Nukleozidok, nukleotidok, nukleinsavak

Történeti háttér Savas karakterű anyagok a sejtmagból 1869-71 DNS a sejtmag fő komponense F. Miescher (Svájc) CHROMO (szín) SZOMA (festék láthatóvá tétel) 1930 DNS molekulatömege kb. 500 000 Hammersten, Caspersson tisztított növényi vírusban is van Stanly (USA), Bawden(UK) 1940 első elektronmikroszkópos kép DNS pozitívan töltött fehérjék 1947-50 nukleotid összetétel E. Chargaff (USA) 1952 A. Todd 1953 kettős hélix J. O. Watson, F. H. C. Crick (UK) (N.d. 1962) 1958 DNS polimeráz I enzim (első DNS „készítő” enzim) 1960 RNS polimeráz; mRNS felfedezése 1964 tRNSAla szekvenálása R. Holley (USA) 1966 genetikai kód megfejtése 1970 DNS hasító enzim (restrikciós) felfedezése 1973 DNS fragmensek beépítése plazmidba E. coli „Androméda-törzs” 1975 RNS kromoszóma szekvenálása; M52 fág (3 fehérje) 1977 GENENTECH 1978 somatostatin-az első emberi hormon-rekombináns technológiával Nobel-díj: restrikciós enzimek 1979 malignus sejtből származó DNS-sel „fertőzni” lehet egészséges sejtvonalat

1980. Nobel-díj: DNS szekvenálás; rekombináns DNS szintézis. F 1980 Nobel-díj: DNS szekvenálás; rekombináns DNS szintézis F. Sanger; W. Gilbert 1982 -humán inzulin (DNS technológia) a piacon (humulin) -első onkogének izolálása, expresszálása, szekvenálása (egy aminosav különbség) 1983 DNS a l baktérium fágból (48 502 bázispár) 1988 HUMAN GENOM projekt elfogadása (USA Kongresszus) kb 3 x 109 bázispár 3 milliárd USD 1 USD/ bázispár 1968 védett nukleotidok összekapcsolása (A. Todd, Khorana) Felosztás Nukleotid koenzim ADP, ATP NAD FAD Co-A UDP-cukrok RNS Ms: 104-106 plazma vírusok lánchossz:> 3x103 DNS Ms: 108-1012 sejtmag vírusok lánchossz: > 107 Súly% 0,4 6 1 db/sejt 1,2x107 rRNS: 6x104 tRNS: 4x105 4 mRNS: 103 fajta 200 2 40 1 1000 E. coli

timin R= -CH3 (T) R= -H (U)(C) A nukleinsavak primer szerkezete - szénhidrát-foszfát – heterociklusos bázis n 1. Szénhidrát: monoszacharid, aldopentóz b-D-ribóz (RNS), b-D-2-dezoxiribóz (DNS) 1 1 D-2-dezoxiribóz b-D-2-dezoxiribóz 2. Heterociklusos bázis 7 1 1 1 e 5 1 a 3 b 3 c 9 citozin (C) timin R= -CH3 (T) R= -H (U)(C) adenin (A) guanin (G) pirimidin purin (pirimidin(d)imidazol)

Amino-imino tautoméria Keto-enol tautoméria guanin vagy timin keto enol Amino-imino tautoméria citozin adenin

3. Nukleozid – (N-glikozid) dezoxicitidin dezoxitimidin dezoxiadenozin dezoxiguanozin b-N-glikozid

foszforsav (ortofoszforsav) Foszforsavak foszforsav (ortofoszforsav) monoészter foszfodiészter - lineáris - ciklusos 160 oC >300 oC metafoszforsav difoszforsav trifoszforsav difoszforsav-észter trifoszforsav-észter

4. Nukleotid – (3’,5’-diészter) észter (primer OH) 5’-vég 5’ 5’ 3’ 3’ 3’-hidroxi észter (szekunder OH) 5’ 5’-foszfát 5’ 3’ 3’ 3’-vég

Ribonukleotidok ionizációs állandói (pK) Bázis Szekunder foszfát Primer foszfát Adenozin - 5’-foszfát (5’-AMP) * 3,8 6,1 0,9 Uridin - 5’- foszfát (5’-UMP) 9,5 6,4 1,0 Citidin - 5’- foszfát (5’-CMP) 4,5 6,3 0,8 Guanin - 5’- foszfát (5’-GMP) 2,4, 9,4 0,7 * 5’-AMP (vagy 5’-rAMP) jelentése : ribonukleotid. 5’-dAMP jelentése : deoxiribonukleotid (deoxinukleotid).

A polinukleotid lánc primer szerkezete 5’-vég felé timin adenin pK=3,8 pK=4,5 citozin guanin pK=2,4 9,4 3’-vég felé

A kettős polinukleotid lánc primer szerkezete

Z’ A’ Z A B C csó csó (RNA) 72% EtOH in low salt 50% EtOH Minimal salt (not Li2+) 0.7 M MgCl2 or 2.5 M NaCl B C Higher retained salt 3’M Lower humidity in fibres Higher salt solutions

Watson, 1928 Crick, 1916 Francis Crick, 1916-2004 James D. Watson, 1928- Watson, 1928 Crick, 1916

A nukleinsavak térszerkezete A 2-dezoxi-D-ribóz téralkata (A gyűrű síkja fölötti C atom szerint) 0,5 Å c2’-endo c3’-endo

A b-glikozidkötéshez kapcsolódó konformerek

A, B és Z típusú DNS jellemzői Hélix irány Right-handed Left-handed Bázispár per kanyar 11 10 12 (6 dimers) Menetemelkedés 2.55 3.4 3.7 Helix pitch 28 34 45 Base pair tilt 20 degrees 6 degrees 7 degrees Rotation per residues 33 degrees 36 degrees -60 degrees (per dimer) Glikozid konformáció Dezoxicitidin Anti Dezoxiguanozin Syn Szénhidrát konformáció C-3’-endo C-2’-endo

A-DNS B-DNS

A-DNS B-DNS

B-DNS Z-DNS

DNS hő-denaturáció

A DNS-től a kromoszómáig

Egy kromoszóma és...

Az RNS

mRNS másodlagos szerkezete

tRNS másodlagos szerkezete (75-95 nukleotid) tRNSAla (Holley , N.d. 1968)

tRNS térszerkezete Aminosav kapcsolódása A. Rich, A. Klug (1974)

tRNS bioszintézise intron 10 % módosított bázis

tRNS – aminosav szintézise (P. Zamencik, M. Hoogland, 1957) 1. Aminoacil-adenilát (AMP) keletkezése P.Zamencik, M. Hoogland (1957)

2. Aminoacil-tRNS keletkezése

Nukleozid hatóanyagok dezoxiguanozin acyclovir dezoxiadenozin ganclovir zidovudine dezoxitimidin

tRNS – aminosav