Три модели репликации ДНК

Правильная - полуконсервативная (Matthew Meselson и Franklin Stahl, 1958) Q: Что было бы для двух других моделей? Коетки растут на среде с 15 N (тяжелый изотоп) потом их переносят на среду с 14 N (легкий изотоп)

Реплицирующаяся ДНК

Инициация репликации ДНК

Матричный ступенчатый синтез ДНК

ДНК-полимераза III

Проблема полярности; фрагменты Окадзаки

Репликация ДНК в целом

Варианты репликации

Топологический инвариант

Микроскопия суперспиральной ДНК

репликация - кино

Центральная догма (F.Crick)

ДНК РНК белок

РНК мРНК - перенос информации от ДНК к белку хранение генетической информации (вирусы и фаги) рибозимы - катализ рРНК - структура (+ катализ) тРНК - трансляция регуляция

Вторичная структура рРНК

Транскрипция: инициаторный комплекс

Промоторы recA ttgatactgtat---gagcatacagtataat rpsL ttgacaccttttc--ggcatcgccctaaaat aroF ttgaaaacttta---ctttatgtgttatcgt lpdA tttaaaaattgtt--aacaattttgtaaaat cyoA tttacagtaatgt--aaccttcccgtaaaat uvrD ttggcatctctg---acctcgctgatataat atpI ttgaaatcacgg---gggcgcaccgtataat tonB ttgaatatgattgc-tatttgcatttaaaat rpsU tttacaaagcagca-gcaattgcagtaaaat cirA ttgataattgtta--tcgtttgcattatcgt fur ttttcatttaggc--gtggcaattctataat ampC ttgtcacgctga---ttggtgtcgttacaat uvrB gtgatgaactgttt-ttttatccagtataat argC ttgacacacct----ctggtcatgatagtat rpmH ttgactccggagt--gtacaattattacaat rplT ttaacgttttta---actttttaattagaat gyrA tttacctcaaactgcgcggctgtgttataat

Промотор

Слабые промоторы carB ttatcgagttaattgagcagtaccgtaaaac nagB tttactggctaaa--ccagaaaacttatttt ilvG ttgccagcccacgg-tcggtcgacttactgt cysK atgtcattattt---cccttctgtatataga smp ttgcttctggca---acattaagtctcaaat amn gtgacatacta----tcggatgtgcggtaat ileR atgccagcagag---ttttttatgcgttaat fabB ttgttcggcgtac--aagtgtacgctattgt dnaN atatcaaagaag---atttttcaaatttaat argC tcgataaatggcg--gtaatttgtttttcat araB ctgacgcttttt---atcgcaactctctact sulA ttgtcactggatgt-actgtacatccataca trpR gttactgatccgc--acgtttatgatatgct dnaN ttgcaggaaaaact-ggtcaccatcgacaat cspA ttgcatcacccgc--caatgcgtggcttaat rpsU tcgcccctggaga--aagcctcgtgtatact rpoH ttcacaagcttgcattgaacttgtggataaa

Lac - промотор gcgcccaatacgcaaaccgcctctccccgcgcgttggccgattcattaatgcagctggca cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtggaat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct cggtacccggggatcctctagagtcgacctgcaggcatgcaagcttggcactggccgtcg ttttacaacgtcgtgactgggaaaaccctggcgttacccaacttaatcgccttgcagcac atccccctttcgccagctggcgtaatagcgaagaggcccgcaccgatcgcccttcccaac agttgcgcagcctgaatggcgaatggcgcctgatgcggtattttctccttacgcatctgt

Lac - промотор cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtggaat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct

Lac - промотор cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggctttacactttatgcttccggctcgtatgttgtgtggAat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct

Lac - промотор cgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtgagttagct cactcattaggcaccccaggcTTtACActttatgcttccggctcgTATgtTgtgtggAat tgtgagcggataacaatttcacacaggaaacagctatgaccatgattacgaattcgagct

транскрипция - кино

Регуляция транскрипции у прокариот Фактор транскрипции: взаимодействие с РНК-полимеразой –репрессоры –активаторы Лиганд (кофактор): –способствует/препятствует связыванию с ДНК

Регуляция транскрипции trp оперона

Репрессор TrpR - ДНК

Репрессор TrpR – ДНК (модель)

Репрессор TrpR - триптофан

Примеры триптофановый репрессор –биосинтез триптофана –связан с ДНК при наличии триптофана лактозный репрессор –катаболизм (использование) лактозы –связан с ДНК при отсутствии лактозы арабинозный активатор –катаболизм (использование) арабинозы –связан с ДНК при наличии арабинозы

Катаболитная репрессия CRP –активатор генов катаболизма глюкозы –репрессор генов катаболизма других сахаров Локальные активаторы и репрессоры –арабинозный активатор –лактозный репрессор

Регуляция транскрипции у эукариот

Кроссинговер и рекомбинация гены с одной хромосомы наследуются не независимо рекомбинация позволяет картировать гены (и мутации)

Генетическая карта

Коллинеарность гена и белка (Brenner, 1964)

Коллинеарность гена и белка (Charles Yanofsky, 1967)

Генетический код Генетический код – соответствие между ДНК и белком (George Gamow, 1954 (Георгий Гамов) Крик и соавторы (1961): –не перекоывающийся (одна мутация – одна аминокислота) –вырожденный (несоклько кодонов для одной аминокислоты) –без запятых (меркеров между кодонами) –периодический

