molekulines 4 pask

Koks ryšys susdaro tarp karboksi- ir aminogrupių

peptidinis

kokie ryšiai yra svarbiausi tam, kad būtų palaikyta baltymų antrinė struktūra?

vandeniliniai ryšiai, tačiau gali būti ir:

• disufidiniai tilteliai,

• van der Waals,

• hidrofobinės,

• elektrostatinės sąveikos

Kokie ryšiai/sąveikos būna tretinėje baltymo struktūroje?

Dažniausiai nekovalentinės sąveikos (Išskyrus S -S tiltelius tarp 2 Cys), vandeniliniai ryšiai, hidrofobinė sąveika

kaip vadinasi kai hidrofobinės a.r. šoninės grupės orientuojamos į struktūros vidų, o hidrofilinės – į išorę

susidaro glubulės

Kokios sąveikos būna ketvirtinėje baltymo struktūroje?

Tokios pačios kaip ir tretinėje. Dažniausiai nekovalentinės sąveikos, vandeniliniai ryšiai, hidrofobinė sąveika

Kas yra motyvai?

Nedideli funkciją turintys elementai

Kas yra domenai?

To paties baltymo elementai formuojantys atskiras globules

Kas yra subvienetai?

Keletas ketvirtine sąveikas susijusių baltymų

kaip vadinami vienodi baltymai? kaip skirtingi?

Homodiemerais, -trimerais ir tt.

Heterodimerais

Baltymų funkcijos

• Katalizė (fermentinės reakcijos)

• Struktūrinė

• Resursų saugojimas

• Judėjimas

• Transportas

• Apsauga

• Reguliacija

Ką daro hidrolazė?

Hidrolizuoja X.

• ATPazė – hidrolizuoja ATP

• Lipazė – hidrolizuoja lipidus • Ir tt.

Kas yra hidrolizė?

reakcija kai vandens molekulė yra perskiliama ir naudojama kitas molekules

Ką daro ligazė?

sujungia DNR molekules

Ką daro transferazė?

perneša X.

Metiltransferazė – perneša metilgrupę

Ką daro polimerazė?

polimerizuoja X

• DNR polimerazė

• RNR polimerazė

• • Ir tt.

Kokie gali būti DNR replikacijos modeliai?

Konservatyvus

Pusiau konservatyvus

Dispersinis

Kas yra replikacija?

procesas, kurio metu sukuriama identiška DNR kopija

Koks čia DNR replikacijos modelis?

Konservatyvus

Koks čia DNR replikacijos modelis?

Pusiau konservatyvus

Koks čia DNR replikacijos modelis?

Dispersinis

Kas yra DNR polimerazės?

fermentai, sintetinantys DNR replikacijos ir reparacijos procesų metu

Kaip dar gali būti vadinamos DNR polimerazės, kurios dalyvauja DNR

replikacijoje?

replikazėmis

Ar replikacija = DNR sintezei?

DNR sintetinama ne tik replikacijos metu – sintezė gali vykti ir taisant DNR pažeidimus (reparacija)

DNR polimerazių katalizuojama reakcija. Bendrai

Kokie yra DNR polimerazių katalizuojamos reakcijos komponentai?

• I substratas:

  • Bet kuris iš keturių dNTP (dATP, dGTP, dCTP, dTTP )

• II substratas :

  • Pradmuo /matrica

• Kofaktorius

  • Metalo (Mg 2 + ) jonai

DNR polimerazių katalizuojama reakcija. supaprastinta schema

DNR polimerazių katalizuojama reakcija. Detalus paaiškinimas

Kas atsipalaiduoja DNR polimerazių katalizuojamoje reakcijoje?

Apibrėžimai: matrica ir pradmuo

• DNR yra dvigrandininė, dvi antiparalelios molekulės

• Replikacijai DNR grandinės išskiriamos

• Viena grandinė – matrica (template)

  • Remiantis jos seka, sukuriama naujoji grandinė - kopija

• Pradmuo (primer) – nedidelė komplementari DNR seka

Netinkamos DNR polimerazių matricos:

• Dvigrandinė DNR (neatskirtos grandinės)

  • Žiedinė arba linijinė

• Viengrandinė DNR be pradmens

Tinkamos DNR polimerazių matricos:

• Turi turėti pradmenį:

  • Komplementarų matricai

  • Su laisva 3’-OH grupe

• Pradmuo gali būti:

  • DNR

  • RNR

  • Baltymo dalis

kokiu būdu vyksta DNR replikacija?

pusiau konservatyviu

kas vykdo sintezę?

DNR polimerazės

Polimerazių vykdoma reakcija … (kokia?) visuose gyvybės domenuose

konservatyvi

Kokie monomerai yra naudojami sintezėje?

dNTP (trifosfatai)

Kas yra būtina sintezei?

matrica ir pradmuo, turintis deoksirobozės 3‘OH

Kokia kryptimi vyksta naujos grandinės sintezė?

5‘-3‘ kryptimi

DNR polimerazių struktūra. Ko reikia DNR replikacijai?

