Chương IV. Sự tái bản DNA pptx

Mô hình chung Tái bản DNA ở prokaryote - Xảy ra chỉ ở 1 điểm trên phân tử DNA vòng của prokaryote - vùng DNA được sao chép từ 1 điểm khởi đầu được gọi là đơn vị tái bản-replicon... Tái

Chương IV Sự tái bản DNA

- Cơ chế tái bản: sao chép thông tin di truyền từ 1 thành 2 bản

- Cơ thế kiểm tra, sửa chữa sai sót

Thí nghiệm của Matthew

Meselson và Franklin Stahl

Mô hình chung

Tái bản DNA ở prokaryote

- Xảy ra chỉ ở 1 điểm trên phân tử DNA vòng của prokaryote

- vùng DNA được sao chép từ 1 điểm khởi đầu được gọi là đơn vị tái bản-replicon

Tái bản DNA ở prokaryote

Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép

1 Topoisomerase: tháo xoắn dạng DNA siêu xoắn thành dạng thẳng

Topoisomerase

Topoisomerase I: gắn vào DNA và cắt một trong hai sợi đơn Sau khi tạo được DNA thẳng thì enzyme này nối chỗ đứt lại

Topoisomerase II: Cắt cả hai mạch của phân tử DNA

(gyrase của E.coli)

Tạo chạc tái bản

Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép

Tái bản DNA ở prokaryote

 Gyrase (E.coli): + tháo cấu trúc xoắn hoặc siêu xoắn tạo DNA dạng thẳng

+ Tự nối các vị trí vừa cắt

Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép

 Helicase : phá vỡ liên kết hydro giữa các bazơ trên 2 sợi đơn bổ sung

Tái bản DNA ở prokaryote

-Một số gắn trên mạch theo hướng 3’-5’ : các protein

của gen Rep

- Một số khác gắn

helicase II và III

Tái bản DNA ở prokaryote

Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép

Tái bản DNA ở prokaryote

exonuclease, kéo dài chuỗi

+ DNA polymerase III : là một holoenzyme phức chứa 7 polypeptide khác nhau (α, β, 2γ, δ, ε, µ, 2θ) tổng hợp mạch bổ sung từ đầu 3’OH tự do của mỗi mồi RNA

Tái bản DNA ở prokaryote

Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép

Tái bản DNA ở prokaryote

 SSB : protein gắn sợi đơn, làm 2 mạch đơn không kết hợp lại với nhau

ligase : nối tất cả các chỗ gián đoạn trên mạch mới

đơn vị sao chép ở SV tiền nhân (replicon)

đứt tại một điểm của 1 trong 2 mạch đơn DN đứt tại một điểm của 1

trong 2 mạch đơn DNA A

Tái bản DNA ở prokaryote

- Cắt tại một điểm của 1 trong 2 mạch đơn DNA

- Tại điểm bắt đầu tái bản: thường nằm ở những vùng DNA có chứa nhiều trình tự AT (100 - 200bp)

hydro trên hai mạch đơn

3 SSB protein (single strand

binding protein)

Bám vào các sợi đơn đang

được kéo dài hai mạch

đơn không kết hợp lại với

nhau

Topoisomerase

Helicase SSB protein

Đoạn RNA mồi: 8 – 12 nu

5 Hệ DNA polymerase tham

gia kéo dài chuỗi và đọc sửa

trên hai sợi đơn

6 Ligase: Nối tất cả các chỗ

gián đoạn trên mạch mới

RNA primase DNA

polymerase DNA ligase

Tái bản DNA ở prokaryote

Hướng tổng hợp trên hai sợi đơn

1 Trên mạch khuôn hướng 3’ – 5’:

sinh tổng hợp mạch đơn mới

diễn ra liên tục gọi là mạch tiến

( leading)

2 Trên mạch khuôn 5 – 3’ :

Sinh tổng hợp diễn ra không

liên tục mà dưới dạng ngắn gọi

polymerase DNA ligase

Bidrectional DNA synthesis

Replication forks will merge

Tái bản DNA ở Eukaryote

Tái bản DNA ở Eukaryote

Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép

1 Polymerase α/ primase: tổng hợp mồi RNA cho mạch chậm

Không có khả năng đọc sửa (exonuclease)

2 Polymerase β: tương tự như polymerase I ở sinh vật tiền nhân Tổng hợp đi liền với sửa chữa và hoàn chỉnh sợi đơn mới

3 Polymerase γ: được tìm thấy ở ty thể nhưng chưa rõ chức năng

4 Polymerase δ: tương tự như DNA pol III ở sinh vật tiền nhân Tổng hợp sợi đơn mới

5 Polymerase ε: mới được phát hiên , chưa rõ chức năng

Tái bản DNA ở Eukaryote

6 Chromatin Assembly Factor 1 (CAF-1)

nhân tố kết gắn nhiễm sắc + protein β tổ chức lắp ghép trung

gian PCNA (Proliferating cell nuclear antigen )

Chức năng: tháo bỏ và lắp ghép lại các protein nằm trong nucleosome

Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép

7 Các nhân tố sao chép A và C (Replication Factor) RF-A, RF-C

Chức năng: cần cho hoạt động của các DNA polymerase α và β

Newly made

histone proteins

PCNA: gồm 3 protein

Tái bản DNA ở Eukaryote

1 Dưới tác dụng của Topoisomerase và nhân tố tái bản RF-A,

phức hợp nhận biết vùng khởi đầu tái bản (origin recognition

complex – ORC) bọc lấy điểm khởi đầu (giàu AT)

DNA được tháo xoắn

2 Trên mạch chậm:Primase tương tác với RF-A tổng hợp các mồi RNA (10nu) kéo dài thêm 20 nu nhờ nhân tố RF-C kết hợp với Pol α

- Pol δ gắn vào chuỗi và tổng hợp đoạn Okazaki

3 Pol α chuyển đến mạch đối diện và tổng hợp liên tục mạch tiến

Mô hình tái bản ở Eukaryote

Tái bản DNA ở Eukaryote

4 Kết thúc tổng hợp tại đầu telomere của nhiễm sác thể

Đầu cuối của DNA (telomere) có chứa nhiều đoạn lặp lại giống nhau, trình tự đoạn lặp TTAGGG hay TTGGGG

Cấu trúc đầu so le 3’ (overhang): có chiều dài 12-16 nu

Hãy tìm hiểu sự liên quan giữa đầu telomere của nhiễm sắc thể đến tuổi thọ?

Cơ chế kéo dài đầu telomere

Telomerase RNA đóng vai trò quan trọng

HỆ THỐNG SỬA CHỮA SAI SÓT KHI TÁI BẢN

2 Cơ chế đảm bảo sự trung thành trong tái bản

 Cơ chế đọc sửa của các DNA pol I và Pol III:

Cắt bỏ bazo lắp ghép sai rồi thay thế bằng bazo đúng bổ sung

Cơ chế hoạt quang: exonuclease dưới tác dụng của ánh sáng ở bước sóng 300nm sẽ cắt

bỏ Thymine dimer gây bởi tia UV ra khỏi phân tử DNA

Sửa chữa bằng tái tổ hợp:

Cơ chế: Trao đổi chéo chính xác giữa đoạn có sai sót với đoạn không sai sót giữa hai phân tử DNA trong quá trình phân bào giảm nhiễm

 Cơ chế cắt bỏ và chỉnh sửa đúng

Cắt bỏ đoạn DNA tổng hợp sai và tổng hợp đoạn DNA mới thay thế