1 / 43

Ievads Molekulārajā Ģenētikā

DNS sintēze (replikācija). DNS. RNS sintēze (transkripcija). RNS. proteīnu sintēze (translācija). PROTEĪNS. aminoskābes. Ievads Molekulārajā Ģenētikā. DNS un RNS Struktūras Genoms DNS Replikācija DNS Reparācija un Rekombinācija Transkripcija, mRNS nobriešana Translācija

dannon
Download Presentation

Ievads Molekulārajā Ģenētikā

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. DNS sintēze (replikācija) DNS RNS sintēze (transkripcija) RNS proteīnu sintēze (translācija) PROTEĪNS aminoskābes Ievads Molekulārajā Ģenētikā • DNS un RNS Struktūras • Genoms • DNS Replikācija • DNS Reparācija un Rekombinācija • Transkripcija, mRNS nobriešana • Translācija • Gēnu Ekspresijas Regulācija • Metodes, Gēnu Inženierija http://priede.bf.lu.lv/ Studiju materiāli / MolekularasBioloģijas / IevadsMolGen / LV

  2. Ģenētiskās IZMAIŅAS Ģenētiskā STABILITĀTE MUTĀCIJA – permanenta (pārmantojama) izmaiņa DNS sekvencē • īslaicīgas • permanentas • somatiskas • ģeneratīvas • spontānas (fona) • inducētas • DNS replikācija • ķīmiskie faktori • fizikālie faktori • transpozoni, vīrusi • neitrālas • funkcionālas • - gēnu kodējošās daļas • - gēnu regulatorie rajoni • - aktivitāte samazinās vai zūd • - aktivitāte pieaug vai rodas • - sliktas un letālas • - labas (adaptīvas) SIN SIN

  3. Molecular Biology of the Gene, 5th Edition Viena nukleotīda apmaiņas (punktveida mutācijas) tranzīcijastransversijas Biežāk sastopamās mutācijas Insercijas / Delēcijas Atkārtojumu skaita izmaiņas Vogel and Motulsky’s Human Genetics, 4th Edition

  4. Šūnās darbojas vairākas DNS reparācijas (labošanas) sistēmas Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  5. DNS replikācija ir ļoti precīza, taču ne perfekta: ~ 1 kļūda / 107 nt kļūda reparācija replikācija Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  6. Nekomplementaritātes Reparācijas Sistēma labo DNS replikācijas kļūdas kļūda jaunsintezētajā pavedienā REPARĀCIJAS PROTEĪNU PIEVIENOŠANĀS DNS VIENPAVEDIENA PĀRTRAUKUMU MEKLĒŠANA DNS PAVEDIENA IZŠĶELŠANA REPARATĪVĀ DNS SINTĒZE

  7. Dažas kļūdas (~1/109 nt) tomēr paliek nepamanītas: Mutācija kļūda (var tikt izlabota) reparācija otrais replikācijas cikls pirmais replikācijas cikls MUTĀCIJA (permanenta izmaiņa) Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  8. Gala beigās DNS replikācija tomēr ir gandrīz vai perfekta

  9. DNS ir jutīgas vietas, kurās bieži vien rodas bojājumi metilēšanas reakcijas oksidatīvi bojājumi hidrolītiski bojājumi

  10. Depurinācija un deaminācija ir biežākie spontānie DNS bojājumi GUANĪNS depurinēts cukurs GUANĪNS CITOZĪNS URACILS DEAMINĀCIJA DNS ķēde DNS ķēde DEPURINĀCIJA

  11. UV stari inducē pirimidīnu dimēru veidošanos

  12. Ja bojājumi netiek izlaboti, tie pārvēršas par mutācijām DNS replikācijā mutācija mutācija vecais pavediens vecais pavediens deaminēts C depurinēts A jaunais pavediens jaunais pavediens deletēts A-T bāzu pāris G nomainīts ar A DNS REPLIKĀCIJA DNS REPLIKĀCIJA jaunais pavediens jaunais pavediens vecais pavediens vecais pavediens neizmainīts neizmainīts

