BIOKMIA S MOLEKULRIS BIOLGIA

DNS SZERKEZETE, DNS REPLIKCI,

2013

A DNS SZERKEZETE

Pauling Watson & Crick

A DNS vza

DNS ketts spirl: kt antiparalel polimerszl

Dezoxiribonukleinsav = Polimer

Nukleotid: dezoxiribz+bzis+P = Monomer

Komplementer bzisok. A-T (2H), G-C(3H)

NUKLEINSAVAK

DNS s RNSDNS s RNS

A DNS ptegysgei a nukleotidokp gy g

DezoxiRibonukleinSavPolimer, kt polinukleotid szl pti felo e , po u eo d s p e

Gerinct: foszfodiszter ktssel sszekapcsolt dezoxiribz (5 C atomos cukor) egysgek adjkatomos cukor) egysgek adjk

A DNS kt szlat a bzisok kztt kialakult hidrognhidak tarjk sszessze.

Bzisok N tartalm heterociklusos molekulk

purin bzisok: adenin, guanin pirimidin bzisok: timin, citozin

A DNS FELPTSEA DNS FELPTSE

-Cukor s bzis atomjainak jszmozsa

-a polimer szl polaritsa: 5a polimer szl polaritsa:

-5 ------------3 vg 23

4

1

-A kt polinukleotidszl antiparalel lefuts

H-HIDAK A TIMIN S ADENIN KZTTtimin adenin

C1

C1dezoxiribz

dezoxiribz

H-HIDAK A CITOZIN S GUANIN KZTTcitozin guanin

CC1

C1dezoxiribz

dezoxiribz

H-HIDAK A PIRIMIDIN S PURIN BZISOK KZTT

d i ibd i ib CC dezoxiribzdezoxiribz C1C1

A DNS KT ANTIPARALEL LNCT H-HIDAK KTIK SSZE

A DNS ketts hlixt H-hidak stabilizljk

A DEOZXIRIBONUKLEINSAVA DEOZXIRIBONUKLEINSAVSZERKEZETESzokatlan formkSzokatlan formk

A B DNS SZERKEZETE

NAGY ROK KIS ROKNAGY ROK

DNS SZERKEZETEK

B A Z

DNS SZERKEZETEKDNS SZERKEZETEK

Tulajdonsg A B ZMenetirny jobb jobb balyBzispr / fordulatMenetemelkeds (nm)

j~112,46

j10,43,40

124,56Menetemelkeds (nm)

tmr (nm)Ismtld egysg

2,462,55

1 bzispr

3,402,37

1 bzispr

4,561,84

2 bzisprIsmtld egysgNukleotidkonformci

1 bzispranti

1 bzispranti

2 bzispranti Cszn Gkonformci szn G

DNS SZERKEZETEK

B ZBB

antianti

Z

szn

KONFORMCIK

Kereszt alak DNS

DENATURLSDENATURLSS

RENATURLSRENATURLS

A DNS REPLIKCI S A SEJTCIKLUSSEJTCIKLUS

G1-fzis: elkszlet a DNS replikcira

S-fzis: DNS replikci

G2-fzis: elkszlet a mitzisra G1M

M-fzis: mitzis SG2

M

G2

DNS SZINTZIS(REPLIKCI)(REPLIKCI)

A DNS REPLIKCI JELLEMZIA DNS REPLIKCI JELLEMZI

SzemikonzervatvSzemikonzervatv Helikzok szerepe RNS primerek Replikcis orig kijellsep g j A szubsztrtok: dNTP-k

Templtot (mintt) ignyelnek Templtot (mintt) ignyelnek A szintzis irnya: 5 3 Segdproteinek szksgesek Topoizomerzok szksgesek Topoizomerzok szksgesek

A DNS SZEMIKONZERVATV REPLIKCIJA

A DNS REPLIKCI JELLEMZIA DNS REPLIKCI JELLEMZI

Helikzok szerepe SSB fehrjk Replikcis buborkReplikcis bubork

A DNS dupla hlix felnylik a replikcis origonl. Segdfehrjk

A DNS dupla hlix felnylik a replikcis p g g j

mkdnek kzre: helikzok elvlasztjk a kt szlat, SSBk megakadlyozzk a szlak

origonl.

g ysszetapadst (hibridizlst). Az gy ltrejtt egyszeres szl DNSek templtknt szolglhatnak

egyszeres szl DNSek templtknt szolglhatnak a szintzishez.

a szintzishez.

