Transkripcija DNA

Question 1

Koja je centralna “dogma” molekularne biologije?

Answer 1

DNA je nosac nasljedne informacije -> umnozava se replikacijom

DNA se transkribira u RNA

RNA se translatira u proteine

Question 2

Sto je transkripcija?

Answer 2

prepisivanje DNA u RNA

sinteza RNA

Question 3

Opisi svojstva RNA

Answer 3

Slicna struktura kao DNA - jedino ima ribonukleotide umjesto deoksiribonukleotida te moze biti jednolancana

Ima raznolike bioloske uloge ->
(osnovne vrste)
mRNA - glasnicka mRNA
tRNA - transfer RNA
rRNA - ribosomska RNA

Question 4

Koji enzimi transkribiraju DNA?

Answer 4

DNA ovisne RNA polimeraze

Question 5

Kako rade RNA polimeraze

Answer 5

RNA polimeraze citaju lanac kalup DNA te sintetiziraju RNA transkript koji je komplementaran lancu kalupu, a identican kodirajucem lancu DNA (komplementaran lancu kalupu), osim sto imaju U umjesto T

Question 6

Opisi mehanizam RNA polimeraza

Answer 6

Isti kao mehanizam DNA polimeraza -> aspartati koordiniraju magnezijeve ione -> magnezijevi ioni aktiviraju kisik na 3-kraju rastuce RNA, te stabilizraju negativni naboj fosfatnih skupina

Question 7

U kojem smjeru se transkribira DNA u RNA

Answer 7

RNA polimeraze idu po kalupu u 3-5 smjeru, a RNA se sintetizira u 5-3 smjeru

Question 8

Kako izgleda kompleks RNA polimeraze, DNA i RNA tijekom transkripcije

Answer 8

RNA polimeraza odvija 17 parova baza na DNA te se na tom odvojenom jednolancanom dijelu sintetizira RNA -> sve zajedno se to zove transkripcijski mjehur

Zbog odvajanja molekule DNA i topoloskog stresa dolazi do pozitivnih superzavoja ispred transkripcijskog mjehura, a negativnih superzavoja nakon transkripcijskog mjehura

Question 9

Opisi strukturu bakterijske RNA polimeraze

Answer 9

“struktura klijesta” - srz RNA polimeraze

sigma podjedinica nije u srzi ali je jako vitalna jer ona je zasluzna za inicijaciju transkripcije

Question 10

Imaju li RNA polimeraze proofreading aktivnost i odredenu procesivnost?

Answer 10

RNA polimeraze imaju neogranicenu procesivnost -> nikad nece otpustiti kalup

Nemaju proofreading u smislu egzonukleazne aktivnost kao kod DNA polimeraza, ali imaju backtracking

RNA polimeraza se moze translocirati na nukleotid unazad i onda se hidroliziraju dva nukleotida (dva zadnja koja su nadodana na RNA) -> potrebni su dodatni kofaktori

Question 11

Opisi inicijaciju transkripcije DNA

Answer 11

Ona zapocinje na PROMOTORU

promotori su odredeni nukleotidni slijedovi prije tocke gdje se treba zapoceti transkripcija -> imaju -10(Pribnowljeva kutija) i -35 regije koje prepoznaje RNA polimeraza

promotori nisu egzaktni i uvijek tocno definirani -> u realnim slucajevima su samo slicni ovim koncenzusnim slijedovima

sigma podjedinica RNA polimeraze prepoznaje i veze se na promotor

postoji vise raznih s podjedinica -> mogu se aktivirati u specificnim slucajevima, ovisno koje je RNA potrebno sintetizirati

Question 12

Kako se karakteriziraju promotori?