  13. Dažu bojājumu reparācija var tikt panākta ar vienkāršu to reversiju, piem.,pirimidīnu dimēru fotoreaktivācija timīna dimērs DNS fotoliāze gaisma redzamā gaisma UV gaisma tumsa Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  14. Reparācija ar bāzes izšķelšanu un reparācija ar nukleotīdu izšķelšanu ir divi galvenie bojātas DNS labošanas ceļi REPARĀCIJA AR NUKLEOTĪDU IZŠĶELŠANU REPARĀCIJA AR BĀZES IZŠĶELŠANU pirimidīna dimērs deaminēts C NUKLEĀZE URACIL DNS GLIKOZILĀZE URACIL DNS GLIKOZILĀZE DNS HELIKĀZE AP ENDONUKLEĀZE IZŠĶEĻ CUKURA FOSFĀTA ATLIKUMU DNS POLIMERĀZE UN DNS LIGĀZE DNS POLIMERĀZE PIEVIENO NUKLEOTĪDU, DNS LIGĀZE SAŠUJ PĀRTRAUKUMU

  15. Divi mehānismi kalpo DNS dubultspirāles pārrāvumu reparācijai NEHOMOLOGĀ GALU SAVIENOŠANA HOMOLOGĀ REKOMBINĀCIJA DNS dubultspirāles pārrāvums hromatīdas fragmentu galu degradācija fragmentu galu degradācija galu savienošana homologā rekombinācija DNS secības delēcija pārrāvums reparēts precīzi, izmantojot informāciju no otrās hromatīdas

  16. DNS reparācijas sistēmu ģenētiskie defekti var izraisīt slimības Molecular Biology of the Cell, 5th Edition (modificēts)

  17. Vēzis ir ģenētisko izmaiņu slimība mutantas šūnas rašanās epitēlija šūnas ŠŪNU PROLIFERĀCIJA šūna ar 2 mutācijām ŠŪNU PROLIFERĀCIJA šūna ar 3 mutācijām BĪSTAMA ŠŪNU PROLIFERĀCIJA

  18. REKOMBINĀCIJAS • Homologā jeb vispārīgā • starp divām homologām DNS sekvencēm • Vietas specifiskā • starp divām specifiskām DNS sekvencēm • Transpozīcija • starp specifisku un jebkuru DNS sekvenci

  19. Vispārīgā rekombinācija labo hromosomu pārrāvumus replikācijas dakša vienpavediena pārrāvums (”nick”) replicējamajā DNS divpavedienu pārrāvums hromatīdas replikācijas dakšas pārvietošanās eksonukleāze degradē 5’- galu replikācijas dakša izjūk pavediena invāzija ķēžu krustošanās vieta eksonukleāze degradē 5’- galu heteroduplekss DNS sintēze un krustošanās vietas migrācija pavediena invāzija pavediena šķelšana un DNS sintēze tālāka krustošanās vietas migrācija un otra DNS pavediena sintēze replikācijas dakša atjaunota DNS ligēšana (savienošana) REPLIKĀCIJAS BLOĶĒŠANA PĀRVARĒTA PĀRRĀVUMS PRECĪZI REPARĒTS

  20. Vispārīgā rekombinācija ir kritiska mejozei replicētas homologās hromosomas centromēra hromatīdas Molecular Biology of the cell, 5th Edition

  21. Vispārīgā rekombinācija ir kritiska mejozei un rada jaunas alēļu kombinācijas SAPĀROTAS HOMOLOGĀS HROMOSOMAS nukleāzes komplekss DIVPAVEDIENU ŠĶĒLUMS VIENĀ DUBULTSPIRĀLĒ EKSONUKLEĀZE DEGRADĒ 5’- GALUS rekombinācijas proteīni PAVEDIENU INVĀZIJA HOLIDEJA STRUKTŪRAS IZOMERIZĀCIJA DNS sintēze tālāka DNS sintēze un ligēšana DIVAS HOLIDEJA STRUKTŪRAS ALTERNATĪVIE ŠĶELŠANAS VARIANTI ATŠĶIRĪGIE PRODUKTI hromosomas bez krustmijas krustmija (rekombinants)