A DNS REPLIKCIA DNS REPLIKCIJELLEMZI

Replikcis villa DNS polimerz (DNS fgg DNS polimerz) Templtot (mintt) ignyelnek Primz:RNS primerekPrimz:RNS primerek Vezetszl szintzise : folyamatosan Kslekedszl szintzise darabokban

M t i t i i 5 3 Mert a szintzis irnya: 5 3

k l k d l

kslekedszl 5

kslekedszl

55

5

vezetszlvezetszl

A DNS REPLIKCIA DNS REPLIKCIJELLEMZI

Replikcis villa DNS polimerz (DNS fgg DNS

polimerz)polimerz)(DNS polimerz III, DNS polimerz )

Templtot (mintt) ignyelnek Primz (RNS polimerz):RNS primerek Vezetszl szintzise :folyamatosan Kslekedszl szintzise darabokban k l k d l vezetszlKslekedszl szintzise darabokban Mert A szintzis irnya: 5 3 A kt replikcis villa ellenttes irnyba

mozog

kslekedszl vezetszl

mozog vezetszl kslekedszl

A DNS REPLIKCIA DNS REPLIKCIJELLEMZI

Okazaki fragmentek gkapcsolsa:

Egy enzim kivgja a RNS primert ( DNS polimerz Iprimert ( DNS polimerz I, Ribonuklez H)

Egy msik DNS polimerz

Okazaki fragmentek

Egy msik DNS polimerz megszintetizlja a hinyz DNS szakaszt (DNS polimerz I DNS polimerz )I, DNS polimerz )

DNS ligz sszekapcsolja (NAD ATP terhre)(NAD, ATP terhre)

Cssz kapocs (PCNA)

A kt szlon dolgoz DNS polimerz szoros kzelsgben van, ehhez a ksleked szlnak vissza kell kunkorodni=gy mozoghat a replikcis villa egy irnybavilla egy irnyba

Eukariotkban a replikcis origkat egy nagy protein k l i i f l ORC (O i ikomplex ismeri fel, az ORC (Origin Recog-nition Complex).

A MCM (Mi i h

Prokariota: egy replikcis origo

Az MCM (Minichro-mosome Maintenance Proteins) szintn szksges

TopoizomerzokTopoizomerzok

Replikci sorn keletkez feszltsgeket szntetik meg

Topoizomerz I DNS egyik lnct hastja tmenetileglnct hastja tmenetileg

Topoizomerz II. DNS mindkt lnct hastja tmenetileg

A DNS CSOMAGOLSA

ProkaritkbanProkaritkban

CIRKULRIS DNS

Relaxlt Szuperheliklis

DNS SZUPERHLIX

A DNS CSOMAGOLSA

EukaritkbanEukaritkban

KROMOSZMA

KOMOSZMA

CENTROMRACENTROMRA

KROMATID

A NUKLEOSZMA HISZTON MAGJA

A NUKLEOSZMA SZERKEZETE

A NUKLEOSZMKAT SSZEKT H1 HISZTON S KAPCSOL RGI

SZOLENOID SZERKEZET (NUKLEOFILAMENT)

A DNS FELTEKEREDSE

DNS- PROTEIN KLCSNHATS

Mutcik

DNS hibajavtsDNS hibajavts

2009

TMAVZLATTMAVZLAT

Defincik a mutcik tpusa Defincik, a mutcik tpusa A mutcikat kialakt tnyezk A mutcik kvetkezmnyei Hipermutcik s programozott mutcikp p g DNS hibajavt mechanizmusok

MUTCI

DNS molekula

A kl tidA nukleotid szekvencia

megvltozsa

DNS molekulat it k ta mutcit kveten

DNS HIBAJAVTSDNS HIBAJAVTS

DNS

A DNS-HIBK JAVTSA Az egyik szl psge szksges hozz, klnben

nincs templt (hiba eltti)

