Sylabus 5 (2)

BIOLOGIA MOLEKULARNA – SEMINARIUM 5
Używając mikroskopu elektronowego można w rejonach euchromatynowych zaobserwować pętle DNA ( zbud z włókna chromatynowego 30nm mają 40-100 kb długości). Pętle łączą się z matriks jądrową poprzez regiony bogate w AT, zwane:
MAR – region połączenia z matriks
SAR – region połączenia z rusztowaniem
DOMENY STRUKTURALNE – pętle DNA ( przeważnie we włóknie chromatynowym 30 nm) pomiędzy miejscami połączenia z matriks jądrową
DOMENY FUNKCJONALNE – obszar eukariotycznego DNA wokół genu lub grupy genów, wrażliwy na działanie deoksyrybonukleazy - można określić trawiąc oczyszczoną chromatynę deoksyrybonukleazą I (DNaza I) - regiony wrażliwe na działanie na działanie Nadzy I obejmują gen lub grupę genów ulegających ekspresji oraz otaczające je obszary
EFEKT POZYCYJNY – zmienność poziomu ekspresji genu, którą obserwuje się po wprowadzeniu nowego genu do chromosomu eukariotycznego( odnosi się do różnego poziomu ekspresji genu w zależności od miejsca jego wstawienia do genomu eukariotycznego)
- występuje podczas klonowania genów z użyciem eukariotycznych komórek gospodarza -sklonowany gen będzie nieaktywny, jeśli zostanie włączony w obszar chromatyny o ściśle upakowanej strukturze, lub będzie ulegał ekspresji, gdy zostanie włączony w obszar o strukturze otwartej
IZOLATOR – odcinek DNA rozgraniczający dwie domeny funkcjonalne
- sekwencja długości 1-2 kb
- mają dwie szczególne cechy związane z rolą w wyznaczaniu domen funkcjonalnych: Mają zdolność znoszenia efektu pozycyjnego ( sekwencje scs i scs’ u muszki owocowej) Utrzymują niezależność każdej domeny funkcjonalnej, zapobiegając „wymianie informacji” między sąsiednimi domenami
REGION KOTROLNY LOCUS (LCR) – sekwencja DNA, od której zależy utrzymanie domeny funkcjonalnej w aktywnej konfiguracji otwartej - mają zdolność znoszenia efektu pozycyjnego - stymulują ekspresję genów zlokalizowanych w tej samej, co one domenie funkcjonalnej
Modyfikacje histonów wpływające na ekspresję genów:
1.Acetylacja histonów – przyłączenie grupy acetylowej do lizyn w N- końcowym fragmencie każdego histonu rdzeniowego. Końce te tworzą ogony wystające z oktameru rdzeniowego nukleosomu.
- zmniejsza powinowactwo histonów do DNA
- prawdopodobnie osłabia oddziaływania między poszczególnymi nukleosomami, destabilizując strukturę włókna chromatynowego 30-nm
2. Deacetylacja histonów – usuwanie grup acetylowych z ogonów pistonowych, znosząc efekt aktywacji transkrypcji przez acetylotransferazy
3.Metylacja reszt lizenowych i argininowych w N-końcowych fragmentach histonów H3 i H4.
4. Fosforylacja reszt serynowych w N-końcowych fragmentach histonów H2A,H2B, H3 i H4
5. Ubikwitynacja reszt lizenowych na kończy C histonów H2A i H2B. Modyfikacja ta polega na przyłączeniu małego, wszechobecnego białka zwanego ubikwityną.
Podobnie jak acetylacja modyfikacje 3,4,5 wpływają na strukturę chromatyny i mają znaczący wpływ na aktywność komórki.
Przykłady:
- fosforylacja histonu H3 i histonów łącznikowych wiąże się z powstawaniem chromosomów metafazowych - ubikwitynacja histonu H2B jest częścią ogólnego mechanizmu kontroli cyklu kom.
- metyzacja lizyny -9 prowadzi do powstania miejsca wiązania dla białka HP1, które indukuje ścisłe upakowanie chromatyny i wycisza ekspresję genu
Metylacja DNA Występuje u Eukaryota Polega na przekształcaniu cytozyny (znajdującej się w chromosomowym DNA)w 5-metylocytozynę poprzez przyłączenie grupy metylowej Metylotransferazy DNA- enzymy przeprowadzające metylację Miejsca metylacji nie są przypadkowe (metylowane są cytozyny wchodzące w skład sekwencji 5’-CG-3’ a u roślin 5’-CNG-3’
Wyróżnia się dwa rodzaje metylacji: Metylacja zachowawcza – po replikacja DNA odpowiada za przyłączanie grup metylowych do nowo zsyntetyzowanej nici DNA w miejscach komplementarnych do miejsc etylowanych w sieci rodzicielskiej.
- dwie potomne cząsteczki DNA są metylowane w taki sam sposób, jak cząsteczka rodzicielska
- wzór metylacji może być dziedziczony po podziale komórki Metylacja de novo – w wyniku której grupy metylowe są przyłączane w całkowicie nowych miejscach
- zmienia się wzór metylacji konkretnych fragmentów genomu
Dnmt1- metylotransferaza DNA 1; odpowiada za metylację zachowawczą;
Dnmt3a i Dnmt3b- przeprowadzają metylację de novo;
WPŁYW METYLACJI NA EKSPRESJĘ GENÓW:
Deacetylacja- usuwanie grup acetylowych z ogonów histonowych, znosząc efekt aktywacji transkrypcji przez acetylotransferazy; Enzymy, które tego dokonują to deacetylazy histonów- HDAC;
Budują one kompleksy:
Sin3- kompleks składający się z7 białek deacetylaz HDAC1i HDAC2 oraz innych białek;
NuRD- kompleks białkowy, w którego skład także wchodzą białka HDAC1i HDAC2;
WYSPY CpG- sekwencje o długości 1kb, w których zawartość GC jest większa od przeciętnej dla całego genomu. 40-50% genów jest związana z położ...