  22. krustmijas vieta (potenciāla) gēnu konversijas vieta heteroduplekss heteroduplekss Vispārīgā rekombinācija mejozē var izraisīt arī gēnu konversiju gēnu konversijas vieta krustmijas vieta HROMOSOMU DUPLIKĀCIJA UN MEJOZE diploīda šūna ar vienu homologo hromosomu pāri haploīdas šūnas ar “rekombinantām” hromosomām

  23. Gēnu konversija DNS heterodupleksanekomplementaritātes reparācijas rezultātā daļēji komplementārs heteroduplekss gēna X rajonā, kas satur dažādas alēles REPARĀCIJAS FERMENTI IZŠĶEĻ ‘ZILĀS’ ALĒLES DNS SINTĒZĒ TIEK KOPĒTAS ‘SARKANĀS’ ALĒLES gēns X

  24. Baktērijām dzimums nav raksturīgs, tomēr arī viņas var saņemt citu baktēriju gēnus Konjugācija F (fertilitātes) plazmīda Baktērijas hromosoma ar alēlēm a, b, c F faktora ori DNS pārnese konjugācijas laikā Vispārīgā rekombinācija Hormosomā integrējies F faktors (Hfr – high frequency of recombination) Transformācija Vispārīgā rekombinācija DNS fragmentu uzņem cita baktērija Šūnas līze DNS fragmenti Transdukcija Baktērijas hromosomas fragmenti Bakteriofāgs (vīruss) Tukšs fāga apvalks Šūnu līze Infekcija Vispārīgā rekombinācija Infekcija Jauni fāgi Cita baktērija Baktērija Fāga DNS Modern Genetic Analysis

  25. Bakteriofāgi spēj reproducēties pa lītisko vai lizogēno ceļu Fāgs Baktērija Baktērijas DNS Fāga DNS LĪTISKAIS CIKLS LIZOGĒNAIS CIKLS Profāgs • Fāgs – mērens • Baktērija – lizogēna Life The Science of Biology, 7th Edition

  26. Lizogēnais cikls ietver fāga integrāciju baktērijas hromosomā:VIETAS SPECIFISKĀ REKOMBINĀCIJA bakteriofāga rekombinācijas vieta integratīvā rekombinācija baktērijas rekombinācijas vieta profāgs Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  27. Bakteriofāga l integrācija baktērijas hromosomā cirkulāra fāga l hromosoma pievienošanās (rekombinācijas) vietas baktērijas hromosoma • integrāzes (rekombināzes) komplekss INTEGRĀZES SAISTĪŠANĀS DNS ŠĶELŠANA UN SAVIENOŠANA INTEGRĀZES DISOCIĀCIJA divi heterodupleksi bakteriofāga DNS integrēta baktērijas hromosomā

  28. Vietas specifiskajā rekombinācijā ir iesaistītas specifiskas DNS secības rekombinācijas vietas rekombināzes pazīšanas secības krustmijas rajons rekombināze piesaistās pazīšanas secībām rekombinācija Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  29. Vietas specifiskās rekombinācijas ir atgriezeniskas (veidi) insercija delēcija inversija tumši zilie un tumši sarkanie rajoni – rekombināzes pazīšanas secības DNS melnie rajoni ar bultiņu – secības, starp kurām veidojas krustmija rekombinācijas vietas Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  30. Atšķirībā no vietas specifiskajām rekombinācijām, TRANSPOZĪCIJĀM nevajag specifiskas secības saimnieka DNS vietas specifiskā rekombinācija rekombinācijas vietas transpozons transpozīcija Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  31. Transpozonu pārvietošanās var notikt ar vai bez duplikācijas transpozons genomiskā DNS pārvietošanās ar duplikāciju pārvietošanās bez duplikācijas transpozona kopijas vecajā un jaunajā vietā izšķeļas no vecās vietas un integrējas jaunā vietā Molecular Biology of the Gene, 6th Edition

