sejtmag ii

Sejtmag II.Sejtmag II.

Dr. habil. Kőhidai LászlóSE, Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet

2012. szeptember 27.

Swedlow and Lamond Genome Biology 2001 2:reviews0002.1

Nukleáris testekNukleáris testek

Nukleáris ‘dinamika’Nukleáris ‘dinamika’

Adatok a humán genomrólAdatok 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

A DNS szerkezete 1A DNS szerkezete 1B-DNS A-DNS Z-DNS

többszálú konformációk hajtűszerű formák

Watson és Crick1953

A DNS szerkezete 2A DNS szerkezete 2

A – T 2 H hídG – C 3 H híd

Konstans átmérő

„Photo-51”

RosalindFranklin

1920-1958

A DNS megkettőződésének A DNS megkettőződésének szemikonzervatív elveszemikonzervatív elve

Néhány fontosabb enzimNéhány 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

Kornberg, Arthur1959

DNS replikáció enzimeinek szerepe

Nukleoszómák kémiai Nukleoszómák kémiai módosításamódosítása

és az ú.n. ‘remodeling’és az ú.n. ‘remodeling’

„Sliding”

Új DNS szál Új DNS szál szintézisénekszintézisének

lépéseilépései

RNS primerRNS primer szintézise szintéziseprimáz enzimmelprimáz enzimmel

a a DNS polimerázDNS polimeráz kapcsolódik kapcsolódikaz RNS primerhez ésaz RNS primerhez ésmegkezdődik az új DNS szál szintézisemegkezdődik az új DNS szál szintézise

DNS polimeráz befejezia DNS fragmentumszintézisét

a kezdő RNS primerleválik és DNS pótolja

DNS ligáz az újonnan szintetizált DNS fragmentumot az új szálhoz kapcsolja

DNS duplikációja 1DNS duplikációja 1

DNSDNSreplikációreplikációiniciálásainiciálása

ReplikációsReplikációs „ „buborékok”buborékok”

ReplikációReplikáció

előrehaladáelőrehaladása sa

ÖsszetartóÖsszetartószerkezetszerkezetkialakuláskialakulás

aa

Cohesin-ekCohesin-ek

TestvérTestvérkromatídákkromatídák

újonnan szintetizáltszál

„vezető” templát szál

DNS polimeráz

DNS helikáz

primázRNS primer

új Okazaki fragmentum

elmaradó-szál templát

DNS poplimeráz az elmaradó szálon(Okazaki fragmentum szintézise befejeződik)

egyszálú DNS-t kötő proteinek

csúszó-kapocsfehérje

VEZETŐSZÁL

ELMARADÓSZÁL

DNS replikációja 1DNS replikációja 1

„vezető” templát szál

újonnan szintetizált szál

DNS polimeráza vezető szálon

primáz

egyszálú DNS-t kötő proteinek

RNSprimer

Okazakifragmentum

DNS helikáz

DNS polimerázaz elmaradó szálon

(Okazaki fragmentumszintézise befejeződik)

újonnanszintetizáltDNS

elmaradó-száltemplát

DNS replikációja 2DNS replikációja 2

Okazaki fragmentumok szintézise

DNSDNS

RNSRNS

FehérjeFehérje

TranszkripcióTranszkripcióTranszkripcióTranszkripció

Transzlációpolipeptid szintézisemRNS minta alapján

Transzlációpolipeptid szintézisemRNS minta alapján

CentrálisCentrális dogmadogma

mRNS érés és „szerkesztés”mRNS érés és „szerkesztés”

hnRNShnRNS - (heterogeneous nuclear RNA) – elsődlegesenátíródó RNS - eukaryotákban

5’ sapka5’ sapka – 7-methylguanosine az mRNS 5’ végén 3’ jellegűvé teszi a molekulát védi az mRNS-t a lebomlástól

Poli-adenin farokPoli-adenin farok – 20-200 adenin tartalmú szekvenciaa poli-A-polimeráz helyezi felnöveli az mRNS életidejét

pre-mRNSpre-mRNS - 100-400 nukleotidos RNS

RNS szintézisRNS szintézis

RNS polimeráz térszerkezete

KötődésKötődés(zárt(zárt

komplex)komplex)

PromoterPromoternyitásanyitása(nyílt(nyílt

komplex)komplex)

TranszkripcióTranszkripciókezdetekezdete

ElongációElongáció

PolimerázPolimerázés az RNSés az RNSleválásaleválása

RNSRNSpolimerázpolimeráz

transzkripciótranszkripció

elongációelongáció

terminációtermináció

Poliadeniláció

Termináció

Az érett mRNS Az érett mRNS sejtmag – citoplazmasejtmag – citoplazma irányú transzportjairányú transzportja

Roberts, Richard J.

Sharp, Phillip A.

1993

RNS-t kódoló szekvenciákRNS-t kódoló szekvenciák

SplicingSplicing

Alternatív splicingAlternatív splicing

nem minden intron vágódik ki exonok is kivágódnak eredmény: fehérje-családokfehérje-családok kialakulása

Citidin-deamináz jelentőségeCitidin-deamináz jelentősége

A nem proteint kódoló szekvenciák aránya a filogenezis különböző fokain

alap-szintűtranszkripció

nincs transzkripció

spontán izomerizálódáshatására aktiválttranszkripció

"for their discoveries concerning genetic control of enzyme and virus synthesis"

François Jacob

André Lwoff

Jacques Monod

Regulator - repressorRegulator - repressorPromoter – RNS polym.Promoter – RNS polym.Operator – repressort kötOperator – repressort kötStructur g. – enzim Structur g. – enzim

Gén-szintű szabályozás 1 – Prokaryoták Gén-szintű szabályozás 1 – Prokaryoták

Lactose jelenlétében – Lactose jelenlétében – gátolt gátolt represszor –represszor – működő működő feh.szint. feh.szint.

Gén-szintű szabályozás 2 - ProkaryotákGén-szintű szabályozás 2 - Prokaryoták

Lactose hiány – Lactose hiány – aktív aktív represszor –represszor – gátolt gátolt feh.szint. feh.szint.

Gén-szintű szabályozás 3 - ProkaryotákGén-szintű szabályozás 3 - Prokaryoták

Trp jelenlétében – Trp jelenlétében – aktív aktív represszor –represszor – gátolt gátolt feh.szint. feh.szint.

Trp hiány – Trp hiány – gátolt gátolt represszor –represszor – működő működő feh.szint. feh.szint.

A génszintű szabályozás filogeneziseA génszintű szabályozás filogenezise

Transzkripció szabályozási mechanizmusok 1Transzkripció szabályozási mechanizmusok 1- Eukaryoták - - Eukaryoták -

Kompetíció

Gátlás

Transzkripció szabályozási mechanizmusok 2Transzkripció szabályozási mechanizmusok 2- Eukaryoták -- Eukaryoták -

Direktrepresszió

Indirektrepresszió

Transzkripció szabályozási mechanizmusok 3Transzkripció szabályozási mechanizmusok 3- Eukaryoták -- Eukaryoták -

TBF = TATA binding proteinTF = transzkripciós faktor

Transzkripció Transzkripció szabályozási szabályozási mechanizmusok 4mechanizmusok 4- Eukaryoták -- Eukaryoták -

Transzkripció szabályozási mechanizmusok 5Transzkripció szabályozási mechanizmusok 5- Eukaryoták -- Eukaryoták -

TranszpozonokTranszpozonok

a genomban helyüket változtató DNS-szakaszok

relatíve hosszú DNS szakaszok szintézise

eukaryoták, prokaryoták

TranszkripciósTranszkripciósfaktorokfaktorok

Homeo-domainStruktúra

3 alfa-helikális struktúra ebből egy szabályoz másik kettő stabilizál kapcsolódás: promoter, enhancer

Zn-ujjas fehérjék Leucin-zippzár

Helix-loop-helix motívum

Transzkripciós faktorok 2Transzkripciós faktorok 2

2 helikális domain dimerizáció consensus szekv.-hez kapcs

2 béta lemez+ 1 alfa helix a Zn2+ 2 His-2 Cys 3-4 bázssal kapcs.

A biológiai információáramlás -A biológiai információáramlás -„valóság”„valóság”

RNSDNS Fehérje

Transzkripció

Transzláció

Retrovírus

Prion

RNS vírusok

ribozim

Replikáció

RibozimRibozim

Thomas Cech

1989

PrionokPrionok

Stanley B. Prusiner

1997

RNSDNS Fehérje

Spongiform encephalopathia

?

AS szekvencia azonosA. normál (PrPc) fehérje

főleg α-helix - szolubilis

B. abnormál (PrPsc) fehérje

45% β-redő – nem oldható

Hőstabil,

UV-sugárzásra érzéketlen

& proteáz rezisztens

Sejtfelszínen aggregálódik

Prion szerkezetePrion szerkezete

PrPc PrPSc

Hosszú filamentummá aggregálódnak => neuron károsodik

Megjelenési formák - Megjelenési formák - lokalizációlokalizáció

<-> Creutzfeldt-Jakob kór

GSS= Gerstmann –Straussler-Scheinker betegség

Fatalis familiáris

insomnia (FFI)

Egyéb ellentmondásokEgyéb ellentmondások

Metilációs mintázat öröklődése => Epigenetika

Strukturális öröklődés Szenz – antiszenz szál?

Metilációs Metilációs mintázatmintázat

CpG szigeteken

Eredménye géncsendesítésgéncsendesítés

Metilációs Metilációs mintázat mintázat

öröklődéseöröklődése

Strukturális Strukturális öröklődésöröklődés

Paramecium csilló bazális testje

Sejtközpont megduplázódása

„„Szenz” az antiszenz Szenz” az antiszenz szálban?szálban?

‘5

‘5

‘3

‘3

Receptor

Ligand

Szenz – mRNS-sel megegyező szekvencia- erről íródik a fehérje

Antiszenz - mRNS erről íródik