Struktura a funkce biomakromolekul

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Struktura a funkce biomakromolekul"

Emilie Vítková
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL 7. Interakce DNA/RNA - protein Ivo Frébort

2 Interakce DNA/RNA - proteiny v buňce

3 Základní dogma molekulární biologie

4 Replikace DNA v E. coli

5 DNA polymerasa a replikace Směr replikace 5' 3' Enzym DNA polymerasa E. coli Pol I (928 aminokyselin, 109 kda) monomer - funkce: opravy a spojování DNA E. coli Pol III (10 podjednotek) - funkce: vlastní replikace Kruhový genom - jeden počátek replikace

6 DNA polymerasa u E. coli Pol III Pol I

7 DNA replikace u eukaryot Mechanimus podobný E. coli, ale složitější Lidská buňka: 6 mld bp, diploidní genom, 23 chromosomů Počátky replikace: 1 na kbp DNA Pol a b 4 podjednotky (replikace do 200 b), ne 3'-exonucleasa DNA Pol g - mitochondrie DNA Pol d neomezená replikace, 3'- exonucleasová aktivita, proliferating cell nuclear antigen (PCNA), obdoba prokaryotní Pol III DNA Pol e vysoká účinnost replikace, neobsahuje PCNA

8 Replikace DNA u eukaryot

9 Základní dogma molekulární biologie

10 Transkripce u prokaryot

11 Transkripce u prokaryot Jediná RNA polymerasa E.coli: RNA polymerasa (465 kda): podjednotky 2, 1 b, 1 b', 1 - b' se váže na DNA - b váže NTPs a interaguje s - rozpoznává sekvenci promoteru na DNA - je důležitá pro stabilitu struktury a interakci s regulačními proteiny

12 E. coli RNA polymerasa

13 Lac operon u E. coli Negativní kontrola Positivní kontrola

14 Vazba lac represoru na DNA

15 Catabolite Activator Protein (CAP) Positivní kontrola lac operonu CAP je dimer 2 x 22.5 kda N-konec váže camp; C-konec váže DNA Vazba CAP-(cAMP) 2 na DNA pomáhá vytvořit transkripční komplex

16 Vazba CAP a RNA Pol do oblasti lac promoteru

17 Vazba CAP-(cAMP) 2 na DNA

18 Transkripce u eukaryot RNA Pol I transkripce rrna genů RNA Pol II transkripce mrna RNA Pol III transkripce převážně trna genů Velké multimerní proteiny ( kda) Obsahují 2 velké podjednotky podobné b a b' u E. coli RNA Pol podobné katalytické místo Interagují s promoterem prostřednictvím transkripčních faktorů Transcripční faktory rozpoznávají a iniciují transkripci na specifických promoterech Některé transkripční faktory (TFIIIA a TFIIIC) se vážou do sekvencí uvnitř kódující oblasti genu

20 Transkripční komplex u kvasinek

22 Strukturní motivy regulačních proteinů Základním předpokladem kontaktu jsou interakce mezi residui proteinu a nukleovými bázemi na dvojšroubovici DNA Většina kontaktů probíhá ve velkém zářezu DNA 80% regulačních proteinů lze zařadit do jedné z těchto skupin: helix-otočka-helix (HTH), zinkové prsty (Zn-finger) a leucinové zipy (bzip) Tyto proteiny obsahují doménu vázající se na DNA a kromě ní ještě většinou další doménu interagující s jinými proteiny

23 DNA velký a malý zářez

24 -Helixy a DNA Typickou vlastností proteinů interagujících s DNA je přítomnost -helikálních segmentů, které přesně zapadají do velkého zářezu ve struktuře B-formy DNA Průměr -helixu je 1.2 nm Velký zářez DNA je 1.2 nm široký a od 0.6 do 0.8 nm hluboký Proteiny jsou schopny rozpoznat specifická místa (sekvence) na DNA

25 Helix-otočka-helix proteiny Jako první objeveny u prokaryot E. coli catabolite activator protein (CAP) Váží se jako dimery do symetrických míst na DNA Obsahují dva -helixy oddělené b-otočkou C-koncový helix zapadá do velkého zářezu DNA; N-koncový helix je stabilizován hydrofobní interakcí s C-koncovým helixem

26 Vazba Helix-Turn-Helix proteinu na DNA

27 Vazba CAP dimeru na DNA

28 Zn-Finger proteiny Jako první objeven TFIIIA u žáby Xenopus laevis Prokázány ve všech organismech Třída C 2 H 2 : domény Cys-x 2 -Cys a His-x 3 -His oddělené 7-8 aminokyselinami - tvoří složené b-vlákno a -helix který zapadá do velkého zářezu DNA Třída C x : 2 domény, každá tvořená 4-6 Cys (ligandy Zn) a -helixem - jeden -helix rozpoznává specifické místo na DNA a druhý ho stabilizuje hydrofobní interakcí

29 Vazba Zn-finger proteinů na DNA Cx C 2 H 2

30 Leucinové zipy První objeven C/EBP z jádra buněk krysích jater Prokázány u všech organismů Charakteristické vlastnosti: sekvence 28-residuí s Leu v každé 7. pozici a "bazický region" Amphiphatický - helix, dimer Basický region rozpoznává specifickou sekvenci DNA, vytvořen párem - helixů, které obalují velký zářez na DNA

31 Leucinový zip amphiphatický helix

32 Leucinový zip schematická struktura dimeru

33 Vazba Leucinového zipu na DNA

Podobné dokumenty

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ

Základy molekulární biologie KBC/MBIOZ Mária Čudejková 2. Transkripce genu a její regulace Transkripce genetické informace z DNA na RNA Transkripce dvou genů zachycená na snímku z elektronového mikroskopu.