podvojevanje...
TRANSCRIPT
![Page 1: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/1.jpg)
Prof. dr. B. Črešnar,
Inštitut za biokemijo, MF
Biokemija II
Podvojevanje DNA-replikacija
![Page 2: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/2.jpg)
Gradniki nukleotidov-prekurzorjev
pri sintezi nukleinskih kislin
![Page 3: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/3.jpg)
Deoksiribonukleotidi
baza nukleozid nukleotid
adenin adenozin deoksiadenilat
gvanin gvanozin deoksigvanilat
citozin citidin deoksicitidilat
timin timidin deoksitimidilat
![Page 4: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/4.jpg)
Povezave nukleotidov
N
N N
N
NH2
O
OHO
HH
H
CH2
Hribose
adenine
P
O
O OO
OHO
HH
H
CH2
H
N
N
NH2
O
P
O
O O
OP
O
O
O
cytosine5'
4'
3' 2'
1'
ribose3'
5'
3' end
5' end
(etc)
nucleic acid
![Page 5: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/5.jpg)
Podvojevanje DNA je semi-
konservativno
![Page 6: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/6.jpg)
kontinuirna sinteza
diskontinuirna sinteza
Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno
vodilna veriga
sledilna veriga starševski
verigi
Okazakijevi fragmenti Premikanje
replikacijskih vilic
(Okazaki 1968)
![Page 7: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/7.jpg)
Komponente podvojevanja DNA
• matrica-vsebuje informacijo
• začetni oligonukleotid; ima prosto 3´-OH skupino
• prekurzorji 5´-dNTP-ji
• encimi: primaza, polimeraze DNA, helikaza, topoizomeraze, nukleaze, ligaza
• drugi proteini: npr.SSB, drseče objemke
![Page 8: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/8.jpg)
Reakcija s polimerazami DNA -
nastanek fosfodiesterske vezi
reakcija
transesterifikacije
3´ 5´
PPi-pirofofosfat
![Page 9: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/9.jpg)
Reakcija z ligazo DNA
evkarionti prokarionti NMN-nikotinamid mononukleotid
![Page 10: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/10.jpg)
Vloga helikaze in proteinov
SSB
novi vrigi DNA
starševski verigi
odpiranje replikacijskih vilic
![Page 11: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/11.jpg)
Delovanje topoizomeraze tipa I
![Page 12: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/12.jpg)
Mehanizem reakcije s
topoizomerazo I
![Page 13: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/13.jpg)
Delovanje topoizomeraze tipa II
![Page 14: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/14.jpg)
Polimeraze DNA pri E. coli
![Page 15: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/15.jpg)
Asimetrični dimer polimeraze DNA III
(E. coli)
polimerazna
aktivnost
polimerazna aktivnost
drseči objemki
3'-5' eksonukleaza
namestitev
in
odpiranje
objemke
povezovanje
podenot
![Page 16: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/16.jpg)
Podvojevanje DNA pri prokariontih
![Page 17: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/17.jpg)
Evkariontske polimeraze DNA
Velikost,
kd
3´-5´
ekzonukleazna
aktivnost
Vloga
Pol 250 da podvojevanje genomske
DNA
Pol 39 ne popravljanje DNA
Pol 170 da podvojevanje genomske
DNA
Pol 200 da podvojevanje
mitohondrijske DNA
Pol 260 da
podvojevanje in
popravljanje genom. DNA
Pol lesion bypass
Pol lesion bypass
![Page 18: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/18.jpg)
Kompnente podvojevanja DNA
pri prokariontih in evkariontih
• SSB-proteini
• helikaza
• primaza
• polimeraza III
• polimeraze III pod.
• Polimeraze III pod. + ´
• polimeraza I
• ekzon. akt. pol. I
• ligaza DNA (NAD+)
• giraza DNA (topoiz. tip II)
• replikacijski portein A (RPA)
• helikaza
• primaza
• polimerazi /
• PCNA (drseča objemka)
• replikacijski dejanik C (RFC)
polimeraza
• RNazaH, endonukleazi
(FEN1/Dna2)
• ligaza DNA (ATP)
• topoizomeraza (tip I)
![Page 19: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/19.jpg)
Model podvojevanja DNA pri
evkariontih
Burgers PM.J Biol Chem. 2009 Feb 13;284(7):4041-5.
