Molecular Biology

λίγη Μοριακή Βιολογία...

Το κεντρικό δόγμα της μοριακής βιολογίας

Το κεντρικό δόγμα της μοριακής βιολογίας

• Δομή του DNA • Αντιγραφή του DNA • Επιδιόρθωση του DNA • Οργάνωση του DNA στο ευκαρυωτικό χρωμόσωμα

Δομή του DNA

Δομή του DNA (2)

O μηχανισμός αντιγραφής του DNA είναι ημισυντηρητικός

Η σύνθεση του DNA

Φωσφοανυδριτικός δεσμός υψηλής ενέργειας

Η σύνθεση του DNA πραγματοποιείται στις διχάλες αντιγραφής

ευκαρυωτική αντιγραφή

Oι διχάλες αντιγραφής του DNA είναι ασύμμετρες

Οι πρωτεΐνες που δρουν σε μια διχάλα αντιγραφής

Η DNA πολυμεράση διορθώνει τα λάθη της

Επιδιόρθωση του DNA • Βραχυπρόθεσμα και από τη σκοπιά του ξεχωριστού οργανισμού Æ οι γενετικές αλλαγές είναι επιζήμιες • Η γενετική σταθερότητα διασφαλίζεται από: - τον ακριβή μηχανισμό αντιγραφής του DNA (συχνότητα λαθών 10-7) - το μηχανισμό επιδιόρθωσης των σπάνιων λαθών του μηχανισμού αντιγραφής και των τυχαίων βλαβών του DNA (συχνότητα λαθών 10-9)

Βλάβες του DNA

Οι χημικές τροποποιήσεις των νουκλεοτιδίων προκαλούν μεταλλάξεις

Ο βασικός μηχανισμός επιδιόρθωσης του DNA

Το ευκαρυωτικό DNA συσκευάζεται σε χρωμοσώματα

Στοιχεία του DNA απαραίτητα για την παραγωγή ενός λειτουργικού χρωμοσώματος

Τα επίπεδα συσκευασίας της χρωματίνης

Η σύσταση των νουκλεοσωμάτων

Το κεντρικό δόγμα της μοριακής βιολογίας

• Μεταγραφή του DNA • Γονιδιακή ρύθμιση στο επίπεδο της μεταγραφής

Η δομή του RNA

Το RNA μεταγράφεται από την RNA πολυμεράση

Είδη μορίων RNA που παράγονται στο κύτταρο

Προκαρυωτική μεταγραφή

Η κατεύθυνση της μεταγραφής

Τo ευκαρυωτικό mRNA υφίσταται επεξεργασία στον πυρήνα

Τo ευκαρυωτικό mRNA υφίσταται επεξεργασία στον πυρήνα (2)

Ο μηχανισμός συρραφής του mRNA

Η διαδοχή των γεγονότων από το γονίδιο στο ώριμο mRNA και την πρωτεΐνη

Τα κύτταρα ρυθμίζουν την έκφραση των γονιδίων τους

Στάδια στα οποία μπορεί να ρυθμιστεί η γονιδιακή έκφραση

Η μεταγραφή ελέγχεται από πρωτεΐνες που προσδένονται σε ρυθμιστικές αλληλουχίες του DNA

• homeodomain (Α, Β) • zinc finger (Γ) • leucine zipper (Δ)

Γονιδιακή καταστολή και ενεργοποίηση

Γονιδιακή καταστολή και ενεργοποίηση (2)

Οι τρεις ευκαρυωτικές RNA πολυμεράσες

΄Εναρξη της ευκαρυωτικής μεταγραφής από την RNA πολυμεράση ΙΙ

Η ενεργοποίηση της ευκαρυωτικής μεταγραφής από τους ενεργοποιητές γίνεται με τη συνδρομή πληθώρας συνενεργοποιητών και πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων Ενεργοποιητές (ροζ) δεσμεύονται στους υποκινητές και στρατολογούν συνενεργοποιητές (μπλε) που επιδρούν στη χρωματινική δομή (πράσινο) ή/και διαμεσολαβούν για τη στρατολόγηση στοιχείων του γενικού μεταγραφικού μηχανισμού (κίτρινο) κατά την έναρξη και την επιμήκυνση της μεταγραφής. Σε γενικές γραμμές, οι συνενεργοποιητές περιλαμβάνουν παράγοντες και πολυπαραγοντικά σύμπλοκα που είτε επικοινωνούν με το γενικό μεταγραφικό μηχανισμό, όπως οι TAFs του συμπλόκου TFIID, ο TFIIA και το σύμπλοκο SRB/Mediator, είτε τροποποιούν /αναμορφώνουν τη χρωματίνη μετριάζοντας ή και καταργώντας τη γενικά κατασταλτική επίδρασή της στις πρωτεϊνικές αλληλεπιδράσεις, όπως τα σύμπλοκα SAGA και SWI/SNF. Είναι πιθανό, επίσης, συνενεργοποιητικά σύμπλοκα να εμπλέκονται τόσο στη χρωματινική τροποποίηση όσο και σε αλληλεπιδράσεις με συστατικά του γενικού μεταγραφικού μηχανισμού (π.χ. SAGA, TFIID).

Το κεντρικό δόγμα της μοριακής βιολογίας

Μια αλληλουχία mRNA αποκωδικοποιείται ανά τρία νουκλεοτίδια

Ο γενετικός κώδικας

Τα τρία πιθανά πλαίσια ανάγνωσης κατά την πρωτεϊνοσύνθεση

Τα μόρια του tRNA συνταιριάζουν τα αμινοξέα στα κωδικόνια του mRNA

Ο γενετικός κώδικας μεταφράζεται με τη μεσολάβηση δύο μορίων προσαρμογής που δρούν το ένα μετά το άλλο

• η συνθετάση του αμινοακυλο-tRNA • το μόριο του tRNA

Τα συστατικά του ευκαρυωτικού ριβοσώματος

ελεύθερα και προσδεδεμένα σε μεμβράνες ριβοσώματα

Θέσεις σύνδεσης για το RNA πάνω στο ριβόσωμα

exit

peptidyl-tRNA

aminoacyl-tRNA

Ειδικές αλληλουχίες βάσεων καθορίζουν τα σημεία έναρξης της μετάφρασης

Έναρξη και τελική φάση της πρωτεϊνοσύνθεσης

Το ίδιο μόριο mRNA μπορεί να μεταφράζεται ταυτόχρονα από σειρά ριβοσωμάτων (πολύσωμα)

Ο έλεγχος της αποδόμησης μιας πρωτεΐνης καθορίζει την ποσότητά της μέσα στο κύτταρο

Πρωτεοσωμάτια αφθονούν στο κυτταρόπλασμα και λειτουργούν ως κάδοι απορριμμάτων για τις ανεπιθύμητες πρωτεΐνες