Lec 1 review section

Sinh học phân tử là khoa học nghiên cứu các hiện tượng sống ở mức độ phân tử. Phạm vi nghiên cứu của môn học này có phần trùng lặp với một số môn học khác trong sinh học đặc biệt là di truyền học và hóa sinh học. Sinh học phân tử chủ yếu tập trung nghiên cứu mối tương tác giữa các hệ thống cấu trúc khác nhau trong tế bào, bao gồm mối quan hệ qua lại giữa quá trình tổng hợp của DNA, RNA và protein và tìm hiểu cách thức điều hòa các mối tương tác này. Hiện nay, sinh học phân tử và sinh học tế bào được xem là nền tảng quan trọng của công nghệ sinh học. Nhờ phát triển các công cụ cơ bản của sinh học phân tử như các enzyme cắt hạn chế, DNA ligase, các vector tạo dòng, lai phân tử, kỹ thuật PCR... sinh học phân tử ngày càng đạt nhiều thành tựu ứng dụng quan trọng.

SINH HỌC PHÂN TỬ SH03004 Học kỳ II, Năm học 2016 - 2017 SINH HỌC PHÂN TỬ SH03004 Số tín lý thuyết: 02 Đối tượng: Sinh viên đại học chuyên ngành CNSH Đánh giá: Chuyên cần: 10% Giữa kỳ: 30% Quy định Thi cuối kỳ: 60% Đi học đầy đủ: KHÔNG nghỉ 20% tổng số tiết =>>> KHÔNG nghỉ 02 buổi học SINH HỌC PHÂN TỬ SH03004 Hình thức kiểm tra & Thi Kiểm tra kỳ: 01 bài, trắc nghiệm Theo lịch đào tạo 03 kiểm tra nhanh 10 phút đầu giờ: tự luận, KHÔNG báo trước Thi cuối kỳ: theo lịch đào tạo Seminar: theo nhóm, trình bày powerpoint SINH HỌC PHÂN TỬ SH03004 Tài liệu học tập - Giáo trình/bài giảng: Sinh học phân tử, Phan Hữu Tôn (2010) Sinh học phân tử, Hồ Huỳnh Thùy Dương (2008) - Molecular Biology, Robert Weaver, 4&5th edition, 2011 Concepts of Genetics 7th edition William S Klug, 2002 Genetics: From Genes To Genomes 4th edition, Hartwell, Leland, 2011 Genomes, 2nd edition, T.A Brown, 2002 Molecular Biology of the Cell, 5th edition, Bruce Alberts, 2003 Molecular biology of the gene, 6th edition, James D Watson, 2008 The Biology of Cancer, Robert A Weinberg, 2007 Gene VII, VIII, IX, Benjamin Lewin - Các nguồn tài liệu Internet SINH HỌC PHÂN TỬ SH03004 Nội dung: Chương Genome hoạt động gene Chương Các chế điều hòa biểu gene tế bào prokaryote Chương Sự phức tạp q trình điều hịa biểu gene tế bào eukaryote Chương Vận chuyển hướng đích phân giải protein Chương Epigenetics điều hòa biểu gene SINH HỌC PHÂN TỬ SH03004 Chương Genome hoạt động gene (6 tiết) Cấu trúc genome (2 tiết) Các thành phần cấu trúc genome Sự khác biệt cấu trúc genome tế bào prokaryote eukaryote DNA mã hóa (coding DNA) DNA khơng mã hóa (non-coding DNA) Các trình tự lặp lại genome, nguồn gốc, ý nghĩa ứng dụng Sự đa hình trình tự nucleotide đơn (SNP), nguồn gốc, ý nghĩa ứng dụng Sự tồn nhiều copy gene gene giả (pseudogene) genome So sánh genome tiến hóa genome 1.2 Genome ti thể lục lạp (2 tiết) Nguồn gốc tiến hóa ti thể lục lạp Cấu trúc genome ti thể lục lạp Số lượng gene đặc điểm genome ti thể lục lạp Sự thay đổi genome lục lạp ti thể q trình tiến hóa Vai trị gene ti thể trình lão hóa bệnh tật người Vai trò gene lục lạp plastid thực vật Biểu gene điều hòa biểu gene (1 tiết) Gene, số lượng gene biểu gene Các gene biểu (housekeeping gene) Các gene chịu kiểm soát chế điều hòa (induced genes) Tại tế bào cần có chế điều hịa hoạt động gene SINH HỌC PHÂN TỬ SH03004 Chương Các chế điều hòa biểu gene tế bào prokaryote (4 tiết) 2.2 Các mơ hình điều hịa biểu gene tế bào prokaryote (2 tiết) Điều hòa theo kiểu hoạt hóa: Mơ hình lac operon Điều hịa theo kiểu