DNA replikatsiooni alguspunkt ja replikon Kaheahelise DNA lahti harutamine toimub replikatsiooni alguspunktist (origin). Tekib replikatsioonisilm, mille mõlemasse otsa moodustub Y-kujuline struktuur, mida nimetatakse replikatsioonikahvliks. Replikon on replitseerunud DNA-segment, mis on lähtunud ühest alguspunktist. DNA replikatsioonikahvel liigub mõlemas suunas. Tekib 2 tütar-DNA molekuli. Eukarüootse raku kromosoomil on palju replikatsiooni alguspunkte ja replikone. Replikatsioonikahvli liikumine DNA süntees alati 5’-˃ 3’ suunaline. See tähendab, et: ühte, see on liiderahelat, saab pikendada jätkuvalt teist, see on viivisahelat saab pikendada RNA primerite ja spetsiaalse ensüümi, praimaasi, abil Sünteesi tagajärjel tekivad viivisahelal lühikesed DNA fragmendid, mida nimetatakse Okazaki fragmentideks. Viivisahela sünteesimine DNA praimaas sünteesib DNA järjestuse pealt lühikese RNA praimeri
lahti 3 5 ` ` Klaambri laadur 5 ` Inimese rakutuumas sünteesitakse juhtiv ja mahajääv ahel Pol ja Pol abil ning mitokondris Pol abil. keerab ahela lahti. Juhtivalt ahelalt liigub replikatsiooni kahvel 3'-5' suunas. See võimaldab komplementaarse ahela sünteesi 5'-3' suunas. Mahajääval ahelal liigub replikatsioonikahvel 5'-3' suunas, mistõttu ei saa mahajäävat ahelat replikatsioonikahvli liikumise suunas pidevalt sünteesida. Mahajääv ahel sünteesitakse katkendlikult - fragmentide kaupa. * DNA fragmentide süntees mahajääval õlal Mahajääv ahel on DNA kaksikheeliksi ahel, millel replikatsioonikahvel liigub 5'-3' suunas. Selle tõttu ei saa mahajäävat ahelat replikatsioonikahvli liikumise suunas pidevalt sünteesida. Mahajääv ahel sünteesitakse fragmentide kaupa. Algsele DNA ahelale liidetakse RNA praimer ning uut ahelat sünteesitakse vastupidiselt
ning liidab pidevalt ka uusi nukleotiide. Kasutatavaks polümeraasiks on DNA polümeraas III (DNA Pol III) prokarüootides ning (ilmselt) Pol pärmis.[6][7] Inimese rakutuumas sünteesitakse juhtiv ja mahajääv ahel Pol ja Pol abil ning mitokondris Pol abil. Eritingimustel võib Pol asendada Pol 'd.[8] Mahajääv ahel Mahajääv ahel on DNA kaksikheeliksi ahel, millel replikatsioonikahvel liigub 5'-3' suunas. Selle tõttu ei saa mahajäävat ahelat replikatsioonikahvli liikumise suunas pidevalt sünteesida (DNA polümeraas sünteesib uut ahelat ainult 5'-3' suunas). Mahajääv ahel sünteesitakse fragmentide kaupa. Algsele DNA ahelale liidetakse RNA praimer ning uut ahelat sünteesitakse vastupidiselt replikatsioonikahvli liikumise suunale. Praimer eemaldatakse (prokarüootides DNA polümeraas I poolt) ning RNA molekulid asendatakse DNA molekulidega. Toimub uue RNA praimeri liitumine ning järgmise fragmendi süntees
