Stavební plány: DNA a její replikace

Nukleotidy a nukleové kyseliny Posloupnost aminokyselin v bílkovinných řetězcích je zakódována v dezoxyribonukleové kyselině – DNA, která je tvořena dvěma páry zřetezených nukleotidů. V DNA jsou 4 druhy nukleotidů – Adenin, Thymin, Guanin a Cytozin. Nukleotidy v protilehlých řetězcích jsou uspořádány tak, aby do sebe zapadaly – proti Adeninu je vždy Thymin, proti Cytozinu je vždy Guanin. Podle jednoho řetězce DNA je možno proto vytvořit odpovídající druhý řetězec.

Mitóza Interfáze Mitóza Interfáze

Mitóza Interfáze Mitóza Interfáze

Jadérko – místo pro transkripci RNA pro ribosomy

Sbalování DNA kolem histonů Animace: 4 MB

Histony (jejich subjednotky zeleně, modře, žlutě a červeně) a obtočená spirálka DNA (bílošedě)

Sbalení DNA v chromosomech

Remodelace nukleosomů

Templátový řetězec je vždy protisměrný (od 3‘ konce k 5‘ konci) Syntéza DNA probíhá od 5‘ konce k 3‘ konci! DNA polymeráza Animace

DNA může růst ve směru od 5‘ k 3‘ konci DNA může růst ve směru od 5‘ k 3‘ konci. Kdyby rostla opačně, nemohla by probíhat průběžná oprava před připojením dalšího nukleotidu

DNA polymeráza také provádí kontrolu a případnou opravu špatně připojených nukleotidů vždy před dalším dalším připojením nukleotidu!

Svírací protein (sliding clamp) Animace DNA helikáza Animace

DNA replikace Animace

syntéza DNA ve váznoucím řetězci

Problém: na konci řetězců zůstane RNA primer, který už nemá co přepsat Řešení problému: syntéza DNA na konci DNA řetězců – v tzv. telomerách tvořených opakujícími se sekvencemi nukleotidů (u člověka opakující aekvence GGGGTTA) .Telomery jsou syntetizovány telomerázou.

Opravovací protein chytne DNA od mezery do chyby… Následná oprava chyb – podle starého řetězce DNA (pozná se tak, že v něm nejsou mezery - opravy musí proběhnout rychle, dokud DNA ligáza nesešije synetizované fragmenty DNA) Opravovací protein chytne DNA od mezery do chyby… DNA Repair mechanism Animation …a vystřihne chybný řetězec DNA polymeráza vytvoří nový fragment a ligáza ho sešije

Pokud by nedošlo k opravě, špatně připojený nukleotid vytvoří v dalším kole replikace mutovanou DNA

Pokud by vyštěpení a oprava probíhaly v pouze templátovém řetězci vytvoří v dalším kole replikace mutovaná DNA Proto vyštěpení a oprava je efektivní, probíhá-li v novém řetězci (a DNA se opraví podle starého řetězce)

Vznik mutací – deaminace: z cytozinu vznikne uracyl.

Problém vznikne tím, že cytozin má normálně odpovídající (protější) nukleotid guanin, uracyl má ale adenin, proto po replikaci v jedné dceřinné DNA vznikne mutace… …zatím co druhá je v pořádku.

Vznik mutací – depurinace: z cukerné složky se odštěpí nukleotid.

Problém vznikne tím, že nukleotid vypadne z jednohoz řetězců DNA (např Problém vznikne tím, že nukleotid vypadne z jednohoz řetězců DNA (např. adenin) a komplementární nukleotid nemá se s čím vázat. Při další replikaci nově syntetizovaná DNA bude o jeden nukleotidový pár kratší – vznikne šířící se mutace… …zatím co druhá dceřinná DNA bude v pořádku.

Vznik mutací – tvorba tyminových dimerů: jsou-li v řetězci DNA vedle sebe tva thymidiny, vlivem UV světla se thyminy v thymidinech „sešijí“. V řetězci DNA tak „vypadnou“ dva nukeotidy a při následné replikaci bude jedna z dceřinných DNA o dva nukleotidy kratší.

„Voda“ a „vodka“ - jedno písmenko a jaký rozdíl! DNA velryby a člověka – jen v některé nukleotidy jsou jiné, a jaký je rozdíl mezi oběma savci, které DNA kóduje!