1 Uniwersytet WarszawskiGenetyka ogólna wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki Uniwersytet Warszawski Wydział Biologii

2 Droga od genu do białka Wykład 5Sekwencja DNA określa sekwencję białka. Kod genetyczny jest trójkowy, bezprzecinkowy, niezachodzący, zdegenerowany i uniwersalny. Pośrednikiem między DNA a białkiem jest RNA. Jak na matrycy DNA produkowany jest RNA? Co dzieje się z RNA? Jak na matrycy RNA produkowane jest białko?

3 Przepływ informacji genetycznejTrzy procesy przekazywania informacji replikacja (DNA - DNA) transkrypcja (DNA - RNA) translacja (RNA - białko) DNA RNA białko replikacja transkrypcja translacja

4 Transkrypcja Przebieg procesu transkrypcji - główne punktysynteza RNA na matrycy DNA dokonywana jest przez polimerazę RNA początek i koniec tanskrypcji regulują sekwencje DNA i wiążące się do nich białka synteza RNA zachodzi od końca 5’ do 3’

5 Sekwencje regulatoroweSekwencje regulujące inicjację transkrypcji sekwencje -35 i -10 E.coli sekwencje TATA box, elementy regulacyjne i enhancery u Eucaryota TTGACA pz TATAAT---5-8pz---C(G/A)T -35 -10 +1 enhancery elementy regulacyjne TATA box -25 +1

6 Białka oddziałujące z DNABiałka oddziałujące z DNA rozpoznają krawędzie zasad w bruzdach podwójnej helisy

7 Białka oddziałujące z DNA

8 Białka oddziałujące z DNA

9 Inicjacja transkrypcjiPrzebieg inicjacji transkrypcji E. coli niespecyficzne wiązanie holoenzymu polimerazy do DNA szukanie promotora na DNA związanie z promotorem rozplecenie DNA rozpoczęcie syntezy RNA

10 Holoenzym bakteryjnej polimerazy RNAPodjednostki polimerazy bakteryjnej  - składanie enzymu (329 aa)  - podjednostka katalityczna (1342 aa) ’ - wiązanie z DNA (1407 aa)  - utrzymywanie aktywności enzymu (91 aa)  - rozpoznawanie promotora (613 aa)

11 Inicjacja transkrypcjiPrzebieg inicjacji transkrypcji u Eucaryota wiązanie TBP do promotora wiązanie pozostałych ogólnych czynników transkrypcyjnych wiązanie polimerazy RNA fosforylacja CTD polimerazy

12 Eukariotyczne polimerazy RNAU Eucaryota są trzy główne jądrowe polimerazy RNA polimeraza I - rybosomalne RNA polimeraza II - geny kodujące białka polimeraza III - geny tRNA i 5S rRNA

13 Polimeraza I Rybosomalne RNA strukturalne składniki rybosomówkodowane przez zespoły genów tworzące jąderka potrzebne w ogronmych ilościach elementy jądra komórkowego transkrypcja rybosomalnego RNA

14 Polimeraza II Transkrypcja genów kodujących białkazdecydowana większość genów koduje białka aktywność regulowana przez sekwencje TATA box, elementy regulacyjne i enhancery mRNA powstaje z transkryptu w wyniku dojrzewania

15 Polimeraza III Transkrypcja genów 5S rRNA i tRNA5S rRNA - rRNA produkowany niezaleznie poza jąderkiem tRNA - cząsteczki biorące udział w syntezie białek promotory często w obrębie transkryptu

16 Elongacja transkryptuElongacja - sam proces syntezy RNA na matrycy DNA synteza z ATP, TTP, GTP i CTP (źródło energii) dołączania nowego nukleotydu zawsze do końca 3’ konieczność rozplatania podwójnej helisy DNA

17 Topologia DNA Superhelikalne formy DNA

18 Terminacja transkrypcjiSygnały powodujące zakończenie transkrypcji struktura spinki do włosów miejsce terminacji zależnej od rho sygnał poliadenylacji

19 Obróbka pre-mRNA Modyfikacje jakim ulega pre-mRNAdołączanie czapeczki na 5’ końcu poliadenylacja 3’ końca splicing redagowanie

20 Dołączanie czapeczki na 5’ końcuczapeczka zabezpieczenie przed degradacją przez egzonukleazy guanozyna wiązanie 5’-5’

21 Poliadenylacja 3’ końcazwiększa stabilność RNA ~200 Adenin dodanych potranskrypcyjnie miejsce wyznaczane przez sekwencję

22 Splicing Geny zawierają introny

23 Splicing Mechanizm splicingumiejsce wyznaczają słabo konserwowane sekwencje najpierw koniec 5’ intronu dołącza się do sekwencji rozgałęzienia tworząc cząsteczkę w kształcie lassa potem miejsce splicingowe 3’ jest rozcinane i koniec 3’ pierwszego egzonu przyłącza się do końca 5’ drugiego egzonu

24 Splicing Mechanizm splicingusplicing jest katalizowany przez cząsteczki snRNA (small nuclear ribonucleo protein) obecne w nich RNA rozpoznają miejsca splicingowe i miejsce rozgałęzienia kompleks pre-mRNA i snRNP tworzy spliceosom

25 Redagowanie RNA Co to jest redagowanie RNAposttranskrypcyjna zmiana sekwencji RNA u większości organizmów zjawisko sporadyczne u niektórych bardzo częste

26 Translacja Na czym polega proces translacjisynteza białka na matrycy mRNA przebiega w rybosomach za interpretację kodu genetycznego odpowiadają tRNA rybosomy widziane w mikroskopie elektronowym

27 Inicjacja translacji Utworzenie kompleksu rybosomu na mRNAczynniki inicjujące (IF) wiążą się do podjednostki 30S rybosomu podjednostka 30S wiąże się do sekwencji wiązania rybosomu w mRNA przyłącza się inicjatorowy tRNA i wiąże się z kodonem start w mRNA przyłącza się podjednostka 50S

28 Rybosom Budowa rybosomu mRNA mała podjednostka - wiązanie mRNAduża podjednostka - katalityczna miejsce A (aminoacylowe) miejsce P (peptydylowe) powstający polipeptyd

29 Podsumowanie transkrypcja to synteza RNA na matrycy DNA u Eucaryota RNA podlega intensywnej obróbce posttranskrypcyjnej translacja to synteza białka na matrycy mRNA

30 Publikacje naukowe Elementy publikacji naukowej wstęp metody wynikidyskusja literatura

31 Pomyłki naukowe Zimna fuzja ogromne potencjalne zastosowaniasensacyjne artykuły w Nature okazała się być błędem eksperymentalnym Fleischmann i Pons

32 Oszustwa naukowe Hendrik Schonmłody (ur. 1970) genialny fizyk, kandydat do Nobla w różnych pracach pojawia się ten sam wykres nikomu nie udało się powtórzyć jego wyników wszystkie najciekawsze wyniki fabrykował

33 Publikacje naukowe Nature 31 24 Science 29 EMBO J 10 21 Genetics 4Parametry oceny prac i czasopism naukowych indeks cytowań - liczba cytowań danej pracy w innych pracach Impact Factor - ile razy przeciętny artykuł z danego pisma jest cytowany w ciągu roku w innych pismach czasopismo IF KBN Nature 31 24 Science 29 EMBO J 10 21 Genetics 4 Plant Science 1 16 Acta Biochimica Polonica 0,5 6