1 Uniwersytet WarszawskiGenetyka ogólna wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki Uniwersytet Warszawski Wydział Biologii
2 Ekspresja genów jest regulowana przez szereg procesów na wielu poziomachdostęp do DNA inicjacja transkrypcji terminacja transkrypcji splicing stabilność RNA inicjacja translacji transport białka cięcie białka modyfikacje posttranslacyjne białka degradacja białka
3 Degradacja białka Regulacja stabilności białekjedyny sposób na regulację negatywną aminokwas N-końcowy Ala, Cys, Gly, Met, Pro, Ser, Thr, Val - stabilizują Arg, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Trp, Tyr - destabilizują ubikwityna sekwencja degradacji przyłączenie ubikwityny proteasom
4 Ekspresja genów - szereg oddzielnych zdarzeń
5 Ekspresja genów - połączone ze sobą procesy
6 Interferencja RNA a
7 Podsumowanie Ekspresja genów jest regulowana przez szereg procesów na wielu poziomach Najważniejsze poziomy regulacji ekspresji genów to: inicjacja transktypcji stabilność RNA stabilność białka Procesy regulacji ekspresji genów są ze sobą sprzężone
8 Replikacja, mutageneza i naprawa DNAWykład 8 Replikacja, mutageneza i naprawa DNA Jaki jest mechanizm powielania materiału genetycznego? Jakie są rodzaje mutacji, ich przyczyny i skutki? Jak usuwane są uszkodzenia w DNA
9 Replikacja DNA Znaczenie replikacji DNApowielenie materiału genetycznego niezbędne do podziału komórek i rozmnażania organizmów wymaga szczególnej precyzji
10 Inicjacja replikacji Miejsce inicjacji replikacji (ori) motyw 9bp5 powtórzeń wiązanie białka DnaA motyw 13bp 3 powtórzenia rozłączanie nici DNA drożdże E. coli
11 Inicjacja replikacji Przebieg inicjacji replikacjiDNA nawija się na baryłkę zbudowaną z białka DnaA fragment DNA ulega rozpleceniu helikaza DNA powiększa rozplecenie przyłącza się polimeraza DNA
12 Elongacja replikacji Ograniczenia procesu replikacjiniezdolność polimerazy DNA do samodzielnego rozpoczynania syntezy DNA synteza wyłącznie w kierunku 5’ - 3’ konieczność rozplatania podwójnej helisy DNA
13 Elongacja replikacji Synteza DNA zaczyna się od starterastarter jest syntetyzowany przez polimerazę RNA (primazę) polimeraza DNA wydłuża starter syntetyzując DNA
14 Elongacja replikacji Synteza DNA zachodzi tylko w orientacji 5’ - 3’jedna nić syntetyzowana jest w sposób ciągły (nić wiodąca) druga nić syntetyzowana jest fragmentami (nić opóźniona; fragmenty Okazaki)
15 Elongacja replikacji Rozplatanie dwuniciowej cząsteczki RNA przez topoizomerazy DNA topoizomerazy typu I - przecinają jedną nić i pozwalają na obroty wokół drugiej topoizomwrazy typu II - przecinają obie nici i pozwalają przejście cząsteczki DNA
16 Elongacja replikacji Zjawiska zachodzące podczas elongacji replikacji DNA cząsteczka macierzysta rozplatanie podwójnej helisy przez topoizomerazy rozdzielanie nici DNA przez helikazę zabezpieczenie jednoniciowego DNA przez białka wiążące ssDNA nić wiodąca synteza DNA nici wiodącej przez polimerazę DNA III
17 Elongacja replikacji Zjawiska zachodzące podczas elongacji replikacji DNA nić opóźniona synteza primerów fragmentów Okazaki przez prymazę synteza DNA nici opóźnionej przez drugą polimerazę DNA III usunięcie starterów i uzupełnienie luk deoksyryonukleotydami przez polimerazę DNA I łączenie fragmentów Okazaki przez ligazę
18 Elongacja replikacji Aktywności enzymatyczne polimeraz DNApolimeraza 5’ - 3’ - synteza nici DNA egzonukleaza 3’ - 5’ - usuwanie błędów egzonukleaza 5’ - 3’ - usuwanie starterów
19 Terminacja replikacjiTerminacja replikacji u bakterii jest regulowana sekwencje terminatorowe wiążące się do nich białko przepuszcza polimerazę DNA tylko w jednym kierunku
20 Telomery Jak zreplikować końcówkę chromosomu?na nici opóźnionej zostaje kawałek niedoreplikowany skracanie chromosomów ogranicza liczbę podziałów znaczenie tego zjawiska w rozwoju i transformacji nowotworowej
21 Telomery Telomeraza dostawia na końcu chromosomu sekwencję TTAGGGsynteza na matrycy wbudowanego w telomerazę RNA regulowana w rozwoju
22 wczesne i późne miejsca replikacji DNARegulacja replikacji Znaczenie regulacji replikacji zapobieganie niepełnej lub nadmiernej replikacji zapobieganie nadmiernej proliferacji cykl komórkowy wczesne i późne miejsca replikacji DNA
23 Mutacje Rodzaje zmian sekwencji DNA punktowe aatcttgtt -> aatcgtgttdelecje aatcttgtt -> aat tgtt insercje aatcttgtt -> aatcacttgtt Wpływ mutacji na funkcjonowanie genu synonimiczne (Aminokwas X -> Aminokwas X) zmiany sensu (Aminokwas X -> Aminokwas Y) nonsens (Aminokwas X -> STOP) ominięcie kodonu terminacyjnego (STOP -> Aminokwas X) zmiana miejsca splicingowego wstawienie aminokwasów usunięcie aminokwasów zmiana sekwencji regulacyjnej
24 Przyczyny mutacji Błędy replikacjiwstawienie nukleotydu niekomplementarnego wstawienie nukleotydu komplementarnego do formy enolowej poślizg polimerazy
25 Przyczyny mutacji Mutageny chemiczne i fizyczneanalogi puryn i pirymidyn czynniki deaminujące czynniki alkilujące czynniki interkalujące promieniowanie UV promieniowanie jonizujące wysoka temperatura
26 Mutacje chromosomowe Mutacje chromosomowe strukturalne inwersjadelecja translokacja insercja Mutacje chromosomowe liczbowe poliploidalność aneupliodalność (monosomia i trisomia)
27 Mutacje chromosomowe Skutki mutacji chromosomowych u człowiekaszereg zaburzeń powodujących śmierć podczas rozwoju zarodka zespół Downa, zespół Turnera inne dolegliwości
28 Poliploidalność Rośliny poliplidalne mogą mieć korzystniejsze cechy od diploidalnych rzepak pszenica tytoń ziemniak kawa bananowiec trzcina cukrowa truskawka szpinak jabłoń winogrona kwiaty ozdobne