  32. Pēc struktūras un rekombinācijas mehānisma transpozoni iedalās 3 klasēs Molecular Biology of the Gene, 5th Edition DNS transpozoni saimnieka DNS transpozons transpozāze P - promoters LTR (long terminal repeat) – garie galu atkārtojumi RT - reversā transcriptāze UTR (untranslated region) – netranslējamais rajons ORF (open reading frame) – atvērtais nolasīšanas rāmis invertētie gala atkārtojumi mērķa DNS duplikācija vīrusiem līdzīgie retrotranspozoni / retrovīrusi (LTR elementi) transpozons integrāze un RT poli-A retrotranspozoni (nevirālie retrotranspozoni)

  33. DNS transpozonu pārvietošanās bez duplikācijas (‘cut-and-paste’) transpozons donora hromosomā A sinaptiskais komplekss (transpozosoma) transpozāzes monomēri sašķelta donora hromosoma A sašūta donora hromosoma A īsi invertētie atkārtojumi centrālais starpprodukts integrējies transpozons mērķa hromosoma B īsi tiešie atkārtojumi

  34. Papildus transpozīcijai nepieciešamajiem gēniem, transpozoni var saturēt arī citus gēnus, piem., DNS transpozonos ir izplatīti antibiotiku rezistences gēni transpozāzes gēns transpozāzes gēns

  35. Retrotranspozonu pārvietošanās ietver RNS stadiju retrotranspozons transkripcija reversā transkripcija RNS DNS integrācija retrotranspozons retrotranspozona kopija Genomes, 2nd Edition

  36. LTR elementu retrotranspozīcija LTR elements (promoters) DNS transkripcija RNS reversā transkripcija kDNS (kopijas DNS) atšķeltais dinukleotīds mērķa DNS integrāzes katalizēta mērķa DNS šķelšana un transpozona pievienošana pārtraukumu aizpildīšana un pavedienu savienošana (veic šūnas proteīni) Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  37. Retrovīrusu dzīves cikls DNS KOPIJAS INTEGRĀCIJA HROMOSOMĀ integrēta DNS DNS DNS RNS REVERSĀ TRANSKRIPCIJA UN OTRAS DNS ĶĒDES SINTĒZE DNS TRANSKRIPCIJA RNS RNS RNS apvalks reversā transkriptāze TRANSLĀCIJA kapsīds kapsīda proteīni VĪRUSA DAĻIŅU SAVĀKŠANĀS apvalka proteīni RETROVĪRUSA IEKĻŪŠANA ŠŪNĀ reversā transkriptāze

  38. Transpozonu izplatība dažādu organismu genomos stipri vien atšķiras Pele atkārtotie elementi (transpozoni vai to fragmenti) gēni Cilvēks Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  39. Transpozoni un to fosilijas aizņem lielu daļu cilvēka genoma procenti introni retrovīrusiem līdzīgie elementi proteīnus kodējošie rajoni DNS transpozonu ‘fosilijas’ GĒNI TRANSPOZONI citas DNS sekvences vienkāršie sekvences atkārtojumi segmentu duplikācijas ATKĀRTOTAS SEKVENCES UNIKĀLAS SEKVENCES

  40. Antivielu daudzveidības ģenētiskais pamats Antigēns X Klonālā selekcija Anti-X antiviela

  41. Antivielu daudzveidības ģenētiskais pamats ir imunoglobulīnu gēnu segmentveida struktūra un V(D)J rekombinācija Antigēna saistīšanas vieta Antigēna saistīšanas vieta VJ rekombinācija Vieglā ķēde DJ rekombinācija Disulfīdu saites VDJ rekombinācija Smagā ķēde

  42. V(D)J rekombinācija līdzinās dažu DNS transpozonu izšķelšanās mehānismam rekombinācijas signālsecības DNS šķelšana rekombināzes ‘matadatas’ struktūru veidošanās ‘matadatas’ struktūru šķelšana un kodējošo segmentu savienošana nehomologā galu savienošana atkritumos tālākie procesi Further processes Molecular Biology of the Gene, 6th Edition

  43. Esam nonākuši līdz gēnu ekspresijai rekombinācija B-šūnu DNS transkripcija transkribētā RNS splaisings GĒNU EKSPRESIJA mRNS translācija proteīns Molecular Biology of the Gene, 6th Edition

More Related