ức chế: Mơ hình trp operon 2.1 Sự methyl hóa DNA hoạt động gene vi khuẩn(2 tiết) Hệ thống enzyme methyl hóa vi khuẩn Sự methyl hóa DNA biểu gene vi khuẩn SINH HỌC PHÂN TỬ SH03004 Chương Sự phức tạp q trình điều hịa biểu gene tế bào eukaryote (12 tiết) 3.1 Điều hòa biểu gene mức độ cấu trúc nhiễm sắc thể (2 tiết) Vùng gene hoạt động nhiễm sắc thể (euchromatin) Vùng không hoạt động (heterochromatin) Cơ chế điều khiển hoạt động vùng nhiễm sắc chất Cấu trúc DNA điều hòa hoạt động gene 3.2 Điều hòa biểu gene mức độ phiên mã (3 tiết) Tương tác DNA Protein: khái niệm DNA-binding protein Các trình tự cis phân tử DNA chế điều hòa cis-acting Sự tương tác protein với vùng trình tự cis phân tử DNA Vai trò DNA-binding protein điều hòa biểu gene (trans-acting) Sự đa dạng phức tạp yếu tố phiên mã (TFs) gene mã hóa yếu tố phiên mã Các mơ hình tương tác DNA-Protein: Helix-Turn-Helix Motif, Zinc finger, Leucine Zipper Motif 3.3 Điều hòa sau phiên mã (3 tiết) Cải biến chế cải biến mRNA sau phiên mã Tương tác protein với sản phẩm phiên mã Tương tác ribozyme khơng mã hóa (RNAi) với mRNA Vận chuyển mRNA tế bào chất thời gian tồn mRNA Sự phân giải mRNA 3.4 Dịch mã cải biến sau dịch mã (2 tiết) Phân cắt, xếp chuỗi polypeptide Gắn nhóm chức Sự cuộn gấp, thay đổi cấu trúc phân tử protein Tương tác protein: vai trò chaperon 3.5 Điều hòa hoạt động gene tế bào biệt hóa (2 tiết) Sự khác biệt vùng cấu trúc nhiễm sắc thể tế bào biệt hóa Các vùng CpG methyl hóa DNA liên quan đến chức điều hòa hoạt động gene Sự cải biến protein histon hoạt động chức gene Hoạt động gene gây ung thư SINH HỌC PHÂN TỬ SH03004 Chương Vận chuyển hướng đích phân giải protein (3 tiết) 4.1 Vận chuyển protein tới vị trí đích phân giải protein (1 tiết) Vận chuyển nhờ tín hiệu hướng đích protein hỗ trợ Vận chuyển nhờ thụ thể trung gian Vận chuyển nhờ microvesicle Vận chuyển protein tới bào quan (1 tiết) Vận chuyển trình dịch mã sau dịch mã Tín hiệu hướng đích vận chuyển protein vào ti thể lục lạp Vận chuyển protein đến peroxisom, máy golgi Vai trò chaperon việc gấp nếp vận chuyển protein Hệ thống tiết protein tế bào eukaryote Sự phân giải protein (1 tiết) Sự phân giải lựa chọn protein, đường Ubiquitin Vai trò enzyme cải biến đầu N thời gian tồn protein SINH HỌC PHÂN TỬ SH03004 Chương Epigenetics điều hòa hoạt động gene (5 tiết) 4.1 Giới thiệu chung epigenetics (1 tiết) Khái niệm Các trình epigenetics 4.2 Cơ chế epigenetics (2 tiết) Bản chất phân tử epigenetics Methyl hóa DNA thay đổi mơ hình cấu trúc nhiễm sắc chất Vai trị RNA khơng mã hóa Ảnh hưởng prion 4.3 Chức hậu của epigenetics (1 tiết) Điều hòa trình sinh trưởng phát triển cá thể Epigenetics ứng dụng y học Epigenetics tiến hóa 4.4 Nghiên cứu epigenetics người (1 tiết) Genomic imprinting bệnh liên quan Epigenetics khả di truyền Hiện tượng methyl hóa DNA ung thư Sự đa dạng histon H2A ung thư Vai trò prion việc kiểm soát hoạt động protein Khởi đầu dịch mã: Trình tự Shine-Dalgarno 16S rRNA 30S ribosom AUUCCUCC 5‘ GGAGGNNNNNAUG Shine-Dalgarno 54 mRNA 3‘ Các đặc điểm tổ chức gene eukaryote Mật độ gene thấp (3% mã hóa, 27% trình tự promoter intron) Các gene khác thành phần kích thước Có loại RNA polymerase (từ 8-12 protein) Các trình tự promoter tập trung vùng 5‘ upstream (có thể xa) RNA pol I: (50% tổng RNA tổng hợp tế bào: 18S, 5.8S, 28S ) RNA pol II (mRNA, hầu hết snRNA