DNA αντιγραφή Τρούγκος Κ Αν. Καθ. Βιολογικής Χημείας

Γενετικό Υλικό Νουκλεικά Οξέα

DNA φορέας γενετικής πληροφορίας

Η μικρή και η μεγάλη αύλακα του DNA

Τα αφυδατωμένα ινίδια DNA αλλά και περιοχές του B-DNA όπως οι δομές φουρκέτας παρουσιάζουν διαφορετική μορφή την μορφή Α-DNA Πλατύτερη και κοντύτερη έλικα Τα ζευγάρια βάσεων κλίνουν προς τον άξονα της έλικας Μεγάλη αύλακα στενή και πολύ βαθιά Μικρή αύλακα πολύ ρηχή και στενή

Η δομή του Z-DNA προκύπτει από αλληλουχίες επαναλαμβανόμενων πουρινών και πυριμιδινών. Η διπλή έλικα του Z-DNA είναι αριστερόστροφη.

Επέκταση επαναλήψεων τριπλετών DNA Eπαναλήψεις τριπλετών (3bp) Σύνδρομο εύθραυστο Χ (νοητική καθυστέρηση) Νόσος Huntigton …

Επέκταση- αποτέλεσμα Αλλαγή λειτουργίας πρωτείνης Παύση λειτουργίας 30 αντίγραφα > χιλιάδες Αιτία = ολίσθηση ατυχούς ζευγαρώματος

tRNA

Ερωτήματα για DNA Ρόλος και διαφορές στο DNA εικόνων. Πως συσκευάζεται για να χωρέσει στο πυρήνα Πως λειτουργεί. Αντιγραφή, μεταγραφή Όλα τα κύτταρα έχουν ίδιο DNA.Αλλα γονίδια εκφράζονται σε ορισμένα κύτταρα και διαφορετικά σε άλλα (εξειδίκευση – διαφοροποίηση. Γιατί και πως?

ΕΠΙΓΕΝΕΤΙΚΗ Επιστήμη που μελετά τις αλλαγές στο DNA. O όρος «επιγενετική» (epigenetics) πρωτοχρησιμοποιήθηκε από τον Charles Waddington το 1942 για να περιγράψει αλλαγές που ΔΕΝ τροποποιούν την αλληλουχία βάσεων του DNA ΑΛΛΑ αλλάζουν τη λειτουργία του.

Επιγενετική Είναι η γέφυρα μεταξύ Γονότυπου (που είναι κοινός σε όλα τα κύτταρα) και Φαινότυπου (που είναι διαφορετικός).

Επιγενετικοί Μηχανισμοί Απαραίτητοι για διαφοροποίηση κυττάρων Κληρονομούνται όπως και η γενετική πληροφορία Είναι αναστρέψιμοι, επηρεάζονται από περιβαλλοντολογικούς παράγοντες Κατανόησή τους σημαντική για θεραπεία νοσημάτων (καρκίνος)

miRNAs ή siRNAs (micro ή small interference) ή non coding RNAs( ncRNAs) Ένας τρίτος επιγενετικός μηχανισμός που επηρεάζει την έκφραση των γονιδίων.

 Μεθυλίωση DNA: προσθήκη –CH3 στις κυτοσίνες (5 θέση) (CpG δινουκλεοτίδιο)  Ένζυμο μεθυλίωσης: DNA μεθυλοτρανσφεράσες (DNMTs) CpG CH3 CpG DNMTs CpG DNMTs + Αζακυτιδίνη + antisense DNMT mRNA Μεθυλίωση DNA

μεταγραφή HDAC TF MBD HM TF Μεθυλίωση στον υποκινητή ενός γονιδίου μεταγραφική καταστολή (πλήρης ή μερική) Μεθυλιωμένες κυτοσίνες Αμεθυλίωτες κυτοσίνες Εξώνιο 1

mi RNAs ή ncRNAs Είναι λειτουργικά μόρια RNA τα οποία δεν μεταφράζονται σε πρωτείνη. Παίζουν ρόλο στη μη έκφραση mRNAs άρα οδηγούν σε μη σύνθεση πρωτεινών mi RNAs ρυθμίζουν το 1/3 του μεταγραφώματος (Transcriptome) το οποίο περιλαμβάνει όλα τα μόρια RNA.