A hibt replikci eltt kell kijavtani, klnben rgzlrgzl

Minl tbb s minl tbbszr megy vgbe Minl tbb s minl tbbszr megy vgbe mutci, annl nehezebb kijavtani

A csrasejtek mutcii rkldnek, a testi sejtek mutcii funkciikat krosthatjkutc u c at os t atj

A protoonkognek (Ras, Myc) s p g ( , y )tumorszupresszorok (Rb, p53,p21) mutcii kontrolllatlan sejtosztdshoz vezetnek

A MUTCIT KIALAKT TNYEZK

Replikcis hibamismatch inzerci-delcimismatch, inzerci delci

Fizikai mutagneksugrzs, UV

Kmiai mutagnek Kmiai mutagnekbzis analgok, dezaminl-, alkill-, interkalld szerek

J DNSMISMATCH

TEMPLT DNS

NUKLEOTID KIVLASZTS

DNS POLIMERZDNS POLIMERZ

Hibaellenrzs

Utols nukleotidUtols nukleotidbzisprPOLIMERZ GYZPOLIMERZ GYZ

Utols nukleotidnem bzisprpEXONUKLEZ GYZ

REPLIKCIS HIBA I.

Replikci

Mutci a DNSl k lbReplikcis

hiba

molekulban

REPLIKCIS HIBA II.

Replikci

Replikcis csszs InzerciReplikcis csszseredmnye

MUTAGNEK HATSA

Replikci

MutciMutciMutci a DNSmolekulban

Eltr nukleotid molekulban

Mutci

nukleotidbepls

MUTAGNEK HATSA

TautomerTautomereltolds

keto-timin enol-timinketo timin

adenin helyett guaninguanin

bepls

TautomerTautomereltolds

amino- imino-adenin adenin

timinin helyett citozincitozin

bepls

BZISPROK AZ 5-BROMOURACILLAL SZEMBENBZISPROK AZ 5 BROMOURACILLAL SZEMBEN

5-Bromouracilketo forma

5-Bromouracilenol formaadenin guanin

AZ 5-BROMOURACIL MUTAGN HATSA

T t

Tautomerizciketo forma

Tautomer eltolds

5-bromouracilinzerci

Mutci

d iadenin

dezaminlsdezaminls

h tihypoxantin

ETHIDIUM BROMID

DNS MOLEKULHOZ KAPCSOLD FESTK

MUTAGN HATS

Ethidiumbromid

-N-GLIKOZIDOS KTS H HATSRABEKVETKEZ HIDROLZISEBEKVETKEZ HIDROLZISE

hidrolzis bzis kivgs

A MUTCIK KVETKEZMNYEI

A GENETIKAI KD HASZNLATBANTRTN VLTOZSOKTRTN VLTOZSOK

eltr aminosaveltr aminosav

azonos korai

stopkodon tovbbolvasaminosav

stopkodons

HIPERMUTCIHIPERMUTCI

norml hib j t

hipermutcihibajavts

b i hibbzishiba

DNS HIBAJAVTS

1. Hibs bzis eltvolts

2. Hibs nukleotid eltvolts

3. Mismatch hibajavts3. Mismatch hibajavts

1. Hibs bzis kivgsHibs bzis

2. Hibs nukleotid kivgsHibs nukleotid

J DNSMISMATCH

TEMPLT DNS

3. Mismatch hibajavtsSpecilis fehrjk ellenrzik a DNS jonnan szintetizldott szlt s kijellik a mismatch-eket. A templt szl metillva van.p

Exonuklez eltvoltja a hibs DNS-t.

A DNS polimerz kijavtja a hinyt A ligza hinyt. A ligz sszekapcsolja a vgeket.

AJNLOTT IRODALOM

dm-Dux-Farag-Fss-Machiovich-Mandl-Smegi:g gORVOSI BIOKMIA 331-353. oldalSzerkesztette: dm VeronikaM di i 2006Medicina, 2006

BIOKMIA S MOLEKULRIS BIOLGIA SILABUSZBIOKMIA S MOLEKULRIS BIOLGIA SILABUSZNegyedik kiads 2004Szerkesztette: Fss Lszl4. FEJEZET Aradi Jnos: A DNS replikci s hibajavts