DNA modifizierende Enzyme Flashcards
Arten der Krümmung
- gebogen (curved) aufgrund der Basensequenz - verbogen (bent) aufgrund der Bindung an Proteine - verdreht (twist) aufgrund der Torsionsspannung
Propeller twist
viele Basenpaare sind nicht perfekt coplanar,
sondern wie Propellerblätter gegeneinander verdreht
–> Verstärkung der Stapelwechselwirkung
Roll: Basenstapel öffnen sich,
positiv wenn Öffnung zur kleinen
Furche zeigt, + 20° bis – 10°
Slide: positiv, wenn oberes
Basenpaar mehr nach links geht,
+ 3 Å bis – 1 Å
Twist: positiv, wenn oberes Basenpaar von oben gesehen gegen Uhrzeigersinn dreht, \+ 20° bis + 50°, meist +34 ° ABBILDUNG
k
= Krümmung
- nach oben/unten
t
= Drehung
- nach rechts (+)
- nach links (-)
ABBILDUNG
Binden von Proteinen an DNA allgemein
1) Anlegen (docking): passen DNA und Protein in großem Maßstab zusammen?
ist die DNA an dieser Stelle flexibel genug und/oder in die richtige Richtung gebogen?
2) Prüfen (probing): können sich zwischen bestimmten Basen und Aminosäuren
Wasserstoffbrückenbindungen an der Kontaktzone ausbilden?
=> sequenzspezifische Protein-DNA-Bindung
- Proteine verbiegen die DNA: Beispiel 434-Repressor
Supercoil in zirkulärer DNA
- entspannte zirkuläre DNA
= eine Kreuzung der Stränge auf 10 bp - überspiralisierte zirkuläre DNA
= mehr als 1 Kreuzung auf 10 bp: positiv überspiralisiert = überdreht
weniger als 1 Kreuzung auf 10 bp: negativ überspiralisiert = unterdreht - toroidal (coil) –> verdreht (supercoil)
ABBILDUNG
Supercoil in linearer DNA
Unterteilung der DNA in mehrere Schlaufen
durch Bindung an Grundgerüst
typisch für eukaryotische Chromosomen
ABBILDUNG
Linking number
= Verwindungszahl
twisting number + writhing number
Tw twisting number (Drehungszahl): wie oft dreht sich das Molekül?
Wr writhing number (Überkreuzungszahl): wie oft kreuzt es sich mit sich selbst?
ABBILDUNG
Topoisomerasen
• B-DNA hat eine Windung pro 10 bp
• menschliches Chromosom 1 hat 250 Mbp
–> zur vollständigen Replikation 25 Millionen Umdrehungen der chromosomalen DNA erforderlich!
semikonservative Replikation bei zirkulärer DNA unmöglich?
Lösung durch Topoisomerasen:
entwinden die DNA nicht, sondern verhindern Überspiralisierung!
Helix öffnet sich wie ein Reißverschluss, ohne dass sich das Molekül drehen muss
Typ-I-Topoisomerasen
• erzeugen einen Einzelstrangbruch
• ein Ende des Strangs bleibt kovalent ans Enzym gebunden
• das andere Ende wird bewegt und durch die Lücke gezogen
• Einzelstrangbruch wird wieder geschlossen
=> L linking number (Verwindungszahl) wird um 1 reduziert
Beispiele:
- Topoisomerase I und II von E. coli
- Topoisomerase III bei Hefe und Mensch
- Topoisomerase I der Eukaryoten
Catenan
= verkettete DNA, zwei oder mehr ringförmige DNA-Moleküle, die wie die Glieder einer Kette ineinandergreifen
Typ-II-Topoisomerasen
= trennen Catenan auf
1. Typ-II-Topoisomerase bindet kovalent an beide Stränge des grünen Chromosoms
2. Topoisomerase-“Tor“ öffnet sich, rotes Chromosom geht hindurch
3. “Tor“ schließt sich
4. Lösen der kovalenten Bindung
=> L= linking number (Verwindungszahl) wird um 2 reduziert
kovalente Bindung
= Atombindung, Elektronenpaarbindung oder homöopolare Bindung
- 2 Atome haben gemeinsames bindendes Elektronenpaar (teilen sich Elektron in Außenschale & werden so zusammengehalten)
Helikase
= ringförmige Hexamere
• trennen die Wasserstoffbrücken zwischen den Einzelsträngen = „Aufschmelzen“ der DNA
• ssDNA in der Mitte durchgefädelt, Untereinheiten ziehen ssDNA durch unter ATP-Hydrolyse
• jede Untereinheit durchläuft dabei den Zyklus
ATP-gebunden – ADP-gebunden – leer – ATP-gebunden – usw.
ABBILDUNG
Nukleasen
= sind eine Gruppe von Enzymen, deren hauptsächliche Funktion im partiellen oder vollständigen Abbau von Nukleinsäuren besteht. Man spricht auch vom partiellen oder vollständigen Verdau eines Substrates.