• Vieta matricai (viengrandinės DNR matrica/pradmuo)

• Vieta dNTP

• Tinkamo dNTP atpažinimas

• Vieta DNR polimerizacijos reakcijai (nukleotido prijungimas)

• Vieta išeinančiai susintetintai DNR

• (Galimybė pataisyti neteisingai įjungtus nukleotidus)

DNR polimerazės katalizinio subvieneto erdvinė struktūra panaši:

• Delnas (palm)

• Pirštai (fingers)

• Nykštys (thumb)

• Plyšys (gap)

Kas yra delno domenas? Kas ten vyksta?

• Delno domenas – DNR polimerazės aktyvusis centras

  • Konservatyvių aspartato karboksigrupės, prijungiančios metalo jonus

  • Aminorūgštys, sąveikaujančios su pradmens 3’ galu

  • Aminorūgštys, sąveikaujančios su laisvo dNTP alfa-fosfatu

Ką daro prištai?

• Sąveikauja su laisvu dNTP

• Susidarius teisingai Watson-Crick porai suartina dNTP ir sintetinamą DNR

• pirštai pritaiko ir pritrauka, kad teisingas nukleotidas būtų

Ką daro nykštys?

• Sąveikauja su matricos/pradmens kompleksu (palaiko juos?)

• Orientuoja naujai susintetintą DNR

• Svarbus procesyvumui

DNR polimerazės veikimas

• Nykštys orientuoja matricos/pradmens kompleksą

• Pirštai orientuoja ateinantį dNTP

• Jei dNTP komplementarus (susidaro Watson-Crick pora), dNTP suartinamas su matricos/pradmens kompleksu („uždara“ aktyvaus centro konformacija)

• Delne esantis aktyvus centras katalizuoja polimerizaciją

Atvira – uždara konformacijos/kompleksai:

• Atvira (open) – laikinas, molekulės gali išsiskirstyti

• Uždara (closed) – molekulinės fiksuotoje pozicijoje

DNR polimerazių sintezės tikslumo užtikrinimas

• Mažesnis nekomplementarių bazių porų stabilumas

• DNR polimerazės aktyvaus centro konfiguracija, skirianti komplementarią bazių porą nuo nekomplementarios

• “Klaidas taisantis” (proofreading) DNR polimerazių akyvumas

Ką pasakytum apie DNR polimerazių sintezės tikslumo užtikrinimas: Mažesnis nekomplementarių bazių porų stabilumas

• Nekomplementarios bazių poros mažiau stabilios nei komplementarios, nekomplementarus laisvas nukleotidas greičiau disocijuoja iš aktyviojo centro

• Ne Watson -Crick poros dėl jų skirtingos geometrijos nėra teisingai atpažįstamos fermento „jungimo kišenėje“

• Daug mažiau stabilios ir poros su ribonukleotidais

Ką pasakytum apie DNR polimerazių sintezės tikslumo užtikrinimas: DNA polimerazės aktyviojo centro konformacija

• DNR polimerazės aktyviojo centro konformacija (atviroji – uždaroji)

• DNR polimerazės pirštų domene yra O-spiralė

• Aktyviajame centre išdėsčius komplementarius nukleotidus:

  • Fermento O-spiralė keičia padėtį

  • Suartina substratus ir taip greitina reakciją

-

• DNR polimerazių savybė skirti komplementarią bazių sąveiką nuo nekomplementarios vadinama indukuoto atitikimo (induced fit) valdymo mechanizmu

• Susidaro trinaris kompleksas

  • Matrica/pradmuo

    • dNTP

    • DNR polimerazė

• Tik tuomet vyksta katalizinė reakcija

• Indukuoto atitikimo mechanizmas padidina DNR sintezės tikslumą dar 100 kartų – iki 10-5

Dėl ko gali būti įjungti nekomplementarūs nukleotidai?

• Dažniausia priežastis – heterociklinių bazių tautomerija (1 iš 105 ):

  • Imino:

    • A (imino) sudarys porą su C

    • C (imino) sudarys porą su A

  • Enolinė:

    • T (enol) sudarys porą su G

    • G (enol) sudarys porą su T

Kas yra tautomerija?

Pusiausviroji dinaminė izomerija, kurios metu vyksta greitas grįžtamasis struktūrinių izomerų virsmas, migruojant judriai grupei tarp dviejų ar kelių molekulės centrų.

tautomerai - lengvai kintantys, izomerai - dažnai fiksuoti, negali kisti be šalutinio baltymo pagalbos

Ką pasakytum apie DNR polimerazių sintezės tikslumo užtikrinimas:“Klaidas taisantis” (proofreading) DNR polimerazių akyvumas

• Siekiant išvengti klaidų, DNR polimerazės atpažįsta jau įjungtą nekomplementarųjį nukleotidą ir jį pašalina

• Pašalinusi nekomplementarų nukleotidą, DNR polimerazė toliau tęsia sintezę

• Trečiasis DNR polimerazių tikslumo lygmuo 3’ → 5’ egzonukleazinis aktyvumas (arba klaidas taisantis)

