Grundläggande molekylära genetiska
mekanismer
Kap 4, 4.1-4.6.
DNA´t innehåller den genetiska informationen. I en prokaryot cell finns
DNA´t i cytosolen, i en eukaryot cell finns det i……………………….
För att DNA´t ska kunna komma till användning måste det uttryckas, dvs
RNA eller ……………. med biologisk aktivitet bildas mha informationen i DNA.
För det behövs två processer: ……………………………. och translation i vilka
RNA-polymeras respektive ribosomer spelar huvudrollerna.
För att en nybildad cell ska kunna fungera måste DNA´t i modercellen ha
kopierats till dottercellen. Det sker i replikationen mha ………….-polymeras.
Se fig 4-1.
En nukleinsyresträng tillverkas alltid
från sin 5´-ände mot sin 3´-ände (Fig.
4-10a).
Det beror på att DNA- och RNApolymeraserna alltid adderar nya
nukleotider till en fri 3´-ände.
Man har kommit överens om att
……………………………………… av en
nukleinsyresträng alltid anges från
5´till 3´. RNA´t i Fig. 4-10a är AUG,
inte GUA.
Kodande och reglerande sekvenser i DNA, figurer 4-10b
och 4-13
Transkriptet börjar i position +1 (Fig. 4-10b)
Den första och sista delen av transkriptet översätts inte till någon
aminosyrasekvens, de kallas 5´ respektive 3´UTR. UTR=………………………………..
Den kodande sekvensen börjar med nukleotidsekvensen………och slutar med
stoppkodon. Däremellan kan det finnas introner.
Promotorn är ett exempel på reglerande sekvens som ligger uppströms
transkriptionsstart.
Hos prokaryoter är det vanligt att
kodande sekvenser för proteiner som
ska samverka med varandra ligger
samlade i en klunga efter ett
gemensamt område med reglerande
sekvenser. Hela konstruktionen kallas för
ett ……………………… (Fig. 4-13a).
Fördelen är att det inte behövs så
många reglerande sekvenser.
I eukaryoter har varje
kodande sekvens sitt eget
område med reglerande
sekvenser (Fig. 4-13b).
Fördelen är att det ger
möjlighet att anpassa varje
proteins mängd efter cellens
behov.
Processning av eukaryot mRNA
Eukaryota mRNA´n består
som regel av ………………..
(kodande regioner) och
introner (icke-kodande).
Till det primära transkriptet
adderas en 5´cap, en
3´………………………-svans och
intronerna splicas bort (Fig. 415).
Vid splicing kan det hända att exoner tas bort också, olika exoner i
olika celler eller vid olika tillfällen. Resultatet blir att det bildas olika
proteiner från samma gen t ex i olika vävnader eller vid olika
tidpunkter. Det kallas …………………………………..
Reparation och rekombination av DNA 4.6
I en levande cell uppstår tusentals skador på DNA´t varje dygn.
De flesta av dessa skador repareras av cellens egna reparationssystem.
De skador som inte repareras innan nästa replikation blir ofta kvar och förs
över till efterkommande generationer. En sådan permanent förändring av
DNA´t kallas för en ……………………….
Det finns alternativa scenarion vid en skada
En skada( ) uppkommer. Det sker oftast
bara på den ena strängen.
Reparation
Replikation och celldelning
I en cell som genomgått många
celldelningar kan det ha ackumulerats
ett flertal mutationer
Apoptos, cellen dör
Cell med mutation
Transformering till cancercell
En skada/mutation kan omfatta allt ifrån ett baspar, det kallas för
en punktmutation (point mutation), till stora delar av
kromosomen som vid ………………………………. (Fig 6-42, se också
Fig. 25-20 &25-23) och rekombination.
En skada/mutation kan uppkomma genom en kemisk förändring, ett
bortfall (deletion), ett tillägg (insertion) eller en omplacering
(translokation eller rekombination) av DNA.
Vad som kan orsaka skador i DNA´t:
• fel vid …………………………….,
• spontana reaktioner med vatten,
• reaktioner med mutagena kemikalier,
• strålning med hög energi såsom UV eller joniserande strålning,
• virusinfektioner,
• transposonförflyttning eller
• rekombination.
Fel, dvs en icke komplementär nukleotid, sätts då och då in vid
replikationen.
DNA-polymeraset kan själv upptäcka och rätta till sådana fel.
DNA-polymeras har två aktiva säten, ett för bildande av
………………………………………………..(Pol) och ett för brytande av samma
bindningar (Exo). Det ger enzymet sk korrekturläsningsförmåga (Fig 434).
