1
Q
Przez co kodowany jest miRNA?
A
Przez genom komórki
2
Q
Jaką funkcję pełni miRNA?
A
regulują ekspresję innych genów na praktycznie wszystkich etapach tworzenia białka*
powodują transkrypcyjne lub potranskrypcyjne wyciszanie genów (gene silencing)
*dojrzewanie RNA→organizacja kompleksu inicjującego translację lub degradacja RNA→synteza białka→dojrzewanie białka→fałdowanie białka→degradacja białka
3
Q
Ile par zasad zawiera ludzki genom?
A
ok. 3x109 bp
(3.000.000.000 - 3 miliardy)
4
Q
Genom wirusa
A
DNA lub RNA
- pojedyncza lub podwójna nić
- liniowy lub kolisty
- u niektórych geny zachodzące na siebie
**Wirusowy DNA musi być skondensowany! **
5
Q
Genom prokariotyczny
A
- w nukleoidzie, nieotoczony błoną
- jeden, kolisty DNA o strukturze podwójnej helisy
- plazmidy
- geny są kolinearne z sekwencją aminokwasową w białku, zorganizowane w operony
**DNA musi być skondensowane! **
- DNA ma superzwinięcia
- białka niehistonowe
6
Q
Co to jest plazmid?
A
Jest to małe, koliste DNA (103-105pz), niektóre zawierają geny, które czynią komórkę bakteryjną odporną na antybiotyki, mają zdolność przemieszczania się z komórki do komórki
7
Q
Genom eukariotyczny
A
Genom jądrowy - liczne chromosomy w jądrze
DNA musi być bardzo ściśle upakowany!
- superzwinięcia (struktury superhelikalne, superskręcenia)
8
Q
Z czego zbudowany jest chromosom?
A
Z liniowej, dwuniciowej cząsteczki DNA w kompleksie z dodatnio naładowanymi białkami (histony) i białkami niehistonowymi
9
Q
Jaką strukturę ma większość genów?
A
Mozaikową - zawiera sekwencje niekodujące (introny) i segmenty kodujące (egzony)
10
Q
Charakterystyka umiarkowanie powtarzalnych sekwencji
A
- ok. 20% DNA
- kilkaset pz
- długie, rozproszone sekwencje powtarzające się 103/komórkę
- pełnią rolę strukturalną
- wiele z nich to ruchome elementy, które mogą zmieniać miejsce w genomowym DNA
11
Q
Charakterystyka wysoko powtarzalnych sekwencji
A
- ok. 10% DNA
- krótkie (poniżej 10 pz)
- sekwencje tandemowo ułożone 106/komórkę
- ułożone obok siebie w tym samym kierunku w centromerach i telomerach
12
Q
Sekwencje powtarzające się
A
13
Q
Charakterystyka sekwencji unikalnych
A
- ok. 70% DNA
- tylko jedna lub kilka kopii/komórkę
- większość sekwencji kodujących białka
14
Q
Tandemowo powtarzające się geny
A
Geny o kopiach wielokrotnych - dla białek lub cząsteczek RNA potrzebnych nagle w dużej ilości w komórce:
- RNA - u człowieka ok. 250 kopii dla 45S pre-rRNA, 2000 dla 5S rRNA, 1300 dla tRNA
- Histony - wielokrotne kopie klasterów zawierających 10-15 genów każdy
15
Q
Co to są histony?
A
Są to małe, zasadowe białka, mocno związane z DNA, bogate w lizynę i argininę (H1, H2A, H2B, H3 i H4)
16
Q
Funkcja histonu H1
A
- Łączy się z DNA łącznikowym
- umożliwia tworzenie struktur wyższego rzędu
17
Q
Funkcja histonów H2A, H2B, H4 i H4
A
Dimer każdego z nich wchodzi w skład oktameru stanowiącego rdzeń nukleosomu
18
Q
Jak zbudowana jest chromatyna?
A
Jest ona zbudowana z powtarzających się jednostek (nukleosomów), z których każda zawiera 200 pz DNA oraz po dwie kopie H2A, H2B, H3, H4, które tworzą oktamer histonowy
19
Q
Co składa się na rdzeń nukleosomu?
A
- 8 histonów
- 146 pz DNA
- 1 3/4zwoju
20
Q
Co stanowi 1/4 reszt aminokwasowych każdego histonu?
