Презентація на тему:
Реплікація. Транскрипція.

* Лекція11. Реплікація. Транскрипція. Трансляція. Реплікація: визначення, біологічне значення, механізм (загальні закономірності, докази напіконсервативності процесу), субстрати та фактори, характеристbки етапів. Утворення реплікативної вилки, поняття про точки Орі, фрагменти Оказакі. Інгібітори реплікації. Транскрипція: визначення, механізм, фактори. Промотори та паліндроми. Процесінг та його значення. Інгібітори транскрипції.Трансляція: Фактори та механізм трансляції. Рибосомальна білоксинтезуюча система. Посттрансляційні зміни білків.

* Таблиця генетичного коду

* ДНК РНК Білок Реплікація Транскрипція Трансляція Зворотна транскрипція Реплікація РНК Пряма трансляція Напрямок та механізм передачі генетичної інформації відображає центральна догма молекулярної біології

* Експресія генів - реалізація генетичної інформації в процесі транскрипції та трансляції.

* Реплікація — процес подвоєння ДНК (синтез дочірньої ДНК на матриці ДНК). Значення: рівноцінний розподіл спадкової інформації між дочірніми клітинами під час мітозу. Проходить в S-фазу клітинного циклу (підготовка до мітозу). Локалізація: ядро, частково -мітохондрії

* 5′ 3′ 5′ 3′ 3′ 5′ 5′ 3′ Лідируючий ланцюг – безперервний, синтезується на матриці ланцюга 3′→5′ Відстаючий ланцюг - синтезується фрагментами на матриці антипаралельного ланцюга 5′→3′

* Етапи реплікації 1. Ініціація – утворення реплікативної вилки з напрямком руху 5′→3′ Розкручування, розсування ланцюгів ДНК, синтез праймера (стимулюють фактори росту)

* «Точки ori» = оріджини (англ. оrigin – початок) = реплікаційні бульбашки. Ділянки ДНК, на яких одночасно формуються реплікативні вилки (сайти ініціації реплікації) Багатоцентрова реплікація (від 100 до кількох тисяч точок) забезпечує подвоєння хромосом ссавців за 9 годин 3′ 5′ 3′ 5′ Точки ori Дочірні ланцюги SBB

* 2. Елонгація – подовження ланцюгів ДНК в напрямку 5′→3′ Лідируючий ланцюг синтезується: ДНК-полімеразою δ на матриці ланцюга «3′→5′» має 1 праймер безперервний Рухається у напрямку вилки реплікації Відстаючий ланцюг синтезується: ДНК-полімеразами α та ε на матриці ланцюга «5′→3′» будується фрагментами Оказаки: 1 фрагмент = праймер + 1-2 тис дНМФ Рухається протилежно вилці ДНК-полімераза β - видаляє праймери та заповнює пустоти дезоксирибонуклеотидами

* 5′ 5′ 3′ 3′ 3′ 5′ 3′ 5′ SBB-білки Хеліказа праймер ДНК-полімераза ІІІ (еук. - δ та ε) ε δ ε ε α α ДНК-полімераза α (праймаза) Фрагменти Оказаки лідируючий ланцюг відстаючий ланцюг Реплікативна вилка

* 3. Термінація – зустріч 2 реплікативних вилок зшивання фрагментів відстаючого ланцюга метилування ДНК (за участі SAM) спіралізація та суперспіралізація ДНК

* Транскрипція – синтез РНК на матриці ДНК Не залежить від періоду клітинного циклу Проходить багаторазово Локалізація: ядро Значення: 1-ший етап реалізації генетичної інформації - синтез мРНК, що містять інформацію про послідовність амінокислот в білках утворюються всі інші види РНК, необхідні для біосинтезу білка (тРНК, рРНК, рибозими)

* Транскриптон (оперон) – ділянка між промотором і сайтом термінації Сигнали початку транскрипції. Зв’язування РНК-полімерази Зв’язування регуляторів транскрипції Інформація про послідовність амінокислот в білку Сигнали закінчення транскрипції Зв’язування факторів термінації (ро-фактор) Р промотор О оператор (акцепторна зона*) S1 S2 Т сайт термінації структурні гени