…………………………… och ……………………………..av nukleotider sker spontant
som hydrolysreaktioner i en vattenmiljö.
Den vanligaste punkmutationen hos människa.
Leder till att G-C baspar på sikt byts ut mot A-T
baspar i betydelselösa områden, se fig 4-35.
Om skadan inte repareras före nästa replikation kommer den ena dottercellen
få ett A-T baspar isf ett G-C baspar.
Mutagena ämnen finns bl a i cigarettrök och i bränd mat.
Benzopyren från cigarettrök omvandlas i kroppen till en mutagen
epoxid som reagerar med guanin, fig 25-28.
Vid replikation sätts A in isf C som komplementär bas.
I rött kött som bränts bildas heterocykliska aminer (HAC). När kroppen
försöker bli av med dem (genom att göra dem mer vattenlösliga) bildas
mycket reaktiva ämnen som reagerar med DNA, fig 25-29b.
DNA´ts kvävebaser absorberar UVstrålning.
Den absorberade energin kan ge
upphov till omarrangering av kovalenta
bindningar så att två kvävebaser
”ovanför varandra” binds ihop.
Det sker oftast mellan två …………………
speciellt mellan två tymin, resultatet
kallas då tymin-dimer, fig 4-38.
Joniserande strålning (hög energi) kan ……………….. bindningar i
nukleisyresträngarnas ryggrad. Om båda strängarna bryts i ungefär
samma position riskerar kromosomen att falla sönder i mindre bitar
(fragmenteras).
T ex
röntgenstrålning
DNA
Exempel på några reparationssystem
Reparationssystem
Typ av skada som repareras
• Basutskärning/Base Excision
Repair
Deaminering eller annan typ av
kemisk modifiering av en enskild
nukleotid.
Depurinering
• Mismatch reparation/Mismatch
Excision Repair
Fel som skapats av DNA-polymeraset
vid replikationen och inte korrigerats.
Ex mismatch (t ex T-G), korta
deletioner eller insertioner.
• Nukleotidutskärning/Nucleotide
Excision Repair
Kemiska addukter, t ex
pyrimidindimerer
• Rekombination/Recombination
Strängbrott
Reparationssystemen basutskärning, mismatch repair och
nukleotidutskärning fungerar efter ungefär samma princip, se fig 4-36, 437 & 4-39:
1) skadan upptäcks, den finns som regel på den ena av DNA´ts två strängar
2) en bit av den strängen som skadan sitter på tas bort
3) DNA-polymeras syntetiserar ny sträng isf den borttagna, då används
den …………………………………………………………som mall
4) ligas binder ihop 3´ änden av den nygjorda strängbiten med 5´änden av
den ursprungliga.
Om något av de proteiner som behövs för reparation saknas eller fungerar
dåligt kommer antalet mutationer öka i cellen och då ökar också risken för
cancer.
Basutskärningsreparation (Fig 4-36)
Det är DNA-glykosylaserna som
upptäcker felet.
Det finns t ex ett DNA-glykosylas
som alltid plockar bort T från G-T
baspar. Varför?
Mismatch repair (Fig 4-37)
Verksamt i samband med
replikationen.
Vid en mismatch utgår
systemet från att det är den
…………………………………..som
är fel.
Nukleotidutskärnings-reparation
(Fig 4-37)
Kan hitta ihopbundna nukleotider
och stora grupper som bundits till
DNA´t.
Strängen som bär på skadan tas
bort.
Gener som transkriberas ofta
verkar också repareras ofta.
Troligtvis pga närvaron av TFIIH.
Brott på en sträng lagas mha
…………………………….
Vid brott på båda strängarna
riskerar DNA´t att gå av.
Dubbelsträngsbrott kan lagas på
två sätt:
1. ”Icke-homolog ihopsättning”,
fig 4-40. Fördel: det behövs
ingen mall. Nackdel:
nukleotider försvinner.
2. Homolog rekombination, fig 442. Fördel: all information blir
kvar.
Vid homolog rekombination byter en bit av en DNA sträng komplementär
sträng med en homolog kromosom.
Detta sker som ett
nödvändigt steg i
reduktionsdelningen,
meiosen, när homologa
kromosomer hålls ihop,
fig 20-38.
Samma princip kan användas för att låna en felfri komplementär sträng
som mall vid dubbelsträngsbrott, fig 4-42.
Här sker förlängning av
de avbrutna strängarna
genom replikation med
den andra kromosomen
som mall.
Till slut har fyra intakta strängar bildats men båda kromosomerna
sitter ihop med varandra.
Komplexet kan lösas upp så att de ursprungliga sekvenserna
blandas mellan de två kromosomerna