microRNA) RNA pol III (5S rRNA, tRNA RNA nhỏ khác) Mỗi gene có trình tự promoter khác nhau: Chẳng hạn TATA box (-25) chiếm 70%55các gene Những tín hiệu quan trọng cho việc nhận biết gene Eukaryote      Các thành phần vùng promoter TATA box CCAAT box Trình tự Kozak Các tín hiệu loại bỏ intron (Splice donor), các, acceptor and lariat signals Tín hiệu kết thúc phiên mã Tín hiệu polyadenyl hóa 56 Eukaryote Promoter region • TATA box • CAAT box (in mammals) • GC box (GGGCGGG) Exon Exon Tín hiệu Polyadenylation AATAA Exon Exon 5’ 3’ Intron Intron Start codon Intron Stop codon 57 Promoter Eukaryote Các promoter eukaryote dạng khó xác định Các promoter thường nằm vùng upstream gene có yếu tố điều hòa nằm xa điểm khởi đầu phiên mã vài kb Phức hợp phiên mã eukaryote làm cho DNA bẻ gập cho phép yếu tố điều hịa nằm vị trí xa tham gia q trình phiên mã Nhiều promoter chứa TATA box (trình tự TATAAA) Trình tự gắn với TATA binding protein (hỗ trợ cho RNA pol) 58 Dấu hiệu nhận biết Promoter Eukaryote? • TATA box • CCAAT box • GC-box • DPE (downstream promoter element ) • TF binding site • CpG islands 59 TATA box TATA box (cịn gọi Goldberg-Hogness box) có trình tự 5'-TATAAA-3' nằm vùng promoter eukaryote VK cổ Khoảng 24% gene người chứa TATA box vùng promoter TATA box thường nằm gần với vị trí khởi đầu phiên mã (khoảng +25 base) 60 CAT box CCAAT box (CAAT box/ CAT box) vùng trình tự phổ biến với nucleotide GGCCAATCT định vị cách vị trí khởi đầu phiên mã khoảng 75-80 bases CAAT box cung cấp tín hiệu cho việc bám TF (transcriptin factor) với tham gia GC box CAAT GC box thường định vị cách TATA box khoảng +100-150bp 61 GC box • GC box nằm vùng Promoter thường có trình tự 5’GGGCGG-3’ • Nằm vị trí +100-150 cách TATA box • Tham gia vào q trình bám TF cho việc khởi đầu trình phiên mã 62 CpG island Vị trí CpG vùng DNA mà nucleotide Cytosine kế cận với nucleotide Guanine CpG ký hiệu viết tắt cho C-Phosphate-G CpG island: vùng genome có nhiều vị trí CpG Trong genome động vật có vú, CpG island có chiều dài từ 300-3000 cặp base Chúng nằm liền kề vùng promoter Khoảng 70% promoter gene người có thành phần CpG cao 63 Promoter region • TATA box • CAAT box (in mammals) • GC box (GGGCGGG) Exon Tín hiệu Polyadenylation AATAA Exon Exon Exon 5’ 3’ CpG box Intron Intron Intron +100-150 +75-80 +25 GC box CAAT box +1 TATA box Kozak consensus sequence 64 CDS Kozak consensus sequence: Là trình tự có mặt mRNA eukaryote, có tính phổ biến Trình tự Kozak (gcc)gccRccAUGG R base purin (adenine guanine), R nằm vị trí +3 trước mã khởi đầu AUG sau mã AUG Guanine Trình tự Kozak đóng vai trị quan trọng việc khởi đầu trình dịch mã 65 Trình tự Kozak Các base bảo thủ xung quanh mã khởi đầu mRNA người 66 TRÌNH TỰ KOZAK Ở MỘ SỐ LOÀI 67 ... trình/bài giảng: Sinh học phân tử, Phan Hữu Tôn (2 010 ) Sinh học phân tử, Hồ Huỳnh Thùy Dương (2008) - Molecular Biology, Robert Weaver, 4&5th edition, 2 011 Concepts of Genetics 7th edition William S... To Genomes 4th edition, Hartwell, Leland, 2 011 Genomes, 2nd edition, T.A Brown, 2002 Molecular Biology of the Cell, 5th edition, Bruce Alberts, 2003 Molecular biology of the gene, 6th edition,... THỨC SHPT1 Acid Nucleic Protein Cấu trúc gen Prokaryote Eukaryote Quá trình tái bản, phiên mã, dịch mã 19 53 Double helix structure, 19 62 Noble Prize for their discoveries concerning the molecular