Genomin ylläpito ja muuttuminen Flashcards
DNA ja kromatiinirakenne
DNA
- DNA-molekyyli koostuu kahdesta juosteesta, jotka koostuvat nukleotideistä
- juosteen 5’ ́-päässä vapaa fosfaattiryhmä
- juosteen 3’-päässä vapaa –OH ryhmä
- Vastinjuosteet aina vastakkaissuuntaiset (vetysidokset eivät muuten voi muodostua)
- Emäsparissa vastakkain aina pieni ja suuri emäs: pyrimidiini (T, C) ja puriini (A, G)
Kromatiinirakenne
- kromosomit pakkautuvat kromatiiniksi
- Tumassa on DNA:ta noin 1,8 m, joten DNA-rihma pitää pakata tiiviisti
- Pakkaamisessa auttavat DNA:han kiinnittyneet positiivisesti varautuneet histoniproteiinit, jotka neutraloivat DNA- kaksoiskierteen sisältämien fosfaattiryhmien negatiivisen varauksen
- Ennen solunjakautumista kromatiini (DNA + proteiinit) on kiertynyt kaikkein tiiveimmin (n. 15000x)
DNA:n kahdentumismekanismi (replikaatio)
DNA kahdentuu solusyklin S-vaiheessa
- Kahdentuminen alkaa samanaikaisesti useasta eri kohdasta: kokaisesta aloituskohdasta lähtee etenemään vastakkaisiin suuntiin kaksi replikaatiohaarukkaa -> muodostuvat replikaatiokuplat laajenevat kunnes ne yhtyvät toisiinsa tai saavuttavat kromosomin pään.
DNA:n semikonservatiivisuus
Semikonservatiivisuudella tarkoitetaan DNA:n kahdentumiseen liittyvää ominaisuutta, jossa DNA:n replikoituessa kummankin muodostuvan kaksoiskierteisen DNA-molekyylin toinen juoste on parentaalinen eli peräisin kopioidusta DNA-molekyylistä.
DNA:n replikaation säätely
x
Entsyymit, jotka osallistuvat replikaatioon
- Ennen kahdentumista (G1) Replikaatiossa tarvittavat helikaasit kiinnittyvät replikaation aloituskohtaan -> syntyy prereplikatiivinen kompleksi.
- Kahdentuminen (S-vaihe): Solusykliä säätelevät kinaasit aktivoituvat ja fosforyloivat prereplikatiivisen kompleksin proteiineja. Replikaatio alkaa.
- Aluksi helikaasientsyymi avaa kaksoiskierteen ja topoisomeraasientsyymi purkaa juosteiden väliset jännitteet. Primaasientsyymi (eli RNA polymeraasi) liittää RNA-emäksiä (RNA-alukkeet!), juosteeseen, jotta DNA-polymeraasi voi rakentaa uudet juosteet 5’-3’-suuntaan. Koska kahdentumista nopeuttava DNA-polymeraasi lukee DNA-juostetta suunnassa 3’-5’, ja voi koodata vain 5’-3’ -suunnassa, toinen juoste rakentuu Okazakin fragmenteiksi kutsutuissa pienissä pätkissä. Eksonukleaasientsyymi irrottaa RNA-alukkeet DNA:sta, jonka jälkeen toinen DNA-polymeraasi entsyymi rakentaa DNA:ta siihen kohtaan. Lopulta ligaasi eli liittäjäentsyymi liittää palat yhteen.
- Kun DNA-polymeraasi on kopioinut kummatkin DNA-juosteet kahdeksi sisarkromatidiksi, alkaa se vertaamaan jäljentämiään DNA-juosteita alkuperäisiin. DNA-polymeraasi korjaa havaitsemansa yhden nukleotidin jäljennysvirheet itse, mutta jos suuri pätkä DNA-juostetta on vaurioitunut, tarvitaan useampia korjaajaentsyymejä. Katkaisuentsyymi katkaisee virheellisen pätkän irti, DNA-polymeraasi jäljentää tilalle uuden juosteen ja liittäjäentsyymi liittää uuden pätkän DNA-juosteeseen.
- Kahdentumisen jälkeen (G2): kinaasit edelleen aktiivisia ja replikaation aloituskohta fosforyloitunut
- Mitoosin jälkeen (G1) kinaasiaktiivisuus lakkaa ja replikaation aloituskohta defosforyloituu. Prereplikatiivinen kompleksi pääsee muodostumaan muodostuu uudelleen.
RNA polymeraasi
Entsyymi, joka syntetisoi RNA:ta
DNA-primaasi
Entsyymi, joka tuottaa alukkeet RNA-alukkeet DNA:n replikaatiossa
RNA alukkeet
DNA-polymeraasi tarvitsee toimiakseen kaksijuosteisen kiinnittymiskohdan -> DNA-primaasi entsyymi liittää RNA-alukkeen (RNA:ta) DNA:han
Okazaki-fragmentti
DNA:n replikaatiossa ns. jälkimmäisen juosteen (lagging strand) synteesissä muodostuva yksinauhainen, noin 2000 nukleotidin mittainen DNA-fragmentti, joka liittyy kovalenttisesti toisiin Okazakin fragmentteihin replikaation edetessä.
Mutaation syntymekanismit
x
Sisarkromatidivaihdokset (rekombinaatio)
x
Holliday junction
A Holliday junction is a branched nucleic acid structure that contains four double-stranded arms joined together.
The Holliday junction is a key intermediate in homologous recombination, a biological process that increases genetic diversity by shifting genes between two chromosomes.
Telomeraasi ja telomeerit
Eukaryoottien kromosomien päissä sijaitsevat lyhyet, toistuvat DNA-segmentit, jotka suojaavat kromosomia pilkkoutumiselta. Telomeerit lyhenevät jokaisen solunjakautumisten yhteydessä rajoittaen solun jakautumiskertoja. Tätä estää telomeraasi-entsyymi, joka pidentää kromosomin pään toistojaksoa replikaatioiden välillä hidastaen kromosomin lyhenemistä. Telomeerit toimii merkkinä siitä, missä on kromosomin päät.
Normaalisolussa ihmisellä telomeraasientsyymi ei ole tarpeeksi aktiivinen, jotta se kompensoi lyhenemistä. Syöpäsoluilla ja kantasoluilla telomeraasi on kuitenkin aktiivinen!
Direct repair (suora korjaus)
Nukleotidin poistokorjaus (NER)
Kuuluu single strand repair-ryhmään
Nukleotidin korjaus (engl. Nucleotide excision repair) kykenee korjaamaan suurempia vaurioita, joita aiheuttaa mm. kemikaalit ja säteily. Nukleotidivauriot aiheuttavat muutoksia DNA kaksoiskierrerakenteeseen, jotka mekanismi kykenee tunnistamaan. Korjaus on monimutkainen prosessi, johon osallistuu lukuisia eri proteiineja. Emäksen korjauksen tapaan siinä ensin poistetaan vaurioituneet nukleotidit ja täydennetään syntynyt aukko käyttäen hyväksi eheää nauhaa.