A
Zlokalizowane na końcu aminowym Arg (R) i Liz (K)
21
Q
Jaką rolę odgrywa kowalencyjna modyfikacja N-końcowych ,,ogonków”?
A
Moduluje dostępność DNA dla transkrypcji
22
Q
Funkcja HAT
A
HAT (histonowa acetylotransferaza) przyłącza resztę acetylową (-COCH3) do niektórych reszt aminokwasowych białek histonowych
23
Q
Do czego prowadzi acetylacja histonów?
A
Do remodelowania chromatyny - rozluźnienia kompleksu histony-DNA, co umożliwia aktywację transkrypcji
24
Q
Funkcja HDAC
A
HDAC (histonowa deacetylaza) - usuwa reszty acetylowe
25
Etapy kondensacji włókna chromatynowego
Podwójna helisa + Oktamer histonowy → Nukleosom + Histon łącznikowy (np. H1) → Chromatosom + Łącznikowy DNA → Nukleofilament (sznur koralików, włókno 11 nm) → Solenoid (włókno 30 nm) →Pętla chromosomowa (pętla Laemmliego) → Chromatyna interfazowa → Chromosom metafazowy
26
Charakterystyka białek niehistonowych
Jest to zróżnicowana grupa białek wiążących się z DNA
* całkowita ilość ok. 0,05 do 1g/g DNA
* w ich skład wchodzą polimerazy i inne jądrowe enzymy, receptory hormonów, białka regulatorowe
* w typowym, eukariotycznym jądrze może być około 1000 różnych niehistonowych białek
27
Sposoby wykorzystania informacji genetycznej zapisanej w DNA w postaci sekwencji nukleotydów
* przez replikację, czyli powielenie DNA dla przekazania informacji następnym pokoleniom komórek
* przez proces biosyntezy RNA, czyli transkrypcję
* przez proces biosyntezy białka, czyli translację - dla funkcji komórek i organizmów żywych
28
Fazy cyklu komórkowego
Fazy G1, S i G2 określane są jako interfaza
29
Porównanie replikacji w komórce E.COLI a komórką ssaka
30
Białka biorące udział w replikacji
* DnaA
* DnaB - Helikaza
* DnaG - Prymaza
* SSB
31
Jakie enzymy tworzą wiązanie fosfodiestrowe?
Polimerazy DNA/DNA zależne
32
W jakim kierunku enzymy tworzące wiązanie fosfodiestrowe syntetyzują nową nić?
W kierunku 5' -\> 3' ( matrycę odczytują w kierunku 3' -\> 5')
33
Dlaczego w procesie replikacji niezbędny jest udział polimeraz RNA?
Ponieważ polimerazy DNA nie są w stanie samodzielnie wytworzyć pierwszego wiązania fosfodiestrowego
34
Co aktywuję polimerazę RNA/DNA zależną?
Helikaza DNA
35
Rola Prymazy
Synteza na obu niciach DNA krótkich, komplementarnych odcinków (pimerów) starterowego RNA, wykorzystywanych przez polimerazę DNA do rozpoczęcia syntezy nowych nici DNA w procesie replikacji DNA
36
Przebieg syntezy łańcucha opóźnionego
1. Oligonukleotyd RNA (starter) kopiowany na nici DNA
2. Polimeraza DNA przedłuża starter RNA nowym DNA
3. Polimeraza DNA usuwa RNA od końca 5' kolejnego fragmentu i wypełnia lukę
4. Ligaza DNA łączy sąsiednie fragmenty
37
Aktywność enzymatyczna polimerazy DNA I
* polimerazowa
* egzonukleazowa 3' -\> 5' - weryfikuje poprawność wbudowanych nnukleotydów i w razie potrzeby wycina je
* egznonukleazowa 5' → 3' – jak rybonukleaza wycina startery RNA i syntetyzuje w to miejsce DNA
38
Aktywność enzymatyczna polimerazy DNA II
* polimerazowa,
* egzonukleazowa 3' → 5'.
Jest głównie zaangażowana w sprawdzanie poprawności replikacji i w naprawę DNA
39
Aktywność enzymatyczna polimerazy DNA III
* polimerazowa
* egzonukleazowa 3' → 5'
40
Elementy niezbędne dla przebiegu replikacji DNA
* matryca - dwuniciowy DNA
* białka ,,denaturujące" lokalnie w miejscu (ACH) startu (inicjacji)
* helikaza DNA (ATP zależna)
* prymaza (polimeraza RNA/DNA zależna)
* białka stabilizujące pojedynczą nić DNA (SSB)
* polimerazy DNA/DNA zależne: POL DNA I, II, III (prokaryota); POL DNA β, δ, ε, γ (eukariota)
* topoizomerazy
* ligaza DNA (ATP, NAD+)
* dNTPs, NTPS, Mg2+, Mn 2+
41
Przebieg replikacji
42
Funkcja i przykłady polimeraz DNA
* autoedycja: zdolność hydrolizy wiązań fosfodiestrowych 3' -\> 5' (egzonukleaza 3' - wolny koniec 3'). Przykłady: polimeraza DNA I, II III; polimeraza β, δ, ε, γ
* usuwanie startera: zdolność hydrolizy wiązań fosfodiestrowych 5' -\> 3' (egzonukleaza 5' - wolny koniec 5'). Przykłady: polimeraza DNA I' polimeraza β, ε
* synteza startera: zdolność syntezy RNA. Przykłady: prymaza (polimeraza RNA/DNA zależna), polimeraza DNA α
43
Porównanie replisomów w komórkach prokariotycznych i eukariotycznych
* Miejsce startu
Pro- : 1
Euk- : wiele, co ok. 104 - 105 pz
* Szybkość replikacji
Pro- : 50-100 kpz/min, 30-60 min.
Euk- : 2 kpz/min, ok. 8h
* Fragmenty Okazaki
Pro- : 1-2 kpz
Euk- : 100-200 pz
44
W czym wykorzystywana jest zdolność polimerazt DNA do wbudowywania analogów zasad?
* chemioterapii nowotworów
* terapii anty-HIV
* sekwencjonowaniu DNA
Różnice pomiędzy polimerazami DNA komórek eukariotycznych a polimerazami wirusowymi są ważne dla terapii
45
Jakie charakterystyczne sekwencje znajdują się na końcach chromosomów eukariotycznych?
TTAGGG
46
Jaka jest funkcja telomerów?
Zabezpieczają one końce chromosomów przed niszczeniem i umożliwiają całkowitą ich replikację
47
Co dzieje się z chromosomami pozbawionymi telomerów?
Zlepiają się one i łączą w nieprawidłowy sposób z innymi chromosomami, a także niewłaściwie rozdzielają w czasie podziału komórki
48
Funkcja i budowa telomerazy
Jest to enzym odpowiedzialny za uzupełnianie strat telomerów. Zawiera on krótki łańcuch RNA, który stanowi matrycę dla dodania komplementarnej sekwencji DNA do konca 3' podwójnej helisy.
49
Z czym związana jest zmniejszona aktywność telomerazy?
Ze starzeniem się komórek
50
W jakich komórkach aktywność telomerazy zwykle jest podwyższona?
W komórkach nowotworowych
51
Co powoduje mutacja w genie RNA ( będącego składnikiem ludzkiej telomerazy)?
Jedną z postaci ciężkiej choroby *dyskeratosis congenita* - przedwczesne starzenie, zaburzenia funkcji szpiku
52
Działanie telomerazy
53
Czym jest mutacja?
Jest to utrwalone uszkodzenie w strukturze DNA (zmiany w składzie, sekwencji), które mogą zostać przeniesione na następne pokolenie (w trakcie replikacji), a manifestują się poprzez zmiany we własnościach (funkcji) białek powstających w oparciu o informację zawartą w zmienionym fragmencie DNA
54
Jakie mutacje wyróżniamy?
* punktowe
* rozległe
55
Rodzaje mutacji punktowych
* tranzycja: Pur -\> Pur, Pir -\> Pir
* transwersja: Pur -\> Pir, Pir-\>Pur
* delecja - utrata nukleotydu
* insercja - wprowadzenie dodatkowego nukleotydu
56
Konsekwencje zmian punktowych
* ,,ciche mutacje" - mutacja nie zmienia informacji (tranzycja, transwersja)
* powstawanie polimorfizmu - zmiana nie wpływa na sens informacji (tranzycja, transwersja)
* utrata funkcji (mniej lub bardziej manifestująca się) - zmiana powoduje zmianę sensu informacji (tranzycja, transwersja, delecja, insercja)
* całkowita na ogół utrata informacji - skrócenie, przedwczesne zakończenie odczytu informacji (delecja, insercja)
57
Jaka jest konsekwencja tej mutacji?
