Transcript اجزای کمپلکس همانند سازی

‫اجزای کمپلکس همانند سازی‬
‫‪DnaB and DnaC‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪ DnaB‬همان هلیکاز است‬
‫‪ DnaC‬به ‪ DnaB‬متصل شده آن را هدایت می کند‬
‫در ویروس ‪ SV40‬پروتئین ‪ T‬یا همان ‪T antigen‬‬
‫در مخمر ‪ORC‬‬
‫در فاژ الندا ‪O-protein‬‬
SSBP
Single strand Binding protein •
‫• ناپایدار کننده مارپیچ‬
‫• تترامر‬
RFA :‫• در یوکاریوتها‬
Replication factor A •
‫• ترایمر‬
‫پرایماز و پرایموزوم‬
‫• کمپلکس پرایموزوم‬
‫آنزیم پرایماز ‪DnaG‬‬
‫پروتئین های ‪ n₺,n´,n,i‬که پروتئین ‪ i‬بنام ‪DnaT‬‬
‫کمپلکس پری پرایموزوم و پرایموزوم؟‬
‫پس از تشکیل پری پرایموزوم ‪ DnaG‬آن را شناخته و‬
‫پرایموزوم شکل می گیرد‪.‬‬
‫• پروتئین ´‪ n‬فعالیت هلیکازی وابسته به ‪ ATP‬دارد و می‬
‫تواند ‪ssbp‬ها را از ‪ DNA‬جدا کند که جهت ادامه حرکت‬
‫الزم است‬
‫• پرایماز تولید ‪ RNA‬به اندازه ‪ 4-3‬الی ‪ 15-10‬نوکلئوتید‬
‫‪rep‬‬
‫• فعالیت مشابه هلیکاز یا همان ‪ DnaB‬اما با سرعت بیشتر‬
‫• نظریه‪ :‬این پروتئین روی رشته پیشرو و هلیکاز روی‬
‫رشته پیرو‪.‬‬
‫• متیالزها‪ ،‬استیالزها(بیشتر در رونویسی) و فسفریالزها با‬
‫اعمال متیالسیون‪ ،‬استیالسیون و فسفریالسیون پروتئینهای‬
‫هیستونی و شبه هیستونی موجب جدایی آنها از ‪ DNA‬شده‬
‫و رهایی ‪DNA‬‬
‫• پروتئینهای ‪ Remodeling‬در این مرحله وارد عمل می‬
‫شوند‪.‬‬
‫توپوایزومرازها‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫حالت طبیعی ‪ DNA‬بنام ‪ relax‬که همان فرم واتسون و‬
‫کریک است‬
‫ابرمارپیچ مثبت‪-S‬‬
‫ابرمارپیچ منفی‪+S‬‬
‫نوع مثبت در جلو چنگال همانند سازی تشکیل میشود‬
‫ابرمارپیچهای مثبت و منفی ایزومرهای توپولوژیک هم‬
‫هستند و توپوایزومرازها این دو فرم را به هم تبدیل میکنند‬
‫توپوایزومرازها‬
‫توپوایزومراز نوع ‪I‬‬
‫توپوایزومراز نوع‪II‬‬
‫توپوایزومراز نوع‪III‬‬
‫توپوایزومراز نوع‪IV‬‬
‫توپوایزومراز نوع ‪I‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫توپوایزومراز نوع ‪ I‬با نام پروتئین امگا ‪ω‬‬
‫نیاز به منبع انرژی ندارد‬
‫حذف سوپرکویل منفی و مثبت و ایجاد ریلکس‬
‫اتصال به ‪DNA‬‬
‫قطع زنجیره‬
‫اتصال به گروه فسفات ‪ DNA‬واکنش ترانس استریفیکاسیون‬
‫لیگاسیون یا الیگیشن‬
‫‪II‬توپوایزومراز نوع‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تترامر‪A2B2‬‬
‫‪DNA gyrase‬‬
‫نیازمند ‪ ATP‬و ‪ATPase‬‬
‫ریلکس را به ابرمارپیچ منفی تبدیل میکند‬
‫در تبدیل ابرمارپیچ مثبت و منفی به ریلکس‬
‫برش در هر دو رشته میزند‬
‫زیرواحد ‪ A‬در برش اتصاالت فسفو دی استر‬
‫زیرواحد ‪ B‬در هیدرولیز ‪ATP‬‬
‫توپوایزومراز نوع‪III‬‬
‫• سوپرکویل منفی به ریلکس‬
‫• مثل نوع یک به انرژی نیاز ندارد‬
‫توپوایزومراز نوع‪IV‬‬
‫• نوعی توپوایزومراز‪II‬‬
‫• سوپر کویل منفی به ریلکس‬
‫• دکاتناسیون ‪ Decatenation‬یا جدا کردن دو مولکول‬
‫حلقوی از هم‬
‫‪Reverse gyrase‬‬
‫• در آرکی باکترها‬
‫• تبدیل ریلکس به سوپرکویل‬
‫• در حفظ ‪ DNA‬این باکتریها در مقابل شرایط نامطلوب در‬
‫دمای باال و ‪ pH‬پایین‬
‫مهارکننده توپوایزومرازها‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫مهارکننده ها خاصیت ضدمیکروبی و ضد توموری‬
‫کامتوتسین مهارکننده توپوایزومرازهای باکتریایی‬
‫نووبیوسین‬
‫نالیدیگزیک‬
‫اوروترام و نگرام در درمان عفونت ادراری اشرشیا‬
‫هلیکازها‬
‫• در محلی قرار میگیرد که قبال توپوایزومرازها پیوندها را‬
‫سست کرده اند(یکی دیگر ازاعمال توپوایزومرازها)‬
‫• سه گروