Sejtmag II. Dr. habil. Kőhidai László

Az előadások a következő témára: "Sejtmag II. Dr. habil. Kőhidai László"— Előadás másolata:

1 Sejtmag II. Dr. habil. Kőhidai László
SE, Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet 2014. szeptember 25.

2 Nukleáris ‘dinamika’

3 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 47.6 évig tartana az elolvasása

4 A DNS szerkezete 1 Watson és Crick 1953 többszálú konformációk
B-DNS A-DNS Z-DNS többszálú konformációk hajtűszerű formák

5 A DNS szerkezete 2 „Photo-51” A – T 2 H híd G – C 3 H híd
Konstans átmérő A DNS szerkezete 2 „Photo-51” A – T 2 H híd G – C 3 H híd Rosalind Franklin 5

6 A DNS megkettőződésének szemikonzervatív elve

7 DNS replikáció enzimeinek szerepe
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

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

9

10 Új DNS szál szintézisének lépései
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

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

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

13 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

14 Okazaki fragmentumok szintézise

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

16 mRNS érés és „szerkesztés”
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 – adenin tartalmú szekvencia a poli-A-polimeráz helyezi fel növeli az mRNS életidejét pre-mRNS nukleotidos RNS

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

18 Termináció Poliadeniláció

19 Az érett mRNS sejtmag – citoplazma
irányú transzportja

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

21 RNS-t kódoló szekvenciák

22 Splicing

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

24 Citidin-deamináz jelentősége

25 Small nuclear ribonucleoprotein (snRNP) – splicing pre-rRNS - DFC
Alternativ splicing factor/splicing factor 2 – pre mRNS splicing; RNS export, translation Cajal testek fő alkotó molekulája – rögzít a nucleolushoz, RNS posttranslatios modifikációja, NOR-hoz kapcsolódva meghatározza az egyedi nucleolusok összekapcsolódását Swedlow and Lamond Genome Biology :reviews0002.1

26 A nem proteint kódoló szekvenciák aránya
a filogenezis különböző fokain

27 alap-szintű transzkripció nincs spontán izomerizálódás hatására aktivált

28 François Jacob André Lwoff Jacques Monod Regulator - repressor
                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 Transzkripció szabályozási mechanizmusok 1
- Eukaryoták - Kompetíció Gátlás

34 Transzkripció szabályozási mechanizmusok 2
- Eukaryoták - Direkt represszió Indirekt

35 Transzkripció szabályozási mechanizmusok 3
- Eukaryoták -

36

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 2 béta lemez+ 1 alfa helix a Zn2+ 2 His-2 Cys 3-4 bázssal kapcs. Helix-loop-helix motívum 2 helikális domain dimerizáció consensus szekv.-hez kapcs

42

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 ? Spongiform encephalopathia
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

51 Metilációs mintázat öröklődése

52 Strukturális öröklődés
Sejtközpont megduplázódása Strukturális öröklődés Paramecium csilló bazális testje

53 „Szenz” az antiszenz szálban?
Szenz – mRNS-sel megegyező szekvencia- erről íródik a fehérje Antiszenz - mRNS erről íródik ‘5 ‘3 Receptor Ligand