DNA -TTA- -\> -TTG-
mRNA - UUA -\> -UUG-
białko -Leu- -\> Leu
,,Mutacja cicha" - nie wpływa na zmianę w składzie aminokwasów kodowanego łańcucha polipeptydowego
58
Jaka jest konsekwencja tej mutacji?
DNA -TAT- -\> -TCT-
mRNA -UAU- -\> -UCU-
białko -Tyr- -\> -Ser-
Jest to mutacja typu zmiany sensu - w rezultacie w syntetyzowanym na podstawie zmutowanego genu łańcuchu polipeptydowym zmienia się skład aminokwasów.
59
Jaka jest konsekwencja tej mutacji?
DNA -TAT- -\> TAA-
mRNA -UAU- -\> -UAA-
białko -Tyr- -\> - STOP
Jest to mutacja typu ,,nonsens" - biosynteza białka kończy się wcześniej niż powinna i powstaje tylko fragment prawidłowego łańcucha polipeptydowego.
60
Przyczyny mutacji spontanicznych
* błędy w trakcie replikacji (tautomeria)
* deaminacje C -\> U, A -\> H
* depurynacje
61
Czynniki środowiskowe wpływające na powstawanie uszkodzeń w DNA
* fizyczne:
- promieniowanie jonizujące -\> OH. (ok. 20 zmian zasad)
- depurynacje
* chemiczne:
- deaminacje (kw. azotowy III i jego sole)
- alkilacje (pochodne nitrozoamin)
- analogi zasad
- interkalacje
62
Skutki uszkodzeń w DNA
* złe parowanie
* brak możliwości kontynuowania replikacji (odkształcenia struktury)
* depurynacje
* przerywanie ciągłości jednej lub obu nici DNA
63
Co przedstawia poniższa reakcja?
Deaminacje cytozyny
64
Miejsca, w których rozpoznano ponad 30% zmian dotyczących pojedynczej zasady jako przyczynę choroby genetycznej
5'-mCG-3'
65
Działanie promieniowania jonizującego
66
Jaka jest najczęściej spotykana modyfikacja nukleotydów w DNA?
Powstawanie dimerów tyminy pod wpływem światła ultrafioletowego.
50-100 dimerów pirymidyn powstaje w każdej komórce skóry w czasie 1s podczas ekspozycji na słońce!
67
Skutki powstawania dimerów pirymidyn
Zaburzenie struktury DNA -\> problem z replikacją (nie pasują do centrum aktywnego polimerazy DNA)
Zwłaszcza dimery CC są przyczyną mutacji
68
Przykłady czynników alkilujących
* metylonitrozomocznik
* etylosiarczan metanu
* N-metylo-N'-nitro-N-nitrozoguanidyna
* dimetylosiarczan
69
Skutki działania czynników alkilujących
* GC -\> AT
* TA -\> CG
70
Jaki jest skutek utworzena czwartorzędowego azotu?
Czwartorzędowy azot destabilizuje wiązanie N-glikozydowe i ułatwia depurynację
71
Przykłady deamniacji indukowanych (z użyciem HNO2)
* cytozyna -\> uracyl
* adenina -\> hipoksantyna
* guanina -\> ksantyna
72
Co to za związek?
**cis-dwuaminodwuchloroplatyna**
- związek o właściwościach biochemicznych zbliżonych do dwufunkcyjnych czynników alkilujących
73
Właściwości cis-dwuaminodwuchloroplatyny
* działa niezależnie od fazy cyklu komórkowego
* powoduje wewnątrz i międzyłańcuchowe połączenia w DNA uszkadzając go poprzez tworzenie adduktów hamujących replikację i transkrypcję
* indukuje apoptozę komórek nowotworowych
* stosowana w terapii różnych nowotworów
74
Czym są i jak działają czynniki interkalujące?
Są to płaskie cząsteczki wciskające się między pary zasad - rozciągają DNA i powodują powstawanie małych insercji lub delecji, co prowadzi do mutacji zmiany ramki odczytu
75
Zastosowanie i przykłady czynników interkalujących
* proflawina - stosowana jako antyseptyk
* oranż akrydynowy - barwi DNA, mikroskopia fluorescencyjna
* aktynomycyna D, glikozydy antracyklinowe (daunorubicydyna, doksorubicyna) - stosowane w terapii nowotworów, interkalują i hamują replikację
76
Występowanie benzo(a)pirenu
* w smołach
* w spalinach (zwłaszcza diesli)
* w dymach (papierosy)
* grillowanej żywności
77
Czym jest aflatoksyna?
