od miejsca inicjacji transkrypcji

·         przyłączenie...