KONSERVATIIVNE MUDEL: algselt kaksikheeliksilt sünteesitakse uus; ühes DNA molekulis on koos vanad ja teises uued ahelad 30 DISPERSIIVNE MUDEL: mõlemas DNA molekulis sisaldavad DNA ahelad segu vanadest ja uuesti sünteesitud lõikudest 50. DNA replikatsiooni initsiatsiooni mehhanism. DNA replikatsioon algab oriC järjestustelt, kus esmalt moodustub DNA ahelate lokaalsel lahkuminekul replikatsioonikahvel. Toimub DNA ahelate lahtikeerdumine ja praimeri süntees. DNA replikatsioonikahvli avamine toimub A-T rikastest regioonidest initsiaatorvalgu DnaA toimel. Järgnevalt toimub DnaA-valkude kooperatiivne liitumine, moodustub 20-40 polüpeptiidist koosnev valguline kompleks, mille ümber seondub oriC piirkond. ATP juuresolekul toimub avatud kompleksi moodustumine. Ahelate lahknemine algab kolme tandeemse 13bp oriC kordusjärjestuste piirkonnas ja levib seni, kuni on avanenud kogu 13bp korduste piirkond. DnaB helikaas ja DnaC moodustavad denatureerunud DNA-ga prepraimingkompleksi
ATP juuresolekul toimub avatud kompleksi moodustumine, kusjuures DNA ahelate lahtikeerdumine algab kõige parempoolsemast 13-meerist. Seejärel moodustavad DnaB ja DnaC denatureerunud DNA-ga prepraimingkompleksi. SSB (üksikahelalise DNA-ga seonduv valk) ja güraasi juuresolekul jätkub DNA ahelate lahtikeerdumine 71 mõlemas suunas. Järgneb praimeri süntees DnaG poolt, DNA polümeraas III moodustab replikatsioonikahvli ning edasi toimub oriC-st lähtuv tütarmolekulide süntees mõlemas suunas. Limiteeriv faktor DNA replikatsiooni initsiatsioonil. GATC saitide metülatsioon oriC regioonis Bakteri DNA-s on A nukleotiid GATC järjestustes Dam metülaasi poolt metüleeritud. DNA replikatsiooni käigus jääb sünteesitud tütarahel mõneks minutiks metüleerimata. DnaA seondub ainult metüleeritud DNA- ga. oriC regioonis jäävad GATC saidid metüleerimata pikemaks ajaks kui mujal (30-40% rakutsükli ajast).
ühe geeni transkript, determineerides rohkem kui ühe polüpeptiidi sünteesi Bakterite mRNA puhul pole vajalik processing – mittekodeeritavate RNA lõikude eemaldamine 7. Mille poolest erineb bakteriaalne translatsioon eukarüoodi translatsioonist? !!!! 1. Etapp: REPLIKATSIOON – on uue DNA molekuli süntees in vivo. Kompleks, mis koosneb enam kui 30st ensüümist sh: DNA helikaas – lahutab kaksikahela ja moodustab replikatsioonikahvli (osa DNA-st on üheahelaline, osa kaksikahel) Primaas on RNA polümeraas, mis algatab DNA sünteesi, sünteesides RNA praimeri Replikatsiooni viivad läbi DNA polümeraasid Okazaki fragmendid ühendab ligaas Valgud, mis tekitavad kaksikheeliksi Replikatsioon on semikonservatiivne – mõlemad ahelad on maatriksis, kummalegi vanale ahelale sünteesitakse vastavalt komplementaarsus-printsiibile uus ahel kõrvale
replikatsioonimull. Replikatsioon toimub mõlemas suunas seni kui eri replikonidest alanud süntees saab kokku Bakterite rõngaskromosoomis on kindel koht, kust replikatsioon algab (origin). Replikatsioon algab korraga mõlemas suunas ning kestab kuni valmib terve uus kromosoom Initatsioonvalgud- tunnevad origin-punkti Topoisomeraas-avab konformatsiooni Helikaas- lahutab kaksikahela (lõhub H sidemed) ja mood. Replikatsioonikahvli Single Strand Binding Protein (SSB valgud)- kaitsevad avatud ahelat Primaasid- algatavad sünteesi DNA polümeraas III- vastavalt komplementaarusele sünteesib matriitsahelat 5´3´ RNA polümeraas- sünteesib mahajäävale ahelale praimeri. Praimerit pikedab DNA polümeraas III- tekivad Okazaki fragmendid. DNA polümeraas I- lagundab RNA praimeri ja asendab DNA-ga DNA- polümeraas- viib läbi replikatsiooni Ligaas- ühendab Okazaki fragmendid