Jest to jeden z najsilniejszych kancerogenów
78
Systemy naprawy uszkodzeń DNA
1. autokorekta w czasie replikacji (polimeraza DNA)
2. naprawa bezpośrednia (demetylazy, fotoliazy)
3. naprawa przez wycinanie:
* zasad (glikozylazy DNA, endonukleazy apurynowe)
* nukleotydów (uvrABC ekscynukleaza)
4. usunięcia zasad błędnie sparowanych w trakcie replikacji i pozostawionych
5. poreplikacyjna - rekombinacyjny system naprawy uszkodzeń
79
Funkcja alkilotransferaz
Usuwanie grup alkilowych modyfikowanych zasad
80
Jaki to system naprawy DNA?
Naprawa bezpośrednia (przy udziale demetylaz)
81
U jakich organizmów występuje enzym fotoliaza?
* bakterii
* grzybów
* zwierząt (ale nie u ssaków)
82
Jak działa fotoliaza?
Fotoliaza wykorzystuje energię świetlną do odtworzenia oryginalnych monomerów tyminy
83
Działanie glikozydaz DNA
Glikozydazy usuwają zmienione zasady pozostawiając miejsce apurynowe bądź apirymidynowe. Miejsca te usunięte zostaną przez odpowiednie endonukleazy.
84
Jak działają endonukleazy AP?
Rozpoznają one miejsca AP, endonukleazy hydrolizują wiązania fosfodiestrowe. Po usunięciu fragmentu łańcucha DNA ubytek jest wypełniany przez Polimerazę I DNA i ligazę DNA
85
Powstawanie dimeru tyminy
86
Etapy naprawy uszkodzonego DNA przez wycięcie nukleotydu
1. uvrABC ekscynukleaza (E.coli) wiąże się w miejscu zmiany
2. Oligonukleotyd 12-14 bp (E.coli) lub 27-29 bp (u człowieka) jest wycinany
3. uzupełnienie luki (polimeraza + ligaza)
87
Etapy post-replikacyjnej naprawy uszkodzonego DNA
1. Nić matrycowa jest metylowana ,,GATC" (u E.coli)
2. Przed metylacją nowa nić DNA jest skanowana w poszukiwaniu mutacji
3. Mutacje są naprawiane
4. Nowa nić jest metylowana
88
Jaki to rodzaj naprawy uszkodzonego DNA?
Naprawa przez usuwanie źle sparowanych zasad
89
Schorzenia wynikające z defektów systemów naprawy DNA
## Footnote
* Zespół Blooma - fotowrażliwość, opóźnienia rozwoju
* Zespół Cockayna - fotowrażliwość, karłowatość
* Anemia Fanconiego - uszkodzenia skórne i szkieletu
* Xeroderma pigmentosum (skóra barwnikowa)
90
Co wywołuje Xeroderme pigmentosum?
Mutacje w genach związanych z **naprawą przez wycinanie nukleotydów** - 2000 razy zwiększa się częstość powstawania indukowanych światłem słonecznym nowotworów skóry i innych typów nowotworów jak melanoma
Jest to choroba **autosomalna, recesywna**.
91
Objawy Xerodermy pigmentosum
* zmiany skórne (suchość, pergaminowatość, barwnikowość, ogniska zapalne, zmiany nowotworowe)
* zmiany wzrokowe
* zmiany neurologiczne
92
Czym jest zespół Lyncha?
Jest to dziedziczny rak jelita grubego, niezwiązany z polipowatośćią.
93
Czym jest spowodowany zespół Lyncha?
Wrodzonym niedoborem enzymów naprawy niesparowanych zasad.
94
Czym spowodwany jest zespół Cockayne'a?
Defektem napraw DNA towarzyszącym transkrypcji.
95
Etapy naprawy towarzyszącej transkrypcji
1. Geny aktywnie transkrybowane są preferencyjnie naprawiane
2. Polimeraza RNA zatrzymuje się gdy napotyka uszkodzenie nici matrycowej DNA
3. Po naprawieniu przez enzymy naprawcze transkrypcja jest kontynuowana
96
Przyczyny pęknieć obu nici DNA
* promieniowanie jonizujące
* bleomycyna
97
Działanie bleomycyny
Jest to chemioterapeutyk, działa w fazie G2, powoduje śmierć komórki
98
Naprawa pęknieć obu nici DNA
Biochemia
flashcards
Decks in class (10)
# Cards