Answer 12

Pomocu footprinting metode -> otisak stopala

Radioaktivno se obiljezi molekula DNA te ju se onda fragmentira ali samo djelomicno i nasumicno -> svaka molekula DNA je jednom pocijepana (dobe se fragmenti svaki sa sve vecim brojem nukleotida, a ne samo mononukleotidi) -> na elektroforetogramu se vide “ljestve”

U drugom pokusu se isto sve napravi, ali prije fragmentiranja se na tu DNA veze protein na tocno odredena mjesta -> zapravo promotorska mjesta

Taj protein koji je vezan na DNA stiti molekulu od DNAza na tim dijelovima te ce faliti fragmenti dugacki onoliko nukleotida gdje je vezan protein (npr ako fale fragmenti od 20-30 nukleotida, onda je protein bio vezan na nukleotide 20-30)

Pomocu elektroforetograma mozemo vidjeti koji fragmenti fale i onda mozemo zakljuciti gdje su promotorske sekvence na molekuli DNA

Question 13

Opisi elongaciju kod transkripcije DNA

Answer 13

Nakon sto RNA polimeraza pronade promotor, razdvaja 17pb na lancima DNA te zapocinje sinteza RNA

RNA polimeraza je potpuno procesivna i nije joj potrebna klica (zato RNA pocinje s trifosfatom)

Za elongaciju je potrebno samo srz enzima, a sigma podjedinica otpada nakon vezanja operatora tj inicijacije transkripcije

Question 14

Opisi mehanizme terminacije transkripcije kod prokariota

Answer 14

Dva mehanizma - ro ovisan i ro neovisan

Ro neovisan

u molekuli novonastale RNA nastaje motiv ukosnice (bogat GC parovima) a nakon ukosnice je puno uridina -> to je terminacijski signal koji signalizira terminaciju transkripcije i RNA izlazi iz aktivnog mjesta

Ro ovisan

ro protein je protein s helikaznom aktivnoscu (trosi ATP) koji se veze na novonastalu RNA (na rut mjesta) koji se ide u 5-3 smjeru te kad dode do transkripijskog mjehura onda dolazi do terminacije transkripcije i odvajanja novonastale RNA iz transkripcijskog mjehura

Question 15

Kako lijekovi utjecu na transkripciju?

Answer 15

Rifampicin - inhibira inicijaciju transkripcije -> koristi se za lijecenje tuberkuloze, gube i sl. -> veze se tamo gdje treba doci DNA-RNA hibrid i ne moze doci do elongacije (ali ako dode do elongacije onda nema vise inhibicije rifampicinom)

Aktinomicin -> interkalira se u DNA i inhibira replikaciju i transkripciju

Question 16

Kako se doraduju sirovi transkripti rRNA i tRNA?

Answer 16

Cijepaju se transkripti (izbacuju odredeni dijelovi nukleotidnog lanca)

Kemijske modifikacije RNA -> metilacija, konverzija u pseudouridin ili dihidrouridin i druge forme razlicitih baza

Nastajanje zrele tRNA -> dorada 5 i 3 kraja -> hidroliticko cijepanje 5 (RNaza P) i 3 (RNaza D) krajeva + hidroliticko uklanjanje srednjeg dijela tRNA (introni) + dodavanje CCA kraja na 3 kraj

Question 17

Opisi ribonukleazu P

Answer 17

To je ribonukleoproteinski kompleks s katalitickom RNA -> RIBOZIM (ribonukleotid+enzim)

Sudjeluje u doradi 5 kraja pre-tRNA

Question 18

Koja je posebnost kod transkripcije i translacije kod bakterija?

Answer 18

Transkripcija i translacija se dogadaju istovremeno -> mRNA se translatira prije nego je cijela sintetizirana

Question 19

Sto su operoni?

Answer 19

Skupina gena pod kontrolom zajednickog promotora

Question 20

Opisi lac operon

Answer 20

Laktozni operon - kodira proteine

LacY - permeaza
LacZ - beta galaktozidaza
LacA - transacetilaza

Lac i nije dio operona ali kodira represor za ovaj operon

Kada nema laktoze, prisutan je represor Lac i koji se veze na operator lac operona i onemogucuje vezanje RNA polimeraze

induktor se veze na represor i disocira s operatora te se moze vezati RNA polimeraza -> induktor je alolaktoza, izomer laktoze koji nastaje aktivnoscu b galaktozidaze

Za potpunu indukciju lac operona je potreban i CAP (catabolite activator protein) u kompleksu s cAMPom -> cAMP je prisutan kad je malo glukoze (ima smisla jer ce se laktoza koristiti kao izvor energije ako nemamo glukoze)

Question 21

Kako CAP-cAMP interagira s DNA?

Answer 21

CAP je homodimer i u sebi sadrzi HTH - helix turn helix

Interagira s DNA tako da ju savija i interagira preko tog HTH motiva

Question 22

Koji su strukturni motivi za vezanje DNA

Answer 22

HTH - helix turn helix

Cinkovi prsti

Leucinski zatvarac - dvije alfa zavojnice koje imaju (izo)leucin na svakom sedmom polozaju -> medusobno interagiraju -> izgleda slicno kao ciferslus (patentni zatvarac)

Question 23

Kako se prepoznaju nukleotidni slijedovi?

Answer 23

Svaki watson crickov par ima svoj redoslijed skupina (akceptor/donor H veze, vodik, metilna skupina) otvoren prema van na veliki/mali utor i tu dolazi do prepoznavanja

Mogu se koristiti AK za prepoznavanje WC parova - npr glutamin ili asparagin se dobro vezu na adenin u AT paru, a arginin na gvanin u CG paru -> ali je previse mogucih kombinacija za takvo prepoznavanje pa to nije prereliable

Indirect radout -> posredno ocitavanje -> iscitava fleksibilnost i konformaciju dvostruke zavojnice koja se mijenja ovisno o tome koji su nukleotidi prisutni u odredenom dijelu molekule DNA

Question 24

Opisi riboswitch

Answer 24

Kontrola ekspresije gena vezanjem malih molekula na RNA -> npr. kontrola translacije, transkripcije i sl.

Vezanje malih molekula na RNA mijenja njihovu konformaciju i sekundarnu strukturu

npr. Ako imamo puno flavinmononukleotida (FMN), on se veze na RNA te nastaje terminatorska ukosnica i ne nastaje cijeli mRNA potreban za sintezu FMN -> ako nema FMN, ne nastaje terminatorska regija i nastaje cijela mRNA

Question 25

Opisi trp operon

Answer 25

Kodira enzime potrebne za sintezu triptofana

Regulacija i represijom i atenuacijom

Represija - Trp se veze na represor koji se veze na operator i onemogucava transkripciju -> ako ima malo Trp on ce disocirati, te ce disocirati i represor te se omogucava sinteza mRNA potrebna za sintezu Trp

Atenuacija - kontrolirana (preuranjena) terminacija

Vazno je da ribosom odmah ide translatirati nastali mRNA kodiran trp kodonom
Leader peptid - trpL - kratka sekvenca koja kodira peptid od 14AK s puno kodona za triptofan

Postoje 4 regije na sintetiziranoj mRNA koju kodira trp operon

1 - nalazi se u dijelu za trpL
2 i 3 zajedno daju antiterminator -> moze se nastaviti transkripcija
3 i 4 zajedno daju terminator -> dolazi do prekida transkripcije

Ako imamo puno triptofana, ribosom odmah prode kroz regiju 1 (koja kodira peptid s puno triptofana) te ribosom “okupira” regiju 2 te onda nastaje terminator spajanjem regija 3 i 4 i dolazi do preuranjene terminacije transkripcije

Ako imamo malo triptofana, ribosom ne moze proci regiju 1 (jer nema dovoljno triptofana da sintetizira taj mali peptid s puno triptofana) te je onda slobodna regija 2 koja se veze s regijom 3 te nastaje antiterminator koji dozvoljava transkripciju i sintetizira se cijeli mRNA