algab; prokarüootide DNA-l on üks alguspunkt, eukarüootides igal kromosoomil mitu (arv sõltub liigist, rakutüübist ja arengustaadiumist), neil algab mitmest kohtadest, kuna muidu kestaks protsess liiga kaua 5. Väga kontrollitud protsess – vastutusrikas, et ei oleks rohkem kui 1 paljunemine 6. Semikonservatiivne – repl. käigus lahutatakse paljundatava DNA ahelad ning mõlemale sünteesitakse juurde uus komplementaarne ahel (uus ja vana ahel) 14. DNA replikatsioonikahvli struktuur: põhikomponendid Juhtivat ahelat sünteesitakse ühe pideva lõiguna Mahajääva e viivisahela süntees toimub 200bp lõikudena (okazaki fragmendid) Repl. Algab replikatsiooni alguspunktidest (eukarüootides mitu, pro’des üksainus) 1) Helikaas liigub piki liiderahelat ja keerab II ahela katki 2) Primaas sünteesib praimeri 3) DNA polümeraas kinnitub praimerile ja lisab nukleotiide ainult ahela 3’ otsa, nad
Replikatsiooni kiirus on transkriptsiooni kiirusest ligikaudu 20 korda suurem. Seega peaksid RNA-d ja DNA-d sünteesivad ensüümkompleksid omavahel kokku põrkuma. Eelistatult toimuvad replikatsioon ja transkriptsioon samasuunaliselt. Kui replikatsioonikahvel jõuab järele RNA polümeraasile, pühib ta selle teelt ning liigub edasi. Promootorilt toimub uus transkriptsiooni initsiatsioon. Kui replikatsioon ja transkriptsioon toimuvad vastassuunaliselt, on replikatsioonikahvli liikumine tugevasti pidurdatud ning ka sel juhul toimub RNA polümeraasi kõrvaldamine DNA ahelalt. Lisaks, kui replikatsioon ja transkriptsioon toimuvad vastassuunaliselet ning replikatsioon toimub operoni lõpust promootori suunas, on transkriptsioon inhibeeritud kogu selle aja vältel, mis kulub operoni replitseerumiseks. Seega on geenide avaldumise seisukohalt väga oluline, kas neid transkribeeritakse replikatsioonikahvli liikumisega samas suunas või sellele vastu
Topoisomeerid teevad ahelatesse ajutisi katkeid, et soodustada DNA-ahelate lahtikeerdumist. Mahajääv ahel on DNA replikatsioonikompleksis linguna kaasas. 53. Võrrelge bakteri ja eukarüoodi kromosoomide replikatsiooni. Eukarüoodil: DNA süntees toimub ainult rakutsükli ühel etapil (S faasis) ja algab paljudest kohtades korraga. Juhtiva ja mahajääva ahela sünteesiks on 2 erinevat DNA polümeraasi. DNA on koos histoonidega nukleosoomideks organiseeritud: replikatsioonikahvli läbiminekul jaotub nukleosoom ajutiselt kaheks alaosaks. Kromosoomid on lineaarsed DNA molekulid ja nende otstest lühenemist kaitsevad telomeerid. Kui neid poleks, siis mahajääv ahel lüheneks pidevalt RNA praimeri kõrvaldamise tõttu mahajääv ahel on aga järgmises replikatsioonis matriits ning kromosoom lüheneks pidevalt. 54. DNA replikatsiooni veereva ratta mudel. Milliste DNA molekulide replikatsiooni puhul seda on kirjeldatud?
