Struktura a funkce biomakromolekul

Transkript

1 Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL 6. Struktura nukleových kyselin Ivo Frébort

2 Struktura nukleových kyselin Primární struktura: sekvence nukleotidů Sekundární struktura: vzájemná poloha nukleotidů Terciární struktura: chromatin ribosom spliceosom

3 DNA a RNA

4 Dvoušroubovice DNA

5 DNA

6 DNA velký a malý zářez

7 Struktury A, B a Z-DNA A: pravotočivá, krátká a široká, 2.3 Å, 11 bp na otočku - dehydrovaná DNA) B: pravotočivá, delší a tenčí, 3.32 Å, 10 bp na otočku - nejčastější struktura in vivo Z: levotočivá, dlouhá a tenká, 3.8 Å, 12 bp na otočku - bez zářezů

8 Struktury DNA

9 Sekundární struktury DNA Bakteriální genom kruhový, kruhové plasmidy Eukaryotní genom lineární chromosomy DNA obsahuje občas více (positivní) či méně (negativní) než 10 bp na otočku supercoil (nadšroubovice) Enzymy topoisomerasy a gyrasy mohou mohou vytvářet nebo odstraňovat supercoil Křížové formy palindromické úseky DNA

10 Supercoiling

11 Gyrasa

12 Křížové formy palindromická DNA

13 Tvorba struktur s proteiny

14 Terciární struktura eukaryotního chromosomu Celková délka lidské DNA ~2 metry! Jádro buňky 5 mikrometrů v průměru Komprese 100,000! Nukleosomy a helikální vlákna

15 Úrovně struktury DNA ve chromatinu

16 Histony Hlavní složky chromatinu - malé proteiny kda, velmi bazické (Lys, Arg) neutralizace DNA kyseliny - tvorba struktury s DNA vyžaduje chaperon nucleoplasmin 5 typů histonů: H1 H2A H2B H3 H4 Svorka pro DNA namotanou kolem nukleosomů Každý 2x v jádře nukleosomu, dohromady tvoří oktamer H4: Vysoce mezidruhově konzervovaná struktura (98% identity mezi krávou a hrachem) ~ 1% změny během 600 millionů let evoluce H3: Vysoká identita (97%)

17 dsdna je 2 x otočena kolem histonů Histony dsdna

18 Nukleosom - V přítomnosti H1, bp DNA obtočeno kolem nukleosomu - Když H1 odstraněn, ~146 bp Histon H1 - Pomáhá přidržovat DNA obtočenou kolem nukleosomu - Účastní se tvorby vyšších struktur chromatinu

19 Úloha histonu H1 ve struktuře chromatinu

20 30 nm vlákno DNA Histony

21 Skládání chromatinu WEAVER: FIG

22 Úrovně struktury DNA ve chromatinu

23 Chromosom

24 Struktura ribosomu E. coli - 25 nm průměr, 2520 kda, velká (50S, 1590 kda) a malá podjednotka (30S, 930 kda) Ribosomy cca 2/3 RNA ribosomů v buňce, 20% hmotnosti Struktury byly určeny rentgenokrystalografií a kryo-elektronovou mikroskopií Významné sekundární struktury rrna (dvojšroubovice, smyčky)

25 Prokaryotní vs. eukaryotní ribosom Zdroj ribosomu Celý ribosom Malá podjednotka Velká podjednotka E. coli 70S 30S 16S RNA 21 proteinů 50S 23S & 5S RNAs 31 proteinů Krysa 80S 40S 18S RNA 33 proteinů 60S 28S, 5.8S, &5S RNAs 49 proteinů

26 Ribosom z Escherichia coli

27 Struktura ribosomu z E. coli

28 Struktura trna

29 Struktura ribosomu z E. coli large subunit trna EF-G small subunit mrna location

30 Malá podjednotka ribosomu z E. coli 30S ribosomal subunit PDB 1FJF spacefill display ribbons Small ribosomal subunit of a thermophilic bacterium: rrna in monochrome; proteins in varied colors.

31 Velká podjednotka ribosomu z E. coli PDB 1FFK Large Ribosome Subunit "Crown" view with RNAs blue, in spacefill; proteins red, as backbone.

32 Aktivní místo ribosomu peptidový kanálek small subunit large subunit Sec61 channel path of nascent protein

33 Struktura velké podjednotky ribosomu z E. coli a mechanismus translace

34 Aktivní místo ribosomu ribozym Ve struktuře nejsou žádné proteiny poblíž aktivního místa!!!

35 Peptidyl transferasa 23S rrna Acidobazická katalýza, specifický adenosin působí jako silná báze

36 Struktura spliceosomu Small nuclear ribonucleoprotein particles (snrnps, "snurps ) sestřih genů Malá RNA ( bazí) a 10 různých proteinů (některé společné, některé specifické) snrnps a pre-mrna tvoří spliceosom Spliceosom má velikost podobnou ribosomu a jeho vytvoření vyžaduje ATP snornps sestřih rrna (trna) - jadérko

37 Reakce a struktura spliceosomu

38 Dosavadní poznatky o struktuře spliceosomu