1. A DNS működése Replikáció, transzkripció, transzláció

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

4. A DNS kettős spirál szerkezetéből magából adódik a replikáció módja. A DNS replikációja Szemikonzervativ replikáció A emberi sejtek 8 óra alatt replikálják kromatinjukat.

5. A DNS kettős spirál szerkezetéből magából adódik a replikáció módja. Ha a kettős spirál az egyik végén cipzár szerűen szétnyílik, a bázisok hozzáférhetővé válnak. Az ellentétes szál a komplementaritás elve alapján készülhet el. A DNS replikációja Szemikonzervativ replikáció

6. Figure 5-8. The structure of a DNA replication fork. Because both daughter DNA strands are polymerized in the 5′-to-3′ direction, the DNA synthesized on the lagging strand must be made initially a series of short DNA molecules, called Okazaki fragments. A DNS replikáció mechanizmusa A DNS szintézis kezdés, elongáció és termináció szakaszokra bontható.

7. A replikációs kezdőpont (origó). A replikációnak kitüntetett kezdőpontja (origója) van. Az E.coli egyetlen replikációs origója, az oriC , 245 nukleotidpár hosszú.

8. A replikáció iránya, a replikációs villa Az új szál mindig 5’ 3’ irányban szintetizálódik. A replikációs villában az egyik szál a villa irányában, a másik attól távolodó irányban íródik. Vezető szál (folytonos átírás) Elmaradó szál (szakaszos átírás) Elsőként átíródott darab 2. 3. 5’ 3’

9. A replikáció az origótól mindkét irányban halad. Az origótól két irányba haladó DNS replikáció összesen négy újonnan szintetizálódó szálat jelent, két folytonos (vezető) és két elmaradó szálat. villa villa origó

10. A DNS polimerázok működése A DNS polimerázok az egyes szálú DNS templátra (minta) azt kiegészítő (komplementer) szálat szintetizálnak a rendelkezésre álló nukleotid trifoszfátokból. A szálat azonban elkezdeni nem tudják, csak hosszabbítani. A kezdéshez egy rövid kezdő (primer) szakaszra van szükségük. templát (= minta DNS egyesszál) primer (= kezdő) új szál dATP dCTP dGTP dTTP DNS Polimeráz

11. A DNS szintézis kezdése (priming) A DNS szintézist egy rövid RNS primer szintézise előzi meg, melyet az RNS polimeráz (primáz) készít. A szintézis iránya az egyik szálon a villa felé mutat, a másik szálon a villától távolodik. RNS primer RNS primer PRIMÁZ szintézis irány

12. templát RNS primer DNS Polimeráz III. templát (minta) új DNS szál DNS Polimeráz I. A DNS polimeráz III ( pol III ) végzi a replikációs szintézist. a DNS polimeráz I ( pol I vagy Kornberg enzim) elemészti az RNS primereket és befejezi az elmaradó szál szintézisét. Az E.coli DNS replikációjában két polimeráz vesz részt:

13. Az elmaradó szál szintézise A vezető szál szintézise folytonos. Az elmaradó szálon: 1., A primáz RNS templátokat szintetizál. 2., A DNS polimeráz III DNS-t szintetizál a primer folytatásaként. 3., A DNS polimeráz I eltávolítja az előtte lévő RNS darabot és befejezi a láncot. 4., A DNS ligáz összekapcsolja a különálló DNS darabokat. régi szál vezető szál elmaradó szál a villa mozgása Az elmaradó szál szintézise: régi szál RNS primer új DNS Okazaki fragment ligálás 1., 2., 3., 4.,

14. A DNS replikáció enzimei topoizomeráz

15. A replikáció pontossága A szintézis során 10 4 -10 6 nukleotidonként történik egy hibás beépülés. Ez igen magas mutációs rátát eredményezne. A polimeráz III enzim saját hibajavító rendszerrel rendelkezik, és a hibás beépülések 99%-át azonnal kijavítja, így csak 10 8 nukleotidonként marad egy hiba. A replikáció utáni javítórendszer ennek 99%-át is kijavítja. Így adódik a végső pontosság, ami 10 10 nukleotidonként egy hiba. (Ez az emberi genom esetén egyetlen hibát jelent egy replikáció során.)

16. A Polimeráz III enzim hibajavítása A pol III ε (epszilon) alegysége végzi annak ellenőrzését, hogy nem történt-e hiba a szintézis során. A hibásan beépített (rosszul párosodó) nukleotidokat azonnal kivágja. A kivágás visszalépést igényel, ezért annak iránya 3’ 5’. szintézis iránya 5’ 3’ kivágás iránya 3’ 5’

17. A polimerázok aktivitása Az E.coli DNS replikációjában két polimeráz vesz részt: A DNS polimeráz III ( pol III ) végzi a replikációs szintézist. a DNS polimeráz I ( pol I vagy Kornberg enzim) elemészti az RNS primereket és befejezi a lemaradó szál szintézisét. pol I pol III 5’->3’ polimerizáció + + 3’->5’ exonukleáz (hibajavítás) + + 5’->3’ exonukleáz + - molekula/sejt 400 10

18. Az eukarióta kromoszóma sok replikációs origót tartalmaz Egy diploid sejt 3 H timidin beépülésének képe a szintézis fázis elején. Drosophila politén kromoszóma 3 H timidin beépülésének képe a szintézis fázis elején. A radioaktív jelek replikációs origókat jelölnek.

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

20. Poliadeniláció Termináció

21. RNS-t kódoló szekvenciák

22. Splicing

24. Gén-szintű szabályozás 1 – Prokaryoták Lactose jelenlétében – gátolt represszor – működő feh.szint.

25. Metilációs mintázat CpG szigeteken Eredménye géncsendesítés

27. tRNS-ek Az aminosav adenilát és az aminoacil tRNS képződése ugyan azon az enzimen képződik. Az enzim nemcsak a aminosav kötést végzi, de hiba javító funkcióval is bír („editing site”).

28. tRNS-ek

29. A riboszómák

30. Transzláció – Iniciáció Iniciációt jelző konszenzus szekvenciák az mRNS-en. Bakteriális expreszió esetén speciális iniciátor tRNS! -> formilált metionin épül be! (szintézis után lehasad! ~50%)

31. Transzláció – elongáció A peptidlánc szintézise Az újabb aminoacil tRNS szállítását elongációs faktrorok végzik : EF-tu: szállítás, nagyenergiájú észerkötés védelme!

32. Transzláció – termináció A terminációt a „releasing” faktorok végzik, azáltal, hogy képesek a stop kodonokat felismerni.