bakterid poolduvad kiiremini. Eukarüootide DNA on suurem kui bakteritel ja seetõttu on neil palju replikatsiooni alguspunkte. ERIPÄRAD: 1) DNA süntees toimub ainult rakutsükli ühel etapil ja algab paljudest kohtadest korraga; 2)juhtiva ja mahajääva ahela sünteesik on 2 erinevat DNA polümeraasi; 3)eukarüootne DNA on koos histoonidega nukleosoomideks organiseeritud: replikatsioonikahvli läbiminekul jaotub nukleosoom ajutiselt kaheks alaosaks; 4)kromosoomid on lineaarsed DNA molekulid ja nende otstest lühenemist kaitsevad telomeerid. 54. DNA replikatsiooni veereva ratta mudel. Milliste DNA molekulide replikatsiooni puhul seda on kirjeldatud? Replitseeruvad rõngaskromosoomid. Paljude viiruste genoomi replikatsioon; geneetilise informatsiooni ülekanne rakust rakku bakterite
pinge välja lasta). Kõrvaldab superspiraale ja soodustab DNA kaksikahela lahtikeerdumist. 16. Mis on replikon? Replikon on replitseerunud DNA-segment, mis on lähtunud ühest alguspunktist (koht, mis on läbi teinud replikatsiooni ehk koht, kust algab kaksikahelalise DNA lahtiharutamine). Hiljem liidetakse kõik replikonid tagasi kokku. Replikatsiooni ajal on inimese kromosoomides kuni 10 000 replikoni. 17. Kirjelda replikatsioonikahvli liikumist Struktuur, mis moodustub sünteesilookuse juures, kus kaheahelaline DNA läheb üle üheahelaliseks, kannab nimetust replikatsioonikahvel. Replikatsioonikahvel liigub ahela sünteesiga samas suunas, alati suunaga 5’-3’ ehk nukleotiide lisatakse ainult kasvava ahela 5’ otsa. Replikatsioonikahvli ette tekib positiivne superspiraal, kahvli taha tekib negatiivne superspiraal. DNA süntees alati 5’ – 3’ suunaline. See tähendab, et :
Z - vasakulepöörduv - 12 bp - 1,8 nm Elusrakus DNA molekulid tavaliselt B-konformatsioonis. Kui DNA satub kõrge soolsusega keskkonda või ta on osaliselt dehüdreeritud, moodustub A-konformatsioon. Z-DNA tekkimist soodustavad tsütosiini metüleerimine ning DNA negatiivne superspiralisatsioon. Kromosomaalne DNA on negatiivselt superspiraliseeritud. Negatiivseid superspiraale toob DNA molekuli DNA güraas. Negatiivne superspiralisatsioon soodustab liikuva replikatsioonikahvli ees olles DNA ahelate lahtikeerdumist. Vaba ahela vastassuunaline roteerumine viib negatiivse superspiralisatsiooni tekkele. Negatiivse superspiralisatsiooni puhul on DNA ahelad teineteisest rohkem lahti keerdunud ning võivad isegi eralduda. DNA negatiivsel superspiralisatsioonil on palju bioloogilisi funktsioone seoses DNA replikatsiooniga, rekombinatsiooniga, geenide avaldumise regulatsiooniga. Superspiralisatsioonile eelnevad 1- või 2-ahelalised katked
See võimaldab komplementaarse ahela sünteesi 5’-3’ suunas. Juhtival ahelal "loeb" DNA polümeraas DNAd pidevalt ning liidab pidevalt ka uusi nukleotiide. Mahajääv ahel on DNA kaksikheeliksi ahel, millel replikatsioonikahvel liigub 5’-3’ suunas. (DNA polümeraas sünteesib uut ahelat ainult 5’-3’ suunas). Mahajääv ahel sünteesitakse fragmentide kaupa. Algsele DNA ahelale liidetakse RNA praimer ning uut ahelat sünteesitakse vastupidiselt replikatsioonikahvli liikumise suunale. Praimer eemaldatakse ning RNA molekulid asendatakse DNA molekulidega. Toimub uue RNA praimeri liitumine ning järgmise fragmendi süntees. Neid lõike nimetatakse Okazaki fragmentideks ning need liidetakse DNA ligaasi poolt, et saada terviklik DNA ahel. 4 Eukarüootides on DNA replikatsioon kontrollitud rakutsükli poolt. Rakk läbib kasvamisel ja