Klaidas taisantis (proofreading) DNR polimerazių aktyvumas

• Visos replikatyvinės DNR polimerazės (išskyrus eukariotų DNR polimerazę α/praimazę), turi du aktyviuosius centrus:

1. Aktyvųjį centrą, atsakingą už DNR polimerazinį aktyvumą

2. Aktyvųjį centrą pasižymintį 3’→5’ egzonukleazės aktyvumu (tame pačiame baltyme, arba kitame baltyme /subvienete)

• Įjungtas neteisingas nukleotidas sulėtina DNR polimerazės greitį, ji lieka “atvirojoje” konformacijoje:

• Pauzės metu, DNR paleidžiama iš polimerazės aktyviojo centro ir nukreipiama į egzonukleazės aktyvųjį centrą

• Kaip ir polimerazės aktyviajame centre, rūgštinėmis savybėmis pasižyminčios aminorūgščių liekanos prijungia du metalo jonus, kurie veikia analogiškai

Bakterijų DNR polimerazė I

• viena polipeptidinė grandinė

• Trys polimerazės kataliziniai aktyvumai išsidėstę skirtinguose fermento aktyviuose centruose

• Daline baltymo proteolize tripsinu ir subtilizinu baltymas suskaldomas į du fragmentus:

• didesnį – 605 aminorūgščių

  • 5’ →3’ DNR polimerazinis akt.

  • 3’ →5’ egzonukleazinis akt.

  • (nedidelis atv. transkriptazės akt. )

• mažesnį – 323 aminorūgščių

  • 5’ →3’ egzonukleazinis akt.

-

Pagrindinės funkcijos:

• DNR pažaidų reparacija

• Okazaki fragmentų brendimas

DNR polimerazė II

• Vienas polipeptidas

• Du fermentiniai aktyvumai:

  • 5’ →3’ DNR polimerazinis

  • 3’ →5’ egzonukleazinis

• Pagrindinės funkcijos:

  • SOS DNR pažaidų reparacijoje. SOS atsakas – koordinuotas ląstelės atsakas į DNR pažaidas, kai sustabdomas normalus ląstelės dalinimasis ir inicijuojamas DNR pažaidų taisymas

  • Pakartotiniame DNR replikacijos restartavime

  • Episomų (plazmidžių) replikacijoje

DNR Polimerazė III

• DNR Pol III yra bakterijų replikazė ilgų genominės DNR molekulių replikacijai

• E. coli:

  • 10 skirtingų polipeptidų

  • Iš viso 17 subvienetų

• Minimali šerdinė dalelė in vivo DNR polimerazė asocijuoja su papildomais baltymais ir sudaro DNR Polimerazės III holofermentą

• Holofermento sudėtyje esantys baltymai atlieka įvairias funkcijas, kurių reikia užtikrinti veiksmingą ir greitą genomo DNR replikaciją

-

• Šerdinė dalelė (core):

  • alfa (dnaE) DNR polimerazinis aktyvumas

  • eta (dnaQ) 3’→5’ egzonukleazinis aktyvumas

  • teta (holE) stimuliuoja egzonukleazės aktyvumą

• Šerdinės dalelės greitis ir procesyvumas maži

DNR Polimerazė III. Holofermento sudėtyje papildomai:

• Slystantieji žiedai (sliding clamp, genas dnaN ) – DNR polimerazių procesyvumo veiksniai:

  • Du žiedo β monomerai sąveikauja tarpusavyje “galva -uodega” principu

  • Sudaro žiedo pavidalo dimerą, turintį ~35 Ǻ ertmę

  • Žiedo vidinį paviršių iškloja baltymo α - spiralės, šis paviršius įkrautas teigiamai

• Žiedo pavidalo strukt ūros egzistuoja daugelyje organizmų

• Su žiedais sąveikauja replikacijos ir reparacijos DNR polimerazės ir daugelis kitų baltymų

-

Žiedai taip pat atlieka kitas funkcijas:

• Dalyvauja atsake į DNR pažaidas

• Dalyvauja chromatino susipakavime į nukleosomas už replikacinės šakutės

Klaidas darančios bakterijų polimerazės

DNR Polimerazė IV (genas dinB)

• Raiška padidinama 10 kartų aptikus DNR pažaidas (SOS atsakas)

• Neturi 3′→5′ egzonukleazinio aktyvumo, taigi sintezės metu įveda klaidas

• Funkcijos:

  • Stabdyti Pol III vykdomą replikaciją, tol kol nebus ištaisytos DNR pažaidos

• Dėl netikslumo gali vykdyti sintezę net per mutavusių (netipiškų) nukleotidų vietas

-

DNR Polimerazė V (genai umuDC)

• Sudaro UmuD homodimeras ir UmuC

• Raiška padidėja SOS atsako metu

• Neturi 3′→5′ egzonukleazinio aktyvumo, taigi sintezės metu įveda klaidas

• Funkcija – taisyti DNR klaidas (Pol III neatpažįstamus nukleotidus