* Промотори – специфічні ділянки геному (≈ 40 нуклеотидів), в яких РНК-полімераза зв’язується з ДНК-матрицею. Містять сигнали початку транскрипції (6-нуклеотидні послідовності): 1) “-35-послідовність” - ТТГАЦА – вліво на 35 нуклеотидів від “0-точки” (старт-сайту). Зв’язується σ-фактором. 2) “-10-послідовність” - бокс Прибнова (еукар. - ТАТА-бокс) – ТАТААТ- вліво на 10 нуклеотидів від “0-точки”. ТТГАЦА ТАТААТ -35-ділянка -10-ділянка “0-точка” 5′ 3′ Промотор Кодуюча ділянка +1 нуклеотид

* Етапи синтезу РНК 1. Ініціація транскрипції зв’язування σ-фактора РНК-полімерази з промотором зв’язування ТАТА-фактора з ТАТА-боксом і розплітання ланцюгів ДНК рух РНК-полімерази до старт-сайту включення в ланцюг першого (5′-кінцевого) пуринового нуклеотиду Сильні промотори - 1 ініціація транскрипції за секунду Слабкі промотори -1 ініціація транскрипції за 10 хв.

* 2. Елонгація просування РНК-полімерази по ланцюгу ДНК–матриці і синтез комплементарного ланцюга РНК (5'→3‘) утворення ДНК-РНК-гібриду швидкість ≈ 80 нуклеотидів за секунду, помилки – 1 на 1010 Промотор Транскрипційна вилка

* 3. Термінація досягнення РНК-полімеразою сайтів термінації утворення “шпильок” при транскрипції паліндромів приєднання білкових факторів термінації (ρ-фактору) від’єднання первинного транскрипту – гяРНК (пре-РНК) від матриці ДНК

* Процесінг пре-мРНК включає: кепування – приєднання 7-метилгуанозину до 5'-кінця. 2. поліаденілування – приєднання поліаденілового “хвоста” (АААА…) до 3'-кінця. 3. сплайсинг – вирізання неінформативних ділянок інтронів і зшивання інформативних ділянок - екзонів. Зріла мРНК втрачає абсолютну відповідність матриці ДНК !!! Екзон 1 Інтрон 1 Інтрон 2 Екзон 2 Екзон 3 Екзон 1 Екзон 2 Екзон 3 Кеп А А А А А А 7-метилгуанозин поліаденіловий хвіст Гетерогенна ядерна РНК (пре-мРНК) Зріла мРНК 20-250 Процесінг пре-тРНК та пре-рРНК включає сплайсинг, метилування, хімічну модифікацію

* Інгібітори транскрипції Токсин α-аманітин – інгібітор РНК-полімерази ІІ Антибіотики: Рифампіцин, рифаміцин Актиноміцин Д (інтеркаляція між Г-Ц). 3. Протипухлинні алкалоїди: вінкристин, вінбластин - інгібують процесінг пре-РНК

* Трансляція Етапи синтезу білка І. Активація амінокислот (проходить в цитоплазмі). Аміноациладенілат Аміноацил-тРНК ІІ. Власне трансляція (проходить в рибосомі). Етапи: ініціація, елонгація, термінація.

* 40S-субодиниця 1. Ініціація трансляції → утворення ініціюючого комплексу Ініціююча мет-тРНКмет еІF2 ГТФ еІF3 Кеп АУГ ……мРНК АТФ АДФ+Фн 5′ 3′ У прокаріот – інціюючою є формілмет-тРНК Комплементарність ініціюючого кодону мРНК антикодону мет-тРНК ГТФ ГДФ

* тРНКмет Цис-тРНКцис … ГТФ ГДФ 2. Елонгація: EF-1 пептидил-трансфераза транслоказа - EF-2

* 3. Термінація (стоп-кодони: УАА, УГА, УАГ) мРНК → вільні нуклеотиди Стоп-кодон Рилізінг-фактори Гідролазна активність

* Інгібітори трансляції: 1. Антибіотики Зв’язуються з 50S прокаріотів. Інгібітори елонгації - блокують пептидилтрансферазну реакцію і транслокацію. макроліди (еритроміцин, азітроміцин); левоміцетин, лінкоміцин. Зв’язуються з 30S прокаріотів. Блокують ініціацію трансляції. тетрацикліни, аміноглікозиди (стрептоміцин, гентаміцин).

* 2. Інтерферони – інгібітори ініціації трансляції: фосфорилування фактору ініціації трансляції еIF-2 → противірусна та протипухлинна дія 3. Дифтерійний токсин – інгібітор елонгації АДФ-рибозилування фактору елонгації → інгібування транслокації НАД + еЕF-2 → еЕF-2-АДФ-рибоза + Нікотинамід