Pogoji nemotene replikacije Replikacija specifičnih področij, v primerih
okvarjene pol. in pogojih stresa
5'
3'
RFC omogoči sestavo drseče
objemke(PCNA)
![Page 20: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/20.jpg)
Modeli zaključka sinteze sledilne
verige DNA pri evkariontih
Zheng L, Shen B.J Mol Cell Biol. 2011 Feb;3(1):23-30
nastanek
fosfodiesterske
vezi z ligazo DNA
Dna2
Encimi: nukleaze (RNaza H, FEN1, Dna2), drseča
objemka (PCNA), replikacijski protein A (RPA)
nekomplementarna
baza
ribonukleotidi
![Page 21: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/21.jpg)
Celični cikel
![Page 22: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/22.jpg)
Začetki in dvosmerno podvojevanje
DNA pri evkariontih
![Page 23: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/23.jpg)
Nastanek replikacijskih vilic-1
5´ 3´
5´
pol /primaza
pol /
5´
![Page 24: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/24.jpg)
5´ 3´
3´ 5´
5´
3´
3´
5´
Nastanek replikacijskih vilic-2
pol /primaza
pol /
pol /
pol / primaza
leve replikacijske vilice desne replikacijske vilice
![Page 25: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/25.jpg)
Problem podvojevanja koncev
kromosomov
Ori
3' 5'
3' 5'
5'
5' 3' 3' 5'
![Page 26: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/26.jpg)
Telomerne ponovitve pri evkariontih
![Page 27: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/27.jpg)
Telomeraza
![Page 28: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/28.jpg)
Podaljševanje telomere
interakcija s
starševsko DNA
komplementarna povezave
med RNA in DNA
Podaljšana telomera
obratno transkriptazna
aktivnost telomeraze
RNA telomeraze
Translokacija telomeraze
![Page 29: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/29.jpg)
Do
lžin
a t
elo
mer
(člo
vek)
Število delitev
20
10
Celično staranje
Normalne
somatske
celice
(telomeraze -)
Krajšanje telomer
Telomere se skrajšajo po 50-60 delitvah od 10-15 kb
(zarodne celice) do 3-5 kb
Celično staranje nastopi, ko se v celicah
pojavi ena ali nekaj telomer s kritično dolžino
![Page 30: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/30.jpg)
Model zadrževanja proteinskega dela
telomeraze s tumorskim supresorjem
PinX1. Normalne celice
Rakaste celice
![Page 31: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/31.jpg)
Podvojevanje genomske DNA pri
evkariontih
Podobnosti s prokarionti
• sinteza poteka v smeri 5’ 3’
• potreben začetni oligonukleotid RNA
• encimske aktivnosti proteinov
Razlike
• podvojevanje pri evkariontih je počasnejše (50-
200 nt/sek).
• polimeraze so bolj specializirane in bolj
kompleksne z drugačno strukturo
• konci linearnih kromosomov se podvojujejo na
poseben način
![Page 32: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/32.jpg)
Podvojevanje mitohondrijske DNA
pri sesalcih
![Page 33: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/33.jpg)
nekodirajoče področje
začetka replikacije
težke verige
Začetek replikacije
lahke verige
nekodirajoče področje
ObH O-bL
začetka replikacije lahke verige
začetka replikacije težke verige
širša cona začetka
replikacije
zapisi za tRNA
zapisa za rRNA
Mesta oz. področje začetkov podvojevanje
zapisi za
polipeptide
promotor lahke
verige
![Page 34: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/34.jpg)
Modela replikacije mtDNA
Sinteza RNA-intermediatov
vzdolž sledilne verige
Podvojevanjenje sledilne verige z
Okazakijevimi fragmenti
Prevladuje v jetrih in ledvicah
Prevladuje v srcu in skeletni mišici
![Page 35: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/35.jpg)
Replikacijske vilice pri modelu
sinteze RNA-intermediatov vzdolž
sledilne verige
Polimeraza
heliklaza
mitohondrijski SSB
Sinteza kratkih
RNA Sinteza daljših
RNA
![Page 36: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/36.jpg)
Inhibitorji podvojevanja
genomske DNA-1
zdravilo Mehanizem delovanja uporaba
ciprofloksacin inhibicija giraze bakterijske infekcije
novobiocin inhibicija giraze bakterijske infekcije
citozin arabinozid
(araC)
po foforilaciji je substrat
polimeraze ; po vezavi se
ustavi podaljševanje
leukemije
aciklovir (gvanin z
vezano neciklično
sladkorno komponento)
po fosforilaciji se z virusno
polimerazo DNA vgradi v
DNA in ustavi podaljševaje
Infekcije z HSV
1 in 2
ganciklovir enak kot pri acikloviru;
fosforilacija je učinkovitejša citomegalovirusne
infekcije
![Page 37: Podvojevanje DNA-replikacijaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija2/predavanja/PodvojevanjeDNA1213b.pdf · kontinuirna sinteza diskontinuirna sinteza Podvojevanje DNA je semi-diskontinuirno](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022040218/5e0c91d99109fd395d71bdac/html5/thumbnails/37.jpg)
zdravilo mehanizem delovanja uporaba
ciklofosfamid po aktivacija v jetrih alkilira
G v DNA; verigi DNA se
povežeta
rak dojke in nekateri
limfomi ter leukemije
bleomicin omogoči tvorbo kisikovih
reaktivnih spojin; eno- in
dvoverižni prelomi
rak jačnikov in
testisov
mitomicin reduciran alkilira G v DNA;
verigi DNA se povežeta
različne oblike raka
cisplatin
karbiplatin
vezava na G v DNA; tvorba
intra- ali interverižnih DNA
aduktov
rak jačnikov,
testisov, pljuč itd
Inhibitorji podvojevanja DNA-2