Molekularna biologija prokariota

1. Molekularna biologija prokariota • Čuvanje i prenošenjegenetičke informacije u ćeliji - razlike između prokariota i eukariota • Regulacija metabolizma kod prokariota - ekonomičnost ćelije i brzo prilagođavanjena uslove sredine - preduslov za brz rast i reprodukciju • Mehanizmi reparacije DNK - očuvanje genetičke informacije u ćeliji • Mehanizmi promenljivosti - mutacije

2. Centralna dogma molekularne biologije

4. Struktura genoma kod prokariota i eukariota • Unikatne sekvence – kodiraju većinu proteina (kod svih organizama) • Umereno repetitivne sekvence – geni za rRNK, tRNK, histone, imunoglobuline... (kod svih organizama, više kod eukariota) • Visoko repetitivne sekvence – kraći ili duži nizovi nukleotida nepoznate funkcije koji se ponavljaju veliki broj puta (kod eukariota; humana DNK 20-30%, sekvenca od 300 nt se ponavlja 300.000 puta) • Kondenzacija genoma - negativna superspiralizacija pomoću DNK giraze kod bakterija - histoni kod eukariota - histoni i superspiralizacija kod Archaea (kod nekih reverzna giraza)

5. Tok genetičke informacije kod prokariota • Organizacija gena u operone sa zajedničkom regulacijom (promotor, operator, itd) • Policistronska iRNK sa više mesta za vezivanje ribozoma • Nema prostorne razdvojenosti transkripcije i translacije

6. Tok genetičke informacije kod eukariota • Geni sadrže introne • Procesovanje primarnog transkripta u nukleusu, isecanje introna i spajanje egzona • Dodavanje 5’ kape od metilovanog guanina • Dodavanje 3’ poli-A repa • Transport zrelih iRNK u citoplazmu

7. Replikacija hromozoma Kod nekih Archaea veći broj oridžina replikacije

8. Enzimi uključeni u replikaciju kod prokariota Enzimi Archaea sličniji eukariotskim nego bakterijskim

9. DNK polimeraze • Veći broj kod svih organizama, svrstane u familije • Polimerizuju u 5’→3’ smeru • Zahtevaju prajmer • Zahtevaju templet • Imaju 3’→5’ egzonukleaznu funkciju • Glavna replikativna polimeraza bakterija pripada familiji polC • Glavne replikativne polimeraze Archaea i eukariota pripadaju familiji polB

10. DNK polimeraze prokariota i eukariota • Prokariotske DNK polimeraze su označene rimskim brojevima (kod E. coli do sada nađeno 5) • Pol III i Pol I učestvuju u replikaciji • Pol I ima i 5’→3’ egzonukleaznu funkciju • Pol II, Pol IV i Pol V učestvuju u reparaciji DNK • Eukariotske DNK polimeraze su označene grčkim slovima i ima ih preko 20 ( - replikacija,  - reparacija, γ – replikacija mitohondrijalne DNK, itd)

11. Transkripcija kod bakterija

12. RNK polimeraze prokariota i eukariota • Bacteria - jedna RNK polimeraza od 4 subjedinice 2’ + različiti σ faktori, inhibirana rifampicinom • Kod E.coli 7 σ faktora, većinu promotora prepoznaje σ70 faktor • Eukarya– 3 RNK polimeraze, više subjedinica, veliki broj transkripcionih faktora RNK pol I - većinu rRNK RNK pol II - sve mRNK, prepoznaje TATA box RNK pol III – tRNK i malu rRNK • Archaea – 1 RNK polimeraza sa 8-10 subjedinica, slična RNK pol II kod eukariota, prepoznaje sličnu promotorsku sekvencu kao RNK pol II, veći broj transkripcionih faktora sličnih eukariotskim

13. Translacija • Ribozomi Archaeai Bacteria 70S, eukariota 80S • Translacija policistronskih iRNK prokariota – ribozomi prepoznaju specifične sekvence RBS (Shine-Dalgarnov niz) preko 16S rRNK • Ribozomi eukariota prepoznaju 5’ kapu • AUG start kodon se čita N-formilmetioninom kod Bacteria, a metioninom kod Eukarya i Archaea • Faktori translacije Archaea slični eukariotskim • Neosetljivost Archaea na antibiotike koji deluju na ribozome Bacteria (streptomicin, hloramfenikol); osetljivost na toksin difterijeslično eukariotskim

14. Univerzalni genetički kod

15. Varijacije genetičkog koda • UGA stop triptofan (Mycoplasma, mitohondrije kvasca, protozoa i sisara) cistein (Euplotes) • UAA/UAG stop glutamin (Paramecium) • AUA, izoleucin metionin (mitohondrije kvasca, protozoa i sisara) • CUA, leucin treonin (mitohondrije kvasca) • AGA/AGG, arginin stop (mitohondrije sisara) • UGA selenocistein(u nekim proteinima) • UAG pirolizin (Archaea)

16. Regulacija metabolizma kod prokariota

17. Regulacija povratnom spregom

18. Negativna regulacija, represor - inducer

19. Negativna regulacija, represor - korepresor

20. Pozitivna regulacija, proteini aktivatori

21. Represori i aktivatori Lambda represor c-AMP vezujuci protein, CAP

22. Globalni kontrolni sistemi

23. Katabolička represija

24. Prevremena terminacija transkripcije - atenuacija Lider peptidi

25. Atenuacija

26. Regulacija pomoću RNK - regulacija translacije • Nekodirajuće RNK (rRNK, tRNK, RNK prisutne u signal recognition particle, RNK neophodne za splajsing, ribozimi i druge male RNK) • Antisense RNK – komplementarne delu mRNK. Transkribuju se sa posebnih gena. Imaju oko 100 nukleotida i obično mogu da regulišu više mRNK (RyhB kod E.coli u nedostatku Fe) • Riboswitches - 5’ domeni mRNKsa posebnom trodimenzionalnom strukturom koja formira mesto za vezivanje malih molekula. Vezivanje izaziva promenu sekundarne strukture i sakriva RBS. Mali molekuli su obično krajnji produkti metaboličkog puta (tiamin pirofosfat)

27. Antisense RNK Transcribed when protein A is not needed is degraded

28. Riboswitches • Regulišu sintezu: • vitamina (tiamin, riboflavin, kobalamin) • amnokiselina (retko) • adenina i guanina

29. Dvokomponentni regulatorni sistemi – sistemi za prenošenje signala • Autofosforilacija histidin senzor kinaze • Fosforilacija regulatora odgovora • Represija ili indukcija odgovarajućeg operona • Fosfataza defosforiliše regulator odgovora

30. Dvokomponentni regulatorni sistemi