кодон - триплет мутации, вызванные актидиновыми красителями –не протекающие (функция не ослабляется, а исчезает) –механизм – вставки/делеции оснований (дальше все путается код без запятых) CUACUACUACUACUACUACUACUACUACUACUACUACUA LeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeu вставка CUACUACUACGUACUACUACUACUACUACUACUACUACU LeuLeuLeuArgThrThrThrThrThrThrThrThrThr делеция CUACUACUACUACUACUACUACUACUACACUACUACUAC LeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuHisTyrTyrTyr U G

Двойные мутанты и ревертанты два класса мутаций: (+) и (–) двойной мутант (+)¤(+) и (–)¤(–) – все еще мутантные фенотипы двойные мутанты (+)¤(–) и (–)¤(+) – протекающие фенотипы CUACUACUACGUACUACUACUACUACUACUACUACUACU LeuLeuLeuArgThrThrThrThrThrThrThrThrThr ¤ CUACUACUACUACUACUACUACUACUACACUACUACUAC LeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuHisTyrTyrTyr CUACUACUACGUACUACUACUACUACUACACUACUACUA LeuLeuLeuArgThrThrThrThrThrThrLeuLeuLeu

Тройные мутанты – реверсия! тройные мутанты из одного класса, (+)¤(+)¤(+) и (–)¤(–)¤(–), дают протекающие фенотипы CUACUACUACGUACUACUACUACUACUACUACUACUACUACU LeuLeuLeuArgThrThrThrThrThrThrThrThrThrThr ¤ CUACUACUACUACUACUACGUACUACUACUACUACUACUACU LeuLeuLeuLeuLeuLeuArgThrThrThrThrThrThrThr двойной мутант – нет функции CUACAUCUACGUACUACUACGUACUACUACUACUACUACUAC LeuLeuLeuArgThrThrThrTyrTyrTyrTyrTyrTyrTyr ¤ CUACUACUACUACUACUACUACUACUACGUACUACUACUACU LeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuArgThrThrThrThr тройной мутант – слабая функция CUACUACUACGUACUACUACGUACUACUACGUACUACUACUA LeuLeuLeuArgThrThrThrTyrTyrTyrValLeuLeuLeu

Связывание триплетов (из лекции Крика, 1966)

Генетический код

Генетический код: синонимы

Трансляция: рибосома

Трансляция (полисомы)

Polysomes

Адапторная гипотеза (F.Crick и S.Brenner)

тРНК: вторичная и третичная структура

тРНК: пространственная структура

тРНК и аминоасил-тРНК синтетаза

Инициация трансляции

Старт трансляции dnaN ACATTATCCGTTAGGAGGATAAAAATG gyrA GTGATACTTCAGGGAGGTTTTTTAATG serS TCAATAAAAAAAGGAGTGTTTCGCATG bofA CAAGCGAAGGAGATGAGAAGATTCATG csfB GCTAACTGTACGGAGGTGGAGAAGATG xpaC ATAGACACAGGAGTCGATTATCTCATG metS ACATTCTGATTAGGAGGTTTCAAGATG gcaD AAAAGGGATATTGGAGGCCAATAAATG spoVC TATGTGACTAAGGGAGGATTCGCCATG ftsH GCTTACTGTGGGAGGAGGTAAGGAATG pabB AAAGAAAATAGAGGAATGATACAAATG rplJ CAAGAATCTACAGGAGGTGTAACCATG tufA AAAGCTCTTAAGGAGGATTTTAGAATG rpsJ TGTAGGCGAAAAGGAGGGAAAATAATG rpoA CGTTTTGAAGGAGGGTTTTAAGTAATG rplM AGATCATTTAGGAGGGGAAATTCAATG

Выравнивание сайтов связывания рибосом dnaN ACATTATCCGTTAGGAGGATAAAAATG gyrA GTGATACTTCAGGGAGGTTTTTTAATG serS TCAATAAAAAAAGGAGTGTTTCGCATG bofA CAAGCGAAGGAGATGAGAAGATTCATG csfB GCTAACTGTACGGAGGTGGAGAAGATG xpaC ATAGACACAGGAGTCGATTATCTCATG metS ACATTCTGATTAGGAGGTTTCAAGATG gcaD AAAAGGGATATTGGAGGCCAATAAATG spoVC TATGTGACTAAGGGAGGATTCGCCATG ftsH GCTTACTGTGGGAGGAGGTAAGGAATG pabB AAAGAAAATAGAGGAATGATACAAATG rplJ CAAGAATCTACAGGAGGTGTAACCATG tufA AAAGCTCTTAAGGAGGATTTTAGAATG rpsJ TGTAGGCGAAAAGGAGGGAAAATAATG rpoA CGTTTTGAAGGAGGGTTTTAAGTAATG rplM AGATCATTTAGGAGGGGAAATTCAATG

Элонгация

Терминация трансляции

трансляция - кино

Диалекты кода Генетический код не универсален, но –различия невелики –встречаются обычно в небольших геномах и геномах органелл (и у инфузорий) –затрагивают ограниченный набор семейств. –Часто увеличивается симметрия. –многие изменения затрагивают стоп-кодоны. Дополнительные аминокислоты –формилметионин –селеноцистеин –пирролизин

Селеноцистеин Во всех трех основных ветках (бактерии, археи, эукариоты) кодон UGA, затем специальная шпилечная структура (SECIS) –без SECIS UGA – стоп-кодон –несколько генов на геном (нет у растений) –в гомологичных белках соответствует цистеину (более эффективен в ферментах) Сложный механизм (специальная тРНК, сериновая тРНК-синтетаза, превращение серина в SeCys на тРНК, специальный фактор элонгации)

Выравнивание SECIS

Консенсусная структура

примеры