Transcript Procesi za čuvanje i prenošenje genetičke informacije u ćeliji

Molekularna biologija prokariota




Čuvanje i prenošenje genetičke informacije u ćeliji razlike između prokariota i eukariota
Regulacija metabolizma kod prokariota ekonomičnost ćelije i brzo prilagođavanje na uslove
sredine - preduslov za brz rast i reprodukciju
Mehanizmi reparacije DNK - očuvanje genetičke
informacije u ćeliji
Mehanizmi promenljivosti - mutacije
Centralna dogma molekularne biologije
Struktura genoma kod prokariota i eukariota




Unikatne sekvence – kodiraju većinu proteina (kod svih
organizama)
Umereno repetitivne sekvence – geni za rRNK, tRNK, histone,
imunoglobuline... (kod svih organizama, više kod eukariota)
Visoko repetitivne sekvence – kraći ili duži nizovi nukleotida
nepoznate funkcije koji se ponavljaju veliki broj puta (kod
eukariota; humana DNK 20-30%, sekvenca od 300 nt se ponavlja
300.000 puta)
Kondenzacija genoma
- negativna superspiralizacija pomoću DNK giraze kod bakterija
- histoni kod eukariota
- histoni i superspiralizacija kod Archaea (kod nekih reverzna
giraza)
Tok genetičke informacije kod prokariota



Organizacija gena u operone
sa zajedničkom regulacijom
(promotor, operator, itd)
Policistronska iRNK sa više
mesta za vezivanje
ribozoma
Nema prostorne
razdvojenosti transkripcije i
translacije
Tok genetičke informacije kod eukariota





Geni sadrže introne
Procesovanje primarnog
transkripta u nukleusu,
isecanje introna i spajanje
egzona
Dodavanje 5’ kape od
metilovanog guanina
Dodavanje 3’ poli-A repa
Transport zrelih iRNK u
citoplazmu
Replikacija hromozoma
Kod nekih Archaea veći broj
oridžina replikacije
Enzimi uključeni u replikaciju kod prokariota
Enzimi Archaea sličniji eukariotskim
nego bakterijskim
DNK polimeraze







Veći broj kod svih organizama, svrstane u familije
Polimerizuju u 5’→3’ smeru
Zahtevaju prajmer
Zahtevaju templet
Imaju 3’→5’ egzonukleaznu funkciju
Glavna replikativna polimeraza bakterija pripada
familiji polC
Glavne replikativne polimeraze Archaea i eukariota
pripadaju familiji polB
DNK polimeraze prokariota i eukariota





Prokariotske DNK polimeraze su označene rimskim
brojevima (kod E. coli do sada nađeno 5)
Pol III i Pol I učestvuju u replikaciji
Pol I ima i 5’→3’ egzonukleaznu funkciju
Pol II, Pol IV i Pol V učestvuju u reparaciji DNK
Eukariotske DNK polimeraze su označene grčkim
slovima i ima ih preko 20 ( - replikacija,  reparacija, γ – replikacija mitohondrijalne DNK, itd)
Transkripcija kod bakterija
RNK polimeraze prokariota i eukariota

Bacteria - jedna RNK polimeraza od 4 subjedinice 2’ +
različiti σ faktori, inhibirana rifampicinom



Kod E.coli 7 σ faktora, većinu promotora prepoznaje σ70 faktor
Eukarya – 3 RNK polimeraze, više subjedinica, veliki broj
transkripcionih faktora
RNK pol I - većinu rRNK
RNK pol II - sve mRNK, prepoznaje TATA box
RNK pol III – tRNK i malu rRNK
Archaea – 1 RNK polimeraza sa 8-10 subjedinica, slična RNK
pol II kod eukariota, prepoznaje sličnu promotorsku sekvencu
kao RNK pol II, veći broj transkripcionih faktora sličnih
eukariotskim
Translacija






Ribozomi Archaea i Bacteria 70S, eukariota 80S
Translacija policistronskih iRNK prokariota – ribozomi
prepoznaju specifične sekvence RBS (Shine-Dalgarnov niz)
preko 16S rRNK
Ribozomi eukariota prepoznaju 5’ kapu
AUG start kodon se čita N-formilmetioninom kod Bacteria, a
metioninom kod Eukarya i Archaea
Faktori translacije Archaea slični eukariotskim
Neosetljivost Archaea na antibiotike koji deluju na ribozome
Bacteria (streptomicin, hloramfenikol); osetljivost na toksin
difterije slično eukariotskim
Univerzalni genetički kod
Varijacije genetičkog koda

UGA stop

UAA/UAG stop
AUA, izoleucin





CUA, leucin
AGA/AGG, arginin
triptofan (Mycoplasma,
mitohondrije kvasca, protozoa i
sisara)
cistein (Euplotes)
glutamin (Paramecium)
metionin (mitohondrije kvasca,
protozoa i sisara)
treonin (mitohondrije kvasca)
stop (mitohondrije sisara)
UGA
UAG
selenocistein (u nekim proteinima)
pirolizin (Archaea)
Regulacija metabolizma kod prokariota
Regulacija povratnom spregom
Negativna regulacija, represor - inducer
Negativna regulacija, represor - korepresor
Pozitivna regulacija, proteini aktivatori
Represori i aktivatori
Lambda represor
c-AMP vezujuci protein, CAP
Globalni kontrolni sistemi
Katabolička represija
Prevremena terminacija transkripcije - atenuacija
Lider peptidi
Atenuacija
Regulacija pomoću RNK - regulacija translacije

Nekodirajuće RNK (rRNK, tRNK, RNK prisutne u
signal recognition particle, RNK neophodne za
splajsing, ribozimi i druge male RNK)
RNK – komplementarne delu mRNK.
Transkribuju se sa posebnih gena. Imaju oko 100 nukleotida
i obično mogu da regulišu više mRNK (RyhB kod E.coli u
nedostatku Fe)
 Riboswitches - 5’ domeni mRNK sa posebnom
trodimenzionalnom strukturom koja formira mesto za
vezivanje malih molekula. Vezivanje izaziva promenu
sekundarne strukture i sakriva RBS. Mali molekuli su obično
krajnji produkti metaboličkog puta (tiamin pirofosfat)
 Antisense
Antisense RNK
Transcribed when
protein A is not needed
is degraded
Riboswitches
Regulišu sintezu:
• vitamina (tiamin, riboflavin, kobalamin)
• amnokiselina (retko)
• adenina i guanina
Dvokomponentni regulatorni sistemi –
sistemi za prenošenje signala




Autofosforilacija histidin
senzor kinaze
Fosforilacija regulatora
odgovora
Represija ili indukcija
odgovarajućeg operona
Fosfataza defosforiliše
regulator odgovora
Dvokomponentni regulatorni sistemi