παρουσιαση 8 Flashcards
τι ξερετε για την αντιγραφη του δνα;
το γενετικό υλικό, DNA, πρέπει να έχει τη δυνατότητα να περάσει από μια γενιά στην επόμενη, άρα πρέπει να
αντιγραφεί
η διαδικασία αυτή οφείλει να έχει υψηλή πιστότητα για την διατήρηση του είδους και να είναι χρονικά συμβατή με τον κυτταρικό κύκλο
είναι μια διαδικασία εξαιρετικά πολύπλοκη και περιλαμβάνει πολλά ειδικά ένζυμα και πρωτεϊνικούς παράγοντες
τι ξερετε για τον ελεγχο της αντιγραφης του δνα;
η αντιγραφή του DNA γίνεται κατά τη φάση S (S:σύνθεση) και ελέγχεται στα πλαίσια του κυτταρικού κύκλου
το G1/S σημείο περιορισμού ρυθμίζει εάν τα ευκαρυωτικά κύτταρα θα εισέλθουν στην διαδικασία της αντιγραφής του DNA
η είσοδος στη φάση S καθορίζεται από την ενεργοποίηση των συμπλόκων Cdk2/κυκλίνης E
πως ξεκινα η αντιγραφη του δνα;
η αντιγραφή του DNA ξεκινάει από ειδικές αλληλουχίες του DNA γνωστές ως αρχές της αντιγραφής (replication origins)
σε αυτές τις αλληλουχίες δεσμεύονται πρωτεϊνικά σύμπλοκα τα οποία χωρίζονται σε δύο μορφές, την προ-αντιγραφική και τη μετα-αντιγραφική
μετά την είσοδο στη φάση S το προ-αντιγραφικό σύμπλοκο μετατρέπεται σε μετα-αντιγραφικό
(αναλυτικα) εναρξη αντιγραφης δνα;
οι DNA ελικάσες MCM προσδένονται κατά τη φάση
G1 στις θέσεις έναρξης της αντιγραφής μαζί με
πρωτεΐνες του συμπλόκου ORC σχηματίζοντας το
προαντιγραφικό σύμπλοκο
η έναρξη της αντιγραφής του DNA στη φάση S
πυροδοτείται από το σύμπλοκο Cdk2/κυκλίνης Ε και
από την πρωτεϊνική κινάση DDK
η DDK φωσφορυλιώνει τις πρωτεΐνες MCM και η
Cdk2 άλλες πρωτεΐνες που συνδέονται στο προαντιγραφικό σύμπλοκο και ενεργοποιούν τις ελικάσες MCM
οι ενεργοποιημένες MCM προκαλούν την έναρξη της
αντιγραφής
τι ξερετε για τα συμπλοκα προ-αντιγραφης;
[1] στην αρχή της G1 μη φωσφορυλιωμένοι παράγοντες έναρξης της αντιγραφής συνδέονται στο ORC που βρίσκεται σε θέσεις έναρξης της αντιγραφής [2] στη φάση S κυκλινο-εξαρτώμενες κινάσες φωσφορυλιώνουν στοιχεία του συμπλόκου προ-αντιγραφής [3] αυτό οδηγεί στη σύνδεση της Cdc45, στην ενεργοποίηση των εξαμερών ελικασών που ξετυλίγουν το DNA, και στην απελευθέρωση των φωσφορυλιωμένων παραγόντων έναρξης Cdc6 και Cdt1 [4] έναρξη της σύνθεσης
τι ξερετε για την ακριβη αντιγραφη του δνα;
τo DNA αντιγράφει επακριβώς τον εαυτό του
τυχόν λάθη κατά την αντιγραφή στο DNA οδηγούν σε
μετάλλαξη
γενικά χαρακτηριστικά της αντιγραφής του DNA
η δυνατότητα ακριβούς αντιγραφής στηρίζεται στο αυστηρό συμπληρωματικό ζευγάρωμα των βάσεων (base pairing)
C – G,
A – T
ο κάθε κλώνος χρησιμεύει ως εκμαγείο για τη σύνθεση ενός νέου συμπληρωματικού κλώνου
οι πολυμεράσες του DNA αντιγράφουν με εξαιρετική
ακρίβεια, με μεγάλη ταχύτητα και με επεξεργασημότητα
τι πρεπει να γινει για να αντιγραφει το δνα;
για να αντιγραφεί το γενετικό υλικό θα πρέπει να ξετυλιχθεί και να γίνει διαθέσιμη η διπλή έλικα στο ενζυμικό σύστημα
η διαδικασία είναι πολύπλοκη γιατί:
πρέπει πρώτα να απελευθερωθούν οι ιστόνες, να «διαλυθεί»
το νουκλεόσωμα και να μην υπάρχει υπερελίκωση
να υπάρχουν τα υλικά που χρειάζονται:
