Wykład XI

Wykład XI

Informacja genetyczna

nie zawsze przepływa

od DNA przez RNA do

białka

W 1964r Howard Temin wykrył, że u

RNA wirusów namnażanie jest

hamowane zarówno przez inhibitory

replikacji DNA jak i przez inhibitory

transkrypcji RNA

co wskazywało że do ich namnażania

jest potrzebna i replikacja i

transkrypcja.

To nasunęło przypuszczenie, o

odwrotnym kierunku przepisywania inf

genet,

od RNA do DNA

Howard Temin and David Baltimore

independently discover reverse

transcriptase in RNA viruses.

The enzyme, reverse transcriptase,

uses single stranded RNA as a

template to synthesize a single

stranded DNA complement

With Dulbecco, Baltimore and Temin are

awarded the Nobel Prize in Medicine or

Physiology in 1975

H. Temin hipotetycznie

założył istnienie form pośrednich

w trakcie replikacji tych wirusów

i nazwał je DNA

prowirusami

oraz istnienie enzymu syntetyzującego

DNA na matrycy RNA.

Enzym ten nazwał odwrotną

transkryptazą

Czyli jest to polimeraza DNA zależna

od RNA

Po wniknieciu RNA wirusa następuje

synteza pojedynczej nici DNA na

matrycy RNA przy udziale odwrotnej

transkryptazy.

Następnie RNA ulega degradacji, a

na DNA nic komplementarna i tak

powstaje prowirus DNA.

DNA prowirus zostaje włączony do

genomu gospodarza

w procesie transkrypcji i translacji

powstaje osłonka białkowa dla

nowych cząsek wirusa,

część RNA po transkrypcji zostaje

otoczona osłonką i tak powstają

komplementarne cząsteczki nowego

wirusa.

Początkowo sądzono, że ten odwrotny

proces zachodzi tylko u wirusów RNA.

Obecnie wiadomo, że ten enzym

powszechnie występuje również u

eukariontów

i ma związek m. in. z ruchomymi

elementami w genomach -

transpozonami.

Już na początku lat 50-tych Barbara Mc

Clintok zauważyła, że pewne geny

spontanicznie włączają się lub

wyłączają

Wywnioskowała, że jest to

spowodowane przemieszczaniem

się genów i zmianą ich położenia

w chromosomach.

Nobel 1983.

Transpozony DNA

- ruchome

elementy genetyczne

–

są to sekwencje DNA, replikujące się i

wbudowujące się w różne miejsca

genomu czyli zmieniające miejsce

lokalizacji w genomie.

Są to odcinki DNA złożone z setek a

nawet tysięcy pz, które ulegają

przemieszczeniu się czyli

transpozycji.

Transpozony

mogą wywoływać znaczne zmiany w

strukturze genomów -inwersje,

delecje i duplikacje dużych odcinków

DNA.

Jeżeli wbudują się w obrębie

funkcjonalnego genu to

doprowadzają do rearanżacji

informacji genetycznej i w

konsekwencji nawet do groźnych

zmian chorobowych,

być może są jednym z głównych

źródeł zmian ewolucyjnych.

Transpozycja z pośrednictwem RNA

nazywa się

retrotranspozycją.

Są trzy etapy retrotranspozycji:

Kopia transpozonu jest

syntetyzowana w normalnym procesie

transkrypcji,

2. transkrypt (RNA) jest kopiowany na

cDNA z udziałem odwrotnej

transkryptazy, który na początku

istnieje jako niezależna cząsteczka

poza genomem.

Odwrotna transkryptaza

Często enzym ten jest kodowany

przez gen znajdujący się w obrębie

transpozonu

i podlega translacji z kopii RNA

syntetyzowanej w etapie 1.

Trzeci etap retrotranspozycji

3. Kopia DNA transpozonu włącza się do

genomu – albo do tego samego

chromosomu, który zajmuje jednostka

wyjściowa, albo do innego.

W efekcie wystąpią dwie kopie transpozonu,

w różnych miejscach genomu.

Retrotranspozony RNA =

retroelementy są cechą

charakterystyczną genomów

eukariotycznych i retrowirusów

Transpozony DNA

Wiele spośród transpozonów ma zdolność do

transpozycji bezpośrednio z DNA na DNA.

Transpozony DNA w genomach

eukariotycznych są mniej rozpowszechnione

niż retrotranspozony.

Transpozony DNA

Są powszechne u prokariota i

stanowią ważną część ich genomu.

Sugerują możliwość przekazywania

genów czyli bezpośrednie

przemieszczanie się sekwencji DNA z

genomu jednego gatunku do

drugiego.

Są dwa mechanizmy takiej

transpozycji:

-transpozycja replikacyjna:

- polega na powstaniu kopii

transpozonu,

oryginalny transpozon pozostaje na

miejscu,

jego kopia włącza się w inne miejsce

genomu

-tr. konserwatywana

(niereplikacyjna), która polega na

wycięciu elementu i wstawieniu go w

inne miejsce.

Przykład transpozycji

1. Niereplikacyjnej, 2. Replikacyjnej

U prokariota transpozony

zawierają gen dla transpozazy.

E. c

oli występują

transpozony

złożone

Zawierają na obu końcach

sekwencje powtarzalne w układzie

odwróconym IR (inverted repeats)

1 lub kilka genów na transpozazę.

Transpozony złożone stosują

konserwatywny mechanizm

transpozycji.

Transpozaza rozpoznaje

obie

sekwencje terminalne

oraz

akceptorowe na DNA biorcy i w

ich miejscu przecina nić DNA

umożliwiając włączenie

transpozonu.

Sekwencje akceptorowe=docelowe

Są to sekwencje na DNA biorcy

Rozpoznawane przez transpozazę

E. coli

9pz

Podczas wbudowywania transpozonu następuje

podwojenie sekwencji akceptorowej tak, że w efekcie

transpozon w nowym położeniu jest oflankowany przez

dwie sekwencje docelowe.

Transpozony typu Tn3

mają gen

transpozazy

i nie wymagają do transpozycji

flankujących elementów IR,

podlegają transpozycji replikacyjnej.

Trzeci typ transpozonów DNA

to-fagi zdolne do transpozycji -

są wirusami bakteryjnymi,

które podlegają transpozycji

replikacyjnej,

a która jest częścią ich cyklu

zakażającego.

PSEUDOGENY

sekwencje nukleotydów które

kodowały kiedyś funkcjonalny

produkt, ale na skutek mutacji

utraciły tę zdolność.

Pseudogeny nie posiadają promotora

oraz intronów,

na końcu 3’ jest sekwencja poliA.

Pseudogeny

powstają na drodze duplikacji genu i

uszkodzenia tej dodatkowej kopii

genu,

lub na drodze retrotranskrypcji,

czyli odwrotnej transkrypcji mRNA

danego genu i integracji do genomu.

Retropseudogeny nie posiadają

sekwencji regulatorowych.

Document Outline