ATP juuresolekul toimub avatud kompleksi moodustumine, kusjuures DNA ahelate lahtikeerdumine algab kõige parempoolsemast 13-meerist. Seejärel moodustavad DnaB helikaas ja DnaC denatureerunud DNA-ga prepraimingkompleksi. SSB (üksikahelalise DNA-ga seonduv valk) ja güraasi (topoisomeraas II) juuresolekul jätkub DNA ahelate lahtikeerdumine mõlemas suunas. Järgneb praimeri süntees primaasi DnaG poolt, DNA polümeraas III moodustab replikatsioonikahvli ning edasi toimub oriC-st lähtuv tütarmolekulide süntees mõlemas suunas. DNA ahelate lahtikeeramisel osalevad valgud 1. DNA helikaas keerab DNA ahelaid lahti, kasutades ATP energiat. Bakteris E. coli toimub DNA replikatsioon kiirusega 30000 nukleotiidi minutis. Seega peavad DNA ahelad lahti keerduma kiirusega 3000 pööret minutis. E. coli põhiline DNA helikaas on DnaB. 2. Üksikahelalise DNA-ga seonduvad SSB valgud (single-strand DNA-binding proteins) ei lase
ATP juuresolekul toimub avatud kompleksi moodustumine, kusjuures DNA ahelate lahtikeerdumine algab kõige parempoolsemast 13-meerist. Seejärel moodustavad DnaB helikaas ja DnaC denatureerunud DNA-ga prepraimingkompleksi. SSB (üksikahelalise DNA-ga seonduv valk) ja güraasi (topoisomeraas II) juuresolekul jätkub DNA ahelate lahtikeerdumine mõlemas suunas. Järgneb praimeri süntees primaasi DnaG poolt, DNA polümeraas III moodustab replikatsioonikahvli ning edasi toimub oriC-st lähtuv tütarmolekulide süntees mõlemas suunas. DNA ahelate lahtikeeramisel osalevad valgud 1. DNA helikaas keerab DNA ahelaid lahti, kasutades ATP energiat. Bakteris E. coli toimub DNA replikatsioon kiirusega 30000 nukleotiidi minutis. Seega peavad DNA ahelad lahti keerduma kiirusega 3000 pööret minutis. E. coli põhiline DNA helikaas on DnaB. 2. Üksikahelalise DNA-ga seonduvad SSB valgud (single-strand DNA-binding proteins) ei lase
toimub rekombinatsioon. 1. etapp: - sünteesida puuduvad DNA osad. - DNA süntees toimub nii rekombinatsioonil, reparatsioonil kui ka replikatsioonil 2. etapp: - RuvAB kompleks seondub Holliday ühendusega. - RuvB helikaas moodustab heksameerseid komplekse. RecBCD puhul sarnane olukord. Kui E. coli rakku satub hii saitidega DNA, siis ei jää RecBCD kompleks sinna pidama ja see kompleks lagundab selle DNA lõpuni. Teine funktsioon homoloogilisel rekombinatsioonil on replikatsioonikahvli katkemine. Tekib üheahelaline katkemine ja sealt ei saaks replikatsioon edasi toimuda. Kui on 84 ühes ahelas lihtsalt tömp ots. siis on taastumiseks vaja homoloogilist rekombinatsiooni. On tekkinud juba kaheahelaline katkestus. Toimumine: - RuvBCD liitub tömbile otsale - hakkab liikuma ja liigub, lagundab hii-nim sealt edasi lagundab üht ja tekib RecA filament. - see katalüüsib kaksikahela komplementaarsust otsides, paardub ühe ahelaga
Ori-piirkonna makrodomeen koosneb oriC-ga (oriC-lt algab kromosoomi repliaktsioon) piirnevatest aladest, selle vastas asub Ter-piirkonna makrodomeen, mis koosneb replikatsiooni termineeriva piirkonnaga ter külgnevatest aladest. Ter- piirkonna makrodomeen sisaldab ka dif järjestust, mis on tütarkromosoomide lahutamiseks määrava tähtsusega. Sellele järjestusele seonduvad rekombinaasid XerC ja XerD. Ülejäänud piirkonnad moodustavad vasaku ja parema replikatsioonikahvli piirkonnad, mis moodustuvad DNA-polümeraasi liikumisel mööda kromosoomi. Kromosoomi paremaks osaks nimetatakse seda bakteri kromosoomi osa, kus DNA-polümeraas liigub päripäeva, ning kromosoomi vaskuks osaks nimetatakse seda kromosoomi poolt, kus DNA-polümeraas liigub vastupäeva. 77 Kromosoom on pakitud kokku umbes 117 kbp pikkuste lingudena, mis
annaabi.ee 
