Molekulinė biologija: 1-7 paskaitos

Kur reikalinga atvirkštinė trankskripcija?

Retrovirusuose arba eukariotuose retrotranspozonų ir telomerų sintezėje

Kur reikalinga RNR replikacija?

Virusuose, taip pat eukariotuose RNR nutildyme

Iš ko sudaryti nukleotidai?

1. Heterociklinės bazės;

2. Angliavandenio (cukraus);

3. Fosforo rūgšties;

Kokios yra nukleotidų funkcijos?

1. Dalyvauja energijos metabolizme;

2. Dalyvauja signalo perdavime;

3. Įeina į kofermentų sudėtį;

4. Sieja į visumą medžiagų apykaitą;

DNR sudarančios bazės

Citozinas, Timinas, Adeninas, Guaninas

RNR sudarančios bazės

Citozinas, Uracilas, Adeninas, Guaninas

Pirminė DNR struktūra

Heterociklinės bazės β-N-glikozidiniu ryšiu yra susijungusios su monosacharido žiedu per C1 atomą. Purinai sujungti per jų N9 atomą, o pirimidinai per N1 atomą. Nukleotidai kovalentiškai prisijungia per 3’,5’-fosfodiesterinę jungtį.

Antrinė DNR struktūra

Dvi grandinės yra apsivijusios apie centrinę ašį, į dešinę pusę

Kokie ryšiai susidaro tarp heterociklinių bazių?

Vandeniliniai (A su T - 2; C su G -3)

Taip pat bus vandeniliniai ryšiai tarp bazių ir vandens molekulių

Kas yra elektrostatinė sąveika?

Tai įkrautų fosfatinių grupių sąveika su priešingo krūvio jonais

Kas destabilizuoja DNR?

DNR grandinių fosforibozinio karkaso neigiamas krūvis

Kas slopina DNR destabilizaciją?

1. Vienvalenčiai (Na+, K+) ir dvivalenčiai (Mg2+) katijonai;

2. Ląstelėse sintetinami poliaminai (sperminas, spermidinas);

3. Baltymai;

Kuo skiriasi Hugstyno sąveika nuo Votsono-Kriko sąveikos?

A-T sąveika panaši, bet Hugstyno G-C sąveikai reikalingas protonizuotas (H+) citozinas

Kam reikalingas stekingas?

Stabilizuoja DNR struktūrą

Kas lemia stekingą?

1. Hidrofobinė sąveika;

2. Dispersinis efektas, atsirandantis tarp stekingo sąveikoje dalyvaujančių molekulių sąveikos dėl indukuotų dipolių;

3. Van der Valso jėgų variantas;

Nukleotidų erdvinei geometrijai svarbūs aspektai

Ribozės (ar deoksiribozės) konformacija, N-glikozidinio ryšio konformacija, fosfodiesterinių ryšių konformacijos, C4’-C5’ ryšio konformacija;

Ką mum pasako torsinis kampas?

Torsiniai kampai nusako atomų padėtis nelinijinėje atomų grandinėje

Kokios yra mažiausios energijos ribozės konformacijos?

Voko ir twist konformacijos

Ką mum pasako N-glikozilinto ryšio konformacija?

Jis nusako heterociklinės bazės orientaciją ribozės (ar deoksiribozės) atžvilgiu

Energetiškai palankiausios B ir A formų DNR yra anti ir sin

Pirimidinų N-glikozilinto ryšio konformacija? anti ar sin?

Anti, nes sin atveju pirimidinų atomai susidurtų su ribozės atomais

Kas neutralizuoja neigiamą DNR krūvį?

in vitro Na+ ir K+ jonai;

in vivo druskų jonai ir baltymai;

Kas yra DNR didysis griovys?

Tai yra ta bazių poros pusė, kurioje yra purino C5-C8 atomai ir pirimidino C4-C6 atomai

Kas yra DNR mažasis griovys?

Tai yra ta bazių poros pusė, kurioje yra purino C2 ir N3 atomai ir pirimidino C2 atomai

Kas gamtoje gali įgyti A formos spiralę?

DNR-RNR heterodupleksai ir dvigrandė RNR

Kodėl dvigrandiniai RNR fragmentai negali sudaryti B tipo spiralės?

Dėl erdvinio 2’-OH grupės trukdžio, nes yra per arti fosforilgrupės ir gretimos hetrociklinės bazės C8 atomo

Kaip kinta bazių porų skaičius A, B ir Z formų DNR spiralėse?

A - 10 bp;

B - 11 bp;

Z - 12 bp;

Kadangi Z spiralė yra energetiškai nestabili ir trumpaamžė, kas ją stabilizuoja?

Baltymai;

Nukleorūgščių modifikacijos;

Neigiamos DNR superspiralizacijos (in vivo);

Kuo svarbi Z formos DNR in vivo?

1. RNR redagavimo procesuose;

2. Imuniniame atsake - interferonų sekrecijos valdymas;

3. Bakterijose randamas kai kurių genų promoterių srityse;

DNR spiralių palyginimas

Kokių dar yra antrinų DNR struktūrų?

H - triguba DNR spiralė

S - paslinktoji DNR

Kryžiaus formos DNR (susidaro esant neigiamai DNR superspiralizacijai, reikia daug energijos)

G - DNR kvadrupleksas (telomerų DNR)

Kas sudaro trigubą DNR spiralę?

DNR dupleksas ir + viena DNR/RNR grandinė

Triplekso pasikartojimo tipai?

A - tiesioginis pasikartojimas;

B - atvirkščias pasikartojimas;

C - homopurinų / homopirimidinų veidrodinis pasikartojimas;

Kam reikalinga DNR superspiralizacija?

Kad DNR tilptų į ląstelę

Paaiškinti Lk=Tw+Wr

Lk - sankibos laipsnis, nurodo kiek kartų DNR grandinės “sukibę“ apie vieną kitą tam tikra kryptimi (jeigu grandinės sukasi viena apie kitą į dešinę, tai sukibimas laikomas teigiamu (žym. “+”), jeigu į kairę - neigiamu (žym. “-”));

Tw - sūkių skaičius konkrečios erdvinės struktūros DNR (A, B, Z) ir ilgio uždaroje relaksuotoje DNR molekulėje (N/g kur N tai DNR ilgis, o g yra bp skaičius viename sūkyje);

Wr - superspirališkumo laipsnis

Kaip priversti konkrečią relaksuotą DNR molekulę superspiralizuotis?

Įvesti įtemptį - panaikinti sukibimus arba įvesti papildomus sukibimus aka atsukti arba užsukti DNR

Ką mums pasako ΔLk reikšmė (savitasis sankibos skirtumas)?

Jei ΔLk > 0, tai DNR superspiralizuota teigiamai;

Jei ΔLk < 0, tai DNR superspiralizuota neigiamai;

Koks etidžio bromido poveikis DNR?

Jis įsiterpia į DNR, mažina Tw, Wr didėja; Molekulė superspiralizuojasi;

DNR superspiralizacijos tipai?

Plektoneminė (būdinga prokariotų žiedinei DNR);

Toroidinė (histonas ir DNR - sukimasis į kairę);

Kam reikalingos topoizomerazės?

Jos skelia vieną arba abi DNR grandines, jas užsuka arba atsuka, sujungia skeltus galus;

Jų substratai yra DNR molekulės, kurioms būdinga torsinė įtemptis (t.y. kurios turi Wr)

Topoizomerazių tipai ir funkcijos

I tipo kerpa tik vieną DNR grandinę ir didina superspiralės sankibos skaičių;

II tipo (vadinama giraze) kerpa abi DNR grandines;

Topoizomerazių skirstymas į šeimas

IA tipo topoizomerazių savybės

Vykdo transesterifikacijos reakciją - vyksta viengrandinis trūkis;

Nereikalinga ATP;

Kartu su RecQ helikaze TOP3 sudaro rezolvasomą: išardo katenanus, holidėjaus struktūras;

IB ir IC tipo funkcija

Perskelia DNR ir sudaro kovalentinį ryšį su 3’ galu, o 5’ galas išsisuka;

II tipo topoizomerazių savybės

Užtikrina struktūrinę chromosomų būseną ląstelėje ir DNR struktūrinę būseną replikacijos, transkripcijos, reparacijos procesų metu;

IIA randama visuose organizmuose, IIB rasta archėjose, augaluose, kai kuriose bakterijose, pirmuonyse, dumbliuose;

II tipo skelia abi DNR grandines, palikdamos iškyšą 5’ gale;

Reikalinga ATP;

3 pagrindinės RNR rūšys ir jų funkcijos?

Informacinė RNR (iRNR) - perneša genetinę informaciją;

Ribosominė RNR (rRNR) - su baltymais sudaro kompleksą vadinamą ribosoma;

Transportinė RNR (tRNR) - perneša aminorūgštis atitinkančias bazių seką iRNR;

RNR pirminė struktūra

Tai polinukleotidinė grandinė

RNR antrinė struktūra

Dvigrandis stiebas, plaukų segtukas, pupsas (nesuporuotas vienas ar keli nukleotidai RNR dvigrandiniame stiebe);

RNR tretinė struktūra

Erdvėje susilankstę ir tarpusavyje sąveikaujantys antrinės struktūros elementai;

(Stabilizuoja stekingas tarp heterociklinių bazių, vandeniliniai ryšiai, monovalenčiai ir dvivalenčiai katijonai, poliaminai)

tRNR svarbiausi elementai

Antikodono stiebas ir antikodono kilpa;

Antikodonas komplementarus kodonui iRNR;

5’ galas yra fosforilintas, akceptorinis stiebas, o 3’ gale - 5’RCCA3’OH iškyšą;

T, D ir kintamoji kilpos;

Dobilo forma, o tretinė apversta “L” raidė

Kas yra A minorinis motyvas ir kam jis reikalingas?

Tai yra keli šalia esantys nukleotidai su adenino bazėmis (mažiausiai du), sąveikaujančiomis su Votsono-Kriko bazių porų nukleotidais;

Tai yra RNR tripleksas;

Jis svarbus iškodavimui A srityje ribosomoje (mažasis subvienetas);

Kas yra ribozimas?

Katalitiškai aktyvi RNR

Ribozimų struktūros

Plaktuko galvos;

Plaukų segtuko;

VS;

HDV (vienintelis žinomas ribozimas žmogaus ląsteles infekuojančioje satelitinėje RNR, šis ribozimas susilanksto į kataliziškai aktyvų pseudomazgą);

Keli ribozimai, esantys bakterijų ir eukariotų iRNR sudėtyje;

Kas yra viroidai?

Tai viengrandinės žiedinės RNR molekulės, funkcionuojančios be baltymų kapsidės

Kas yra ribojungiklis? Kokia funkcija?

Tai iRNR molekulė, koduojanti baltymą, 5’ netransliuojamoje dalyje sąveikaujanti su mažomis molekulėmis (ligandais) ir galinti keisti iRNR raišką;

Ribojungiklį sudaro aptameras ir raiškos platforma;

Heterochromatino molekulinė struktūra

DNR, deacetilintos histonų uodegos, metilintos CpG;

Uždaras chromatinas, represija;

Euchromatino molekulinė struktūra

Histonas, acetilintos histonų uodegos, transkripcijos faktorius, RNR polimerazė II;

Atviras chromatinas, aktyvacija;

Kas yra eukariotų chromatinas ir kas jį sudaro?

Tai yra nukleoproteinas, kurį sudaro DNR, baltymai histonai, nehistoniniai baltymai, RNR (genų trankskriptai, nekoduojančios RNR)

Kas yra nukleosoma?

Tai struktūrinis ir funkcinis chromatino vienetas, ją sudaro 8 histonai;

Viena nukleosoma chromatine yra susijungusi su viena jungties histono molekule;

Kas sudaro baltymų histonų šerdį (histonų oktamerą)?

Po dvi molekules: H2A, H2B, H3 ir H4

Kas sudaro histonų klostės domeną?

3 alfa spiralės, tarpusavyje sujungtos kilpomis L1 ir L2;

Visi šerdies histonai turi šį domeną, taip pat ir archėjų histonai;

Histonų dydis ir aminorūgščių sudėtis?

10-15 kDa (nedideli); Sudėtyje turi daug teigiamai įkrautų a.r. lizino ir arginino;

Daug lizino - H1, daug arginino H3;

Kas yra kanoniniai šerdies histonai, kokia jų funkcija?

H2A, H2B, H3, H4 - jie dalyvauja chromatino supakavime ir genų veiklos valdyme;

Jie sintetinami per DNR replikaciją (S fazė);

Iš ko sudarytas centrinis tetrameras?

iš dviejų H3 ir H4 molekulių, tetramero pagrindas - H3 histonų molekulių keturių spiralių ryšulys

Kokia yra ryšulio, iš H4 ir H2B histonų alfa spiralių, funkcija?

Laiko H2A-H2B dimerą su H3-H4 dimeru

Kas sudaro rūgštinį taką nukleosomoje?

6 H2A aminorūgštys ir 2 H2B aminorūgštys;

Neigiamas krūvis dėl asparto ir glutamo aminorūgščių;

Kuo ypatingi archėjų histonai?

Archėjos turi baltymų, panašių į eukariotų histonus H3 ir H4, šie baltymai neturi nestruktūrizuotų galų, tik histonų klostę;

Jie dažniausiai formuoja homodimerus, kurie dar sąveikauja tarpusavyje;

Kuris ryšys tvirtesnis AT ar GC?

GC, nes turi 3 jungtis

Histonų variantų savybės?

1. Koduoja atskiri genai;

2. Sintezė nepriklauso nuo replikacijos;

3. Dalyvauja DNR reparacijoje, mejozinėje rekombinacijoje, chromosomų segregacijoje, transkripcijos iniciacijoje ir terminacijoje, lytinių chromosomų konsensacijoje, spermos chromatino supakavime;

Šerdies histonų variantai?

H3: H3.1, H3.2, H3.3, H3.1t, H.3.Y, H3.X, H3.Z, CenH3 (CENP-A/Cse4/Cid);

H2B: spH2Bb, hTSH2B, H2BFWT

H2A: H2A.X, H2A.Z, MacroH2A (MakroH2A.1.1), Makro H2A1.2/MakroH2A.2, H2A.Bbd

Žinoti tuos, kurie in bold

Mažiausiai variabilus šerdies histonas?