Συνεργασία επιγενετικών μηχανισμών Ολοι οι μηχανισμοί που αναφέραμε 1. τροποποίηση ιστονών 2. μεθυλίωση DNA 3. mi RNAs λειτουργούν σε αμοιβαία συνεργασία με σκοπό την έκφραση των γονιδίων που πρέπει.

Δομή Ευκαρυωτικού γονιδίου

Avery-MacCarty- McLeod

Ποιο μόριο προυπήρξε Ριβοένζυμα Αναγωγάση ριβονουκλεοτιδίου RNA  DNA

Ο γενετικός κώδικας

Ιδιότητες Γενετικού Κώδικα Εκφυλισμένος Παγκόσμιος Σήματα λήξης και εναρξης Διαβάζεται συνεχόμενος

ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ Επιτρέπει τον διπλασιασμό του DNA Γίνεται στη φάση S του κυτταρικού κύκλου Ημισυντηρητικό τρόπο (Cairns)

Διχάλα αντιγραφής

Not all polymerases are the same (Table 3.1) PolymerasePolymerization (5’-3’)Exonuclease (3’-5’)Exonuclease (5’-3’)#Copies IYesYesYes400 IIYesYesNo? IIIYesYesNo ’ to 5’ exonuclease activity = ability to remove nucleotides from the 3’ end of the chain Important proofreading ability Without proofreading error rate (mutation rate) is 1 x With proofreading error rate is 1 x (1000-fold decrease) 5’ to 3’ exonuclease activity functions in DNA replication & repair.

Ιδιότητες DNA Pol στο Ε. Coli DNApol I δράση εξωνουκλεάσης 5΄- 3΄ 3΄-5΄ DNA Pol III // 3΄-5΄

DNA elongation (Fig. 3.4a):

Διχάλα αντιγραφής.

Replication of circular DNA in E. coli (3.10): 1.Two replication forks result in a theta-like () structure. 2.As strands separate, positive supercoils form elsewhere in the molecule. 3.Topoisomerases relieve tensions in the supercoils, allowing the DNA to continue to separate.

Each eukaryotic chromosome is one linear DNA double helix Average ~10 8 base pairs long With a replication rate of 2 kb/minute, replicating one human chromosome would require ~35 days. Solution ---> DNA replication initiates at many different sites simultaneously. Rates are cell specific! Fig. 3.17

Peter J. Russell, iGenetics: Copyright © Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings. Fig Synthesis of telomeric DNA by telomerase

Τελομεράση ως αντινεοπλαστικό φάρμακο Τελομερή κονταίνουν σε κάθε διαίρεση Αν φτάσουν σε κρίσιμο σημείο >αποπτωση Τελομεράση δεν δρα στα φ σωματικά κυτ. Αυξημένη δράση τελομεράσης σε καρκινικά κύτταρα > πτωχότερη κλινική πρόγνωση.

Αναστολή τελομεράσης Στόχευση του RNA της τελομεράσης με τροποποιημένα DNA (σάκχαρα-Ρ) Αρωματικά μόρια ευμεγέθη (πορφυρίνες, ανθρακινόνες) σχηματίζουν τετράδες DNA και προκαλούν αναστολή της δράσης της.

Αναστολή τοποισομεράσης Παγίδευση δράσης της μέσω αναστολής συμπλόκου ενζύμου-DNA > αποδόμηση DNA > δράση ως αντινεοπλασματικό φάρμακο Πχ δράση ανθρακυκλινών και συνθετικών παρεβλημάτων (intercalators).