04.01.2011
Upakowanie DNA
· Strukturę upakowania poznano w latach ’80-tych
· Struktura zależna od białek
· Oprócz DNA prokariotów występują plazmidy (np. u E. Coli)
· Nie znane konkretne białka pakujące DNA
· Długośc DNA u E. Coli jest większa niż u bakteriofaga T2
· Nukleoid=chromosom bakteryjny
· Długie cząsteczki DNA(RNA) muszą być upakowane w niewielkiej przestrzeni
· 1 para zasad = 660 Daltonba -> ciężar molekularny
· Wirusy są organizmami w miarę nie żywymi, w przeciwieństwie do organizmów eukariotycznych
· Organizmy zawierają dużo nadmiarowego DNA, kiedyś uznawano je za DNA śmieciowe, jednak ostatnio okazało się iż pełnią w organizmie pewne funkcje
· Rośliny są często poliploidalne dlatego ich liczba par zasad i średnia długość chromosomu są często niezwykle wysokie i długie
· W przypadku zwierząt poliploidalność jest zazwyczaj letalna, często powiązane z chorobami
· Łososie i pstrągi są poliploidamia
· Formy DNA:
o Liniowa
o Zrelaksowana
o Zwinięta (na skutek działalności białek)
o Skręty DNA są przeciwne do RNA
· Mitochondrialne DNA
o Koliste
o Może również występować w formie liniowej jednolitej (u orzęsków)
o Ulega upakowaniu
o Działanie jest cechą indywidulaną dla każdego gatunku
o Stopień upakowania podobny jak u bakterii
o Wielkośc genomów wacha się od 6000 do 2 000 000
o
· Chloroplastowe DNA
o Pierwotnie zawierały tysiące genów
o W trakcie ewolucji ilość genów uległa redukcji do kilkudziesięciu
· Chromosomy u eukariotów
o Od 1 do nawet 1000
o Najkrótsze i najlepiej widoczne w chromosomach metafazowych
o Wielkość chromosomów jest przypadkowa
· Genom jądrowy człowieka
o Zawiera 24 elementy
o Podzielone na 4 grupy (a, b, c, d)
o Najmniejszy chromosom u ludzi to 21-szy
o Liczba chromosomów nie ma nic wspólnego z organizacją, jedynie pomaga w klasyfikacji
· Trzy typy chromatyny w chromosomie eukariotycznym
o Euchromatyna (chromatyna aktywna)
o Centromerowa chromatyna
o Heterohromatyna – czasowo może stawać się euchromatyną (być aktywna)
· Skład chromatyny
o DNA
o RNA
o Białka histonowe i nie histonowe
o Nonchromatin nuclear constitutiens
· Białka histonowe
o Budują strukturę
o Występują w jednakowych proporcjach
o Występuje 5 typów
§ H1 – bogaty w lizynę
§ , h2a, h2b – średnio bogate w lizynę
§ , h3, h4 – średnio bogate w argoninę
o Bogate w lizynę lub argoninę
o Wiałka wysoce konserwowane
o Mutacje w histonach prowadzą do zaburzeń w strukturze
o Struktury typów histonów są podobne
· Mutacje przypadkowe
· Struktura nukleosomalna chromosomu eukariotycznego
o Podwójny noblista odkrył te strukturę
o Są powtarzalne
o 1.6 nawinięcia DNA na histon
o Pełny histon zawiera histon H1 na zewnątrz – odpowiada za dalsze upakowanie DNA
o „ogonki” histonów głównych pozwalają się komunikować z białkami zewnętrznymi (przyłączenie grupy metylowej powoduje kondensację i przejście w stan chromatyny nie aktywnej; przyłączenie grupy acetylenowej powoduje rozluźnienie struktury i umożliwia transkrypcję)
· Nukleosom
o Podstawowa struktura chromatyny
§ Oktomer złożony z 2 histonów H2A, H2B, H3 i H4
§ Około 147 nukleotydów nawiniętych jest na nukleosom
§ Wraz z łącznikowym DNA jeden nukleosom zawiera ok. 200 nukleotydów
§ Histon H1 jest jedynym występującymn na zewnątrz
o Występują białka niehistonowe
o Ten sam odcinek DNA może być raz nawinięty na rdzeń nukleosomu lub znajdować się w części łącznikowej
o Dołącznie białka niehistonowego do DNA uniemożliwia przyłączenie nukleosomu – jednocześnie określa miejsce przyłączenia kolejnego nukleosomu
o Sekwencje podatne na zaginanie i odwracanie
· Histon H1 promuje powstanie struktury solenoidu
· Nukleosomy odgrywają aktywną rolę w transkrypcji, reperacji DNA, mitozie i „wyciszaniu genów”
o Są modyfikowane na drodze
§ Acetylacji
§ Deacetylacji
§ Metylacji
· Struktura solenoidu
o Podstawowa średnica chromatyny to 30nm
o Występuje w formie:
§ Zwartej
§ Luźnej
§ Mieszanej (???)
· 5 stopni upakowania struktury chromatyny do chromosomu (chromosom metafazowy)
· Stopnie upakowania chromatyny
o Nukleosomy
o Solenoid
o Pętle solenoidu (supersolenoid)
o Całość odbywa się przy udziale białek
· Organizacja genomów eukariota
o Domeny chromatynowe
§ Odcinki połączone z podstawą białkową (tzw. matriks) na odcinku bogatym w AT
§ Główna fgrakcja matrix w dzialących się komórkach to topoizomeraza II
§ Główna frakcja matrix w komórkach nie dzielących się
· Dynamiczna struktura chromatyny oddziałuje na ekspresję informacji genetycznej
· Nukleosomalna struktura chromatyny może być mniej lub bardziej zwarta
o Struktura A – nukleosomy ułożone regularnie
o Struktura B – nukleosomy są rozsunięte
· Upakowanie chromatyny w jądrze interfazowym
o Euchromatyna – chromatyna aktywna transkrypcyjnie, o zredukowanym stopniu upakowania
§ Redukcja upakowania dotyczy nie tylko genów ulegających transkrypcji, ale rozciąga się poza obszat genu na całą pętlę
§ Histon H1 słabiej oddziałuje z rdzeniem nukleosomu
§ Histony H3 i H4 ulegają acetylacji na swoich N-końcowych odcinkach
§ DNA w obrębie euchromatyny jest demetylowana
§ Acetylacja jest częstsza w elementach ruchomych
§ Do acetylacji, metylacji i fozforyzacji są wykorzystywane enzymy
o Heterohromatyna – chromatyna nie aktywna transkrypcyjnie o silnej kondensacji
§ Histony
· Najwięcej mitochondriów mają komórki jajowe
· Komórki mięśni zawierają znacznie więcej mitochondriów niż inne komórki
· Struktura chromosomu mitotycznego złożona z rusztowania białkowego
· Różnej modele upakowania solenoidu
· Centromery
o Konstrukcyjny fragment chromosomu
o Niezbędny dla prawidłowej segregacji podczas mitozy i mejozy
o Ze względu na położenie centromeru, dzieli się chromosomy na kilka typów
§ Metacentryczny
§ Submetacentryczny
§ Akrocentryczny
§ Telocentryczny
· Chromosomy poiliteniczne (wyizolowane ze śninianek larw Drosophila)
o Tworzą biwalenty’
o Składają się z 1000-5000 chromatyd
o Prążek obejmuje ok 107 pz (par zasad)
· Chromosomy polteniczne
· „pufy” – miejsca aktywne transkrypcyjnie
· ...
paulinka88x