Sejtmag II.

1. Sejtmag II. Dr. habil. Kőhidai László SE, Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet 2012. szeptember 27.

2. Nukleáris testek Swedlow and Lamond Genome Biology 2001 2:reviews0002.1

3. Nukleáris ‘dinamika’

4. Adatok a humán genomról 3,000,000,000 bázispár ~ 500,000,000 kodon Ha 1 kodon = 1 szó és 1 oldal 850 szó AKKOR A humán genom 590,000 oldalnak felel meg Ha a fenti könyvet 3 bázis/perc sebességgel olvasnánk AKKOR 47.6 évig tartana az elolvasása

5. B-DNS A-DNS Z-DNS Watson és Crick 1953 A DNS szerkezete 1 • többszálú konformációk • hajtűszerű formák

6. Konstans átmérő A DNS szerkezete 2 „Photo-51” A – T 2 H híd G – C 3 H híd Rosalind Franklin 1920-1958

7. A DNS megkettőződésének szemikonzervatív elve

8. Kornberg, Arthur 1959 DNS replikáció enzimeinek szerepe Néhány fontosabb enzim • Helikáz – DNS széttekerése • Topoizomeráz – „supercoil”-ok letekerése • Primáz – RNS-primer készítése • DNS polimeráz III – új DNS szál szintézise • DNS polimeráz I – az RNS primer 1. bázisának leválasztása • DNS ligáz – DNS fragmentumok összeillesztése

9. „Sliding” Nukleoszómák kémiai módosítása és az ú.n. ‘remodeling’

11. RNS primer szintézise primáz enzimmel a DNS polimeráz kapcsolódik az RNS primerhez és megkezdődik az új DNS szál szintézise DNS polimeráz befejezi a DNS fragmentum szintézisét a kezdő RNS primer leválik és DNS pótolja DNS ligáz az újonnan szintetizált DNS fragmentumot az új szálhoz kapcsolja Új DNS szál szintézisének lépései

12. DNS duplikációja 1 Cohesin-ek DNS replikáció iniciálása Replikáció előrehaladása Összetartó szerkezet kialakulása Replikációs „buborékok” Testvér kromatídák

13. „vezető” templát szál csúszó-kapocs fehérje DNS polimeráz újonnan szintetizált szál VEZETŐ SZÁL ELMARADÓ SZÁL DNS helikáz RNS primer primáz új Okazaki fragmentum egyszálú DNS-t kötő proteinek elmaradó-szál templát DNS poplimeráz az elmaradó szálon (Okazaki fragmentum szintézise befejeződik) DNS replikációja 1

14. DNS replikációja 2 „vezető” templát szál újonnan szintetizált szál DNS polimeráz a vezető szálon primáz egyszálú DNS-t kötő proteinek DNS helikáz elmaradó-szál templát RNS primer DNS polimeráz az elmaradó szálon (Okazaki fragmentum szintézise befejeződik) újonnan szintetizált DNS Okazaki fragmentum

15. Okazaki fragmentumok szintézise

16. DNS Centrális dogma Transzkripció RNS Transzláció polipeptid szintézise mRNS minta alapján Fehérje

17. hnRNS - (heterogeneous nuclear RNA) – elsődlegesen átíródó RNS - eukaryotákban 5’ sapka – 7-methylguanosine az mRNS 5’ végén 3’ jellegűvé teszi a molekulát védi az mRNS-t a lebomlástól Poli-adenin farok – 20-200 adenin tartalmú szekvencia a poli-A-polimeráz helyezi fel növeli az mRNS életidejét pre-mRNS - 100-400 nukleotidos RNS mRNS érés és „szerkesztés”

18. RNS polimeráz Kötődés (zárt komplex) transzkripció Promoter nyitása (nyílt komplex) Transzkripció kezdete Elongáció elongáció termináció Polimeráz és az RNS leválása RNS szintézis RNS polimeráz térszerkezete

19. Termináció Poliadeniláció

20. Az érett mRNS sejtmag – citoplazma irányú transzportja

21. Roberts, Richard J. Sharp, Phillip A. 1993

22. RNS-t kódoló szekvenciák

23. Splicing

24. Alternatív splicing • nem minden intron vágódik ki • exonok is kivágódnak • eredmény: fehérje-családok kialakulása

25. Citidin-deamináz jelentősége

26. A nem proteint kódoló szekvenciák aránya a filogenezis különböző fokain

27. alap-szintű transzkripció nincs transzkripció spontán izomerizálódás hatására aktivált transzkripció

28. François Jacob André Lwoff Jacques Monod "for their discoveries concerning genetic control of enzyme and virus synthesis" Regulator - repressor Promoter – RNS polym. Operator – repressort köt Structur g. – enzim

29. Gén-szintű szabályozás 1 – Prokaryoták Lactose jelenlétében – gátolt represszor – működő feh.szint.

30. Gén-szintű szabályozás 2 - Prokaryoták Lactose hiány – aktív represszor – gátolt feh.szint.

31. Gén-szintű szabályozás 3 - Prokaryoták Trp hiány – gátolt represszor – működő feh.szint. Trp jelenlétében – aktív represszor – gátolt feh.szint.

32. A génszintű szabályozás filogenezise

33. Kompetíció Gátlás Transzkripció szabályozási mechanizmusok 1 - Eukaryoták -

34. Direkt represszió Indirekt represszió Transzkripció szabályozási mechanizmusok 2 - Eukaryoták -

35. Transzkripció szabályozási mechanizmusok 3 - Eukaryoták -

37. Transzkripció szabályozási mechanizmusok 4 - Eukaryoták - TBF = TATA binding protein TF = transzkripciós faktor

38. Transzkripció szabályozási mechanizmusok 5 - Eukaryoták -

39. Transzpozonok • a genomban helyüket változtató DNS-szakaszok • relatíve hosszú DNS szakaszok szintézise • eukaryoták, prokaryoták

40. Transzkripciós faktorok • Homeo-domain • Struktúra • 3 alfa-helikális struktúra • ebből egy szabályoz • másik kettő stabilizál • kapcsolódás: promoter, enhancer

41. Transzkripciós faktorok 2 Zn-ujjas fehérjék Leucin-zippzár Helix-loop-helix motívum • 2 béta lemez+ 1 alfa helix • a Zn2+ 2 His-2 Cys • 3-4 bázssal kapcs. • 2 helikális domain • dimerizáció • consensus szekv.-hez kapcs

43. A biológiai információáramlás -„valóság” Replikáció Transzkripció Transzláció DNS RNS Fehérje RNS vírusok Retrovírus ribozim Prion

44. Ribozim Thomas Cech 1989

45. Prionok DNS RNS Fehérje ? Stanley B. Prusiner 1997 Spongiform encephalopathia

46. Prion szerkezete • AS szekvencia azonos • A. normál (PrPc) fehérje • főleg α-helix - szolubilis • B. abnormál (PrPsc) fehérje • 45% β-redő – nem oldható • Hőstabil, • UV-sugárzásra érzéketlen • & proteáz rezisztens • Sejtfelszínen aggregálódik

47. Hosszú filamentummá aggregálódnak => neuron károsodik PrPc PrPSc

48. Megjelenési formák - lokalizáció Fatalis familiáris insomnia (FFI) <->Creutzfeldt-Jakob kór GSS= Gerstmann –Straussler-Scheinker betegség

49. Egyéb ellentmondások • Metilációs mintázat öröklődése => Epigenetika • Strukturális öröklődés • Szenz – antiszenz szál?

50. Metilációs mintázat CpG szigeteken Eredménye géncsendesítés