Mobilne elementy genetyczne;Organizacja materiału genetycznego eukariontów
Plamkowy fenotyp kukurydzy
• Purpurowy kolor ziarniaków kukurydzy – wynik ekspresji genów kontrolujących syntezę antocyjanów
• Dezaktywacja niektórych z tych genów w trakcie rozwoju kolby – komórki ziarniaków stanowiące potomstwo komórki, w której doszło do dezaktywacji są pozbawione pigmentu (plamy)
• Im wcześniej w rozwoju ziarniaka dojdzie do dezaktywacji, tym plamy są większe
Barbara McClintock – Nobel 1983
• Postulat (1948): w kukurydzy działają dwa rodzaje elementów kontrolujących stan genomu:
• A) Ds - Dissociation – elementy nie autonomiczne
• B) Ac – Activator – elementy autonomiczne
• Elementy mobilne w genomie E. coli – lata 1960.
Transpozycja u bakterii – elementy IS (Insertion Sequences)
• Najprostsze elementy mobilne: blokują ekspresję genu docelowego i wszystkich genów poniżej znajdujących się w tym samym operonie.
• Transpozaza – enzym katalizujący transpozycję
• IS1 – 768 bp 20/23 IR Występuje: 5-8 kopii na kolisty chromosom bakterii
• IS10R – 1329 bp 17/22 powszechny.
Odwrócone powtórzenia
Transpozycja u bakterii- proste transpozony
• Podobne do IS, ale DNA może kodować kilka produktów
• Tn1 (ampicylina) 4957 bp
• Tn7 (oporność na 3 różne antybiotyki) 14 000 bp
Transpozycja u bakterii – złożone transpozony
• Przykład ewolucji w stronę wzrostu złożoności:
• Synchronizacja dwóch elementów IS w celu przeniesienia sekwencji znajdującej się pomiędzy nimi.
• Zwykle tylko jeden z dwóch IS zachowuje funkcjonalną transpozazę.
• Tn5 (kanamycyna) 5700 bp; Tn9 (chloramfenikol) 2638 bp; Tn10 (tetracyklina) 9300 bp
Mechanizmy transpozycji- transpozycja prosta
• Transpozycja prosta (bezpośrednia, konserwatywna) – przeniesienie elementu z jednego miejsca w drugie.
• Wycięcie z pozostawieniem nienaprawialnego dwuniciowego pęknięcia.
• Wprowadzenie nacięcia z przesunięciem w miejscu wstawienia. Duplikacja sekwencji donorowej w miejscu wstawienia
Mechanizmy transpozycji- transpozycja z replikacją
• Replikacja transpozonu
• Nacięcie z przesunięciem po obu stronach zreplikowanego transpozonu i w sekwencji donorowej.
• Połączenie obu cząsteczek i naprawa (fuzja)
• Miejscowo specyficzna rekombinacja katalizowana przez enzym resolwazę odtwarza dwie cząsteczki, z których każda zawiera kopie transpozonu
Resolwaza utrzymuje dwie cząsteczki DNA razemI katalizuje wymianę
Model transpozycji z replikacją
Chromatyna wypełnia jądro komórkowe
Maksymalny stopień kondensacji DNA osiąga w chromosomach
Białka histonowe
Oktamer – oddziaływanie z DNA
Fałd histonowy
Złożenie fałdów (hand shake)
Konserwowane elementy na obrzeżu oktameru
Budowa cząstki rdzeniowej na podstawie analizy rentgenowskiej
Składanie nukleosomu
Zaginanie i zwijanie DNA na oktamerze
• Ściśle zwinięta lewoskrętna superhelisa ma ok. 80 pz na zwój i skok superhelikalny ok. 27,5 A.
Ekspozycja miejsc w helisie DNA na oktamerze
Mutacje SIN znoszą oddziaływania oktameru z DNA
Cząstka rdzeniowa, chromatosom i nukleosom
Trawienie chromatyny DNAzą -Drabinka nukleosomowa
Umiejscowienie H1 w nukleosomie
Rodzaje chromatyny w jadrze
Struktury ponadnukleosomowe
Stabilizatory struktur wyższego rzędu
Regulacyjna rola chromatyny
Struktura a funkcja chromatyny
Zmiany struktury chromatyny
• modyfikacje potranslacyjne histonów
• wyspecjalizowane warianty histonów
• ATP-zależna przebudowa (remodeling) chromatyny
Turner 2002
Modyfikacje potranslacyjne białek histonowych
Modyfikacje potranslacyjne białek histonowych – kod histonowy
Modyfikacje potranslacyjne białek histonowych
Kozaurides 2007
Acetylacja lizyny w histonach
Elektroforetyczny dowód acetylacji histonów
Efekt acetylacji ogonów histonowych
Mechanizm działania modyfikacji potranslacyjnych białek histonowych
Działanie pośrednie: rekrutacja białek rozpoznających określone modyfikacje
Kozaurides 2007
Działanie bezpośrednie: zmiany w oddziaływaniach histon-DNA i histon-histon
Warianty histonów – H2A
Warianty histonów - rozmieszczenie w chromosomach
Swp73
Swi3Swi3Snf5
Snf2 ISWIISWI
SWI/SNF ISWI
Mi2
Mi2
ATP-zależna przebudowa (remodeling) chromatyny
Główne typy kompleksów remodelujących chromatynę
Jeden z mechanizmów remodelingu: przesunięcie oktameru histonów wzdłuż nici DNA
ATP-zależna przebudowa (remodeling) chromatyny
Chromatyna – hierarchia struktur
Top Related