H4

Daugiausiai variabilus šerdies histonas?

H2A

Kam chromosomos centromeroje reikalingas CenH3 histonas?

Jis būtinas kinetochorui sudaryti

Kas yra kinetochoras?

Baltyminė struktūra prie kurios jungiasi mikrovamzdeliai

Kas yra centromera?

Pirminė chromosomos persmauka, kuri yra sudaryta iš DNR ir įvairių baltymų

Kuo ypatingas H2A.X histonas?

Turi S-Q motyvą C-gale, kuriame yra fosforilinama serino aminorūgštis;

Fosforilinimas įvyksta susidarius dvigrandiniams DNR trūkiams - tada stabdomas ląstelės ciklas ir taisomos pažaidos; Histoną fosforilina ATM/ATR, DNA-PK kinazės;

Kas yra jungties DNR?

Nukleosomas skiriantys tarpai esantys 10nm siūle (nukleosomų grandinėlėje)

Ko reikia 30nm siūlui susidaryti?

Šerdinių histonų N-galų;

N-galais gretimos nukleosomos sąveikauja tarpusavyje ir taip stabilizuojama struktūra;

Prie ko tvirtinasi chromatino kilpos, sudarytos iš 30 nm siūlo?

Prie branduolio baltymų - pastolių

Iš ko sudaryti pastoliai?

1. SMC šeimos baltymai;

2. Topoizomerazė IIa;

3. Kiti baltymai;

4. Katijonas Ca2+, Mg2+;

Kur randami SMC2/SMC4 baltymai?

Kondensinų kompleksuose

Kur randami SMC1/SMC3 baltymai?

Kohezinų kompleksuose;

Šie kompleksai per mitozę laiko daukterines chromatides;

Kur randami SMC5/SMC6 baltymai?

Komplekse, dalyvaujančiame DNR reparacijoje ir ląstelės kontrolės taškuose

Kur randami MIX-1 ir DPY-27?

Dozės kompensavimo komplekse

Už ką atsakingi N ir C galuose randami A ir B Volkerio motyvai?

Už ATP jungimą

Kam svarbus C gale esantis C motyvas (LSGG(E/Q)(K/R))?

ATP hidrolizei

Kas yra nukleoidas?

Bakterijų struktūra sudaryta iš DNR (80%) kartu su baltymais ir RNR;

Kuo pasižymi mielių transkripcijos aktyviklis Gcn5p?

Histonų acetiltransferazės aktyvumu

Kuo pasižymi transkripcijos slopiklis Rpd3p?

Histonų deacetilazės aktyvumu

Kaip modifikuojami histonai?

Po transliacijos prijungiami baltymai ar aminorūgščių liekanų cheminės grupės

Tai vadinama potransliacinės histonų baltymų modifikacijomis;

Modifikacijos gali būti panaikintos, priklauso nuo ląstelinių signalų;

Kam histonų modifikacijos daro įtaką?

1. Histonų sąveikai su DNR nukleosomoje;

2. Sąveikai tarp nukleosomų;

3. Histonų sąveikai su kitais baltymais, kurie valdo chromatino veiklą;

Kokios yra modifikacijų pasekmės?

Suardoma sąveika tarp nukleosomų, chromatinas tampa lengviau prieinamas;

Modifikacijas atpažįsta nehistoniniai baltymai;

Kokia yra modifikacijų nomenklatūra?

Pvz.: H4K16Ac - prie ketvirto histono, lizino šešioliktoje vietoje pridėtas acetilas

Kokie histonai yra modifikuojami?

Šerdiniai, šerdinių variantai ir jungties

Kas acetilina histonų lizino aminorūgščių liekanas?

Histonų acetiltransferazės, HAT;

Deacetilina histonų deacetilazės, HDAC;

Kas histonuose gali būti metilinta?

Lizino ir arginino aminorūgščių liekanos

Kas metilina histonus?

Histonų metiltransferazės, HMT

Kas krotonilina histonus (KCr)?

Šerdies ir jungties histonų lizinai, taip pat kiti baltymai;

KCr žymi aktyvius promotorius ir stipriklius; Ši modifikacija skatina transkripciją;

Kokiu ryšiu prie histonų lizino prijungiamas ubikvitinas?

Izopeptidiniu ryšiu;

Kai prijungiamo kelios ubikvitino molekulės vyksta poliubikvitilinimas;

Kas atlieka ir kas panaikina histonų krotonilinimą?

Atlieka krotoniltransferazės, o panaikina - dekrotonilazės;

Kur randamas histonų ADP ribozilinimas?

Aspartato ir glutamo aminorūgščių γ karboksigrupėse