dNTPs, μήτρα-DNA, εκκινητές, ένζυμα - DNA πολυμεράσες
στα ευκαρυωτικά κύτταρα η ταχύτητα είναι χαμηλή σε
σύγκριση με τα βακτήρια αλλά γίνεται ταυτόχρονη αντιγραφή
σε πολλά σημεία (3000)
ποια ειναι τα 3 σταδια της αντιγραφης;
H αντιγραφή του γενετικού υλικού γίνεται σε 3 στάδια:
1ο στάδιο: εντοπισμός θέσης έναρξης της αντιγραφής: η
έναρξη της αντιγραφής γίνεται σε ειδικές θέσεις με κοινά χαρακτηριστικά
2ο στάδιο: επιμήκυνση της αντιγραφής, ένζυμα και πρωτεΐνες σε μια δυναμική-αρμονική συνεργασία (τοπικά και χρονικά)
3ο στάδιο: τερματισμός της αντιγραφής, τα σημεία λήξης είναι ειδικά
τι συμβαινει στο 1ο σταδιο της αντιγραφης;
1ο στάδιο: εντοπισμός θέσης έναρξης της αντιγραφής
(replication origin)
οι αλληλουχίες αυτές είναι εμπλουτισμένες σε ΑΤ (χαμηλό Tm)
οπότε είναι πιο εύκολο να ξετυλιχθούν τοπικά οι δυο αλυσίδες της διπλής έλικας του DNA
κάθε μονάδα αντιγραφής (το σύνολο της περιοχής DNA που αντιγράφεται υπό τον έλεγχο μιας και μόνης περιοχής έναρξης) ονομάζεται ρεπλικόνιο
πως ξετυλιγεται η διπλη ελικα;
το ξετύλιγμα της διπλής έλικας επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων, που σπάζουν τους δεσμούς υδρογόνου
μεταξύ των δύο αλυσίδων, τις DNA ελικάσες
μία εξαμερής ελικάση διατρέχει τη μία αλυσίδα του DNA
όταν η ελικάση προσδένεται στο δίκλωνο DNA, η διαμόρφωση της αλλάζει, και υδρολύει ΑΤΡ, για να διαχωρίσει τις δύο
αλυσίδες
τι ξερετε για τη διχαλα αντιγραφης;
Στο άκρο κάθε αντιγραφικής θηλιάς βρίσκεται η διχάλα
αντιγραφής, σχήματος Υ, στην οποία επιτελείται το
ξετύλιγμα των γονικών αλυσίδων του DNA με τη δράση της ελικάσης
τι ξερετε για τη μονοκλωνη κατασταση;
το μονόκλωνο DNA είναι ευάλωτο σε ζημιές και τείνει να επανέρχεται σε διπλή έλικα
• οι πρωτεΐνες δέσμευσης μονόκλωνου DNA (SSB)
προσδένονται στις αποχωρισμένες αλυσίδες του DNA και τις σταθεροποιούν σε μονόκλωνη κατάσταση
ποια ειναι η δράση των ελικασών και των πρωτεϊνών
πρόσδεσης σε μονόκλωνο DNA;
οι ελικάσες αποπεριελίσσουν τις
δύο αλυσίδες του μητρικού DNA μπροστά από την αντιγραφική διχάλα
οι αποπεριελιγμένες αλυσίδες στη συνέχεια σταθεροποιούνται από πρωτεΐνες πρόσδεσης
σε μονόκλωνο DNA για να μπορούν να λειτουργήσουν ως μήτρες για νέα σύνθεση DNA
τι ξερετε για την υπερελικωση;
το τοπικό ξετύλιγμα των δύο αλυσίδων οδηγεί σε έντονη υπερελίκωση στην περιοχή μπροστά
Η υπερελίκωση του DNA συμβαίνει τόσο σε κυκλικό όσο και σε γραμμικό DNA
τι ειναι η υπερελικωση;
είναι το δίπλωμα της διπλής έλικας γύρω από τον άξονα της
• Αρνητική υπερελίκωση: συστροφή του DNA γύρω από τον άξονά του σε αντίθετη κατεύθυνση από τις στροφές της δεξιόστροφης διπλής έλικας
που ακολουθεί τους δείκτες του ρολογιού (φέρει αριστερόστροφες υπερελικώσεις)
τι ειναι η υπερσυσπειρωση;
Υπερσυσπείρωση: η έλικα
είναι συσπειρω μένη πιο σφιχτά
τι ειναι οι τοποισομερασες;
oι τοποϊσομεράσες είναι μια οικογένεια πρωτεϊνών ικανών να εισάγουν παροδικές ρήξεις στον ένα ή και στους δύο κλώνους του DNA
ευνοούν τον διαχωρισμό των κλώνων παρεμποδίζοντας τις τάσεις περιέλιξης που αναπτύσσονται
Τοποϊσομεράση Ι: Κόβει 1 κλώνο και επανενώνει, xαλαρώνει υπερελικώσεις
η δράση της τοποϊσομεράσης που τέμνει τις αλυσίδες, κόβει και επαννενώνει εκτονώνοντας την τάση υπερελίκωσης
τι ξερετε για την τοποισομεραση Ι;
χαλαρώνει τις υπερέλικες μέσω διαδοχικών ρηγμάτων επιτρέποντας την εκτόνωση της τάσης και την ελεύθερη περιστροφή
τι συμβαινει μετα το ανοιγμα της διπλης ελικας;
όταν ανοίξει η διπλή έλικα δημιουργείται μια θηλιά που
αυξάνεται και προς τις δύο κατευθύνσεις
η αντιγραφή είναι αμφίδρομη, με προσανατολισμό 5’→3‘
τα κύρια ένζυμα που συμμετέχουν στην αντιγραφή του DNAείναι οι DNA πολυμεράσες
τα ένζυμα αυτά δεν έχουν την ικανότητα να αρχίσουν την αντιγραφή
ένα ειδικό σύμπλοκο πολλών ενζύμων, το πριμόσωμα,
συνθέτει στις θέσεις έναρξης της αντιγραφής μικρά τμήματα RNA, συμπληρωματικά των μητρικών αλυσίδων,
τα πρωταρχικά τμήματα (εκκινητές-primers)
ποιες ενζυμικες ενεργοτητες χρειαζονται για την αντιγραφη του δνα;
Για την εκκίνηση της αντιγραφής χρειάζονται αρκετές
ενζυμικές ενεργότητες:
1. οι ελικάσες που ξετυλίγουν την διπλή έλικα
2. οι πρωτεΐνες πρόσδεσης SSB που προσδένονται σε
μονόκλωνη αλυσίδα και την σταθεροποιούν
3. οι τοποϊσομεράσες, πρωτείνες που εκτονώνουν τάσεις υπερελίκωσης τέμνοντας και επανεννώνοντας αλυσίδες
4. πρωτεΐνες, πριμάσες, που συνθέτουν τον RNA εκκινητή
τι ξερετε για τις δνα πολυμερασες;
οι DNA πολυμεράσες επιμηκύνουν τα πρωταρχικά τμήματα τοποθετώντας συμπληρωματικά δεοξυριβονουκλεοτίδια απέναντι από τις μητρικές αλυσίδες του DNA
τα νέα μόρια DNA αρχίζουν να σχηματίζονται καθώς
δημιουργούνται δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των
συμπληρωματικών αζωτούχων βάσεων των
δεοξυριβονουκλεοτιδίων
οι DNA πολυμεράσες επιδιορθώνουν τυχών λάθη που
συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της αντιγραφής
ταυτόχρονα απομακρύνουν τα πρωταρχικά τμήματα RNA και τα αντικαθιστούν με τμήματα DNA
οι αντιγραφικές πολυμεράσες του DNA έχουν εξαιρετικά υψηλή: Καταλυτική ισχύ Πιστότητα Επεξεργαστικότητα
τι προσφερει ο συνδετηρας;
ο ολισθαίνων σφιγκτήρας, η υπομονάδας β, προσδίδει επεξεργαστικότητα- συνεχή αντίδραση πολυμερισμού-στο ολοένζυμο της πολυμεράσης του DNA
Η ελικάση της αντιγραφικής διχάλας συνδέεται και με τις δύο μονάδες κατάλυσης της DNA πολυμεράσης καθεμία από τις οποίες συγκρατείται στο DNA από έναν ολισθαίνοντα σφιγκτήρα
ποιες δρασεις εχει η δνα πολυμεραση Ι;
- η DNA πολυμεράση I έχει δράσεις:
1. Πολυμεράσης
2. Εξωνουκλεολυτική δράσης
είναι υπεύθυνη κυρίως για απομάκρυνση λανθασμένων βάσεων
το ένζυμο αντιλαμβάνεται τα λάθη: -μέγεθος και σχήμα νεοεισερχόμενων νουκλεοτιδίων - αταίριαστο ζευγάρωμα
Η απομάκρυνση είναι ενεργειακά πολυέξοδη
όμως βελτιώνει σημαντικά την ποιότητα των
νεοσυντιθέμενων αλυσίδων
τι ξερετε για τη συνεχη/ασυνεχη αντιγραφη;
οι DNA πολυμεράσες λειτουργούν μόνο προς καθορισμένη κατεύθυνση
η αντιγραφή γίνεται με προσανατολισμό 5’→3‘
η σύνθεση της μιας αλυσίδας είναι συνεχής ενώ της άλλης ασυνεχής
τα κομμάτια της ασυνεχούς αλυσίδας (okazaki fragments) συνδέονται μεταξύ τους με τη βοήθεια του ενζύμου DNA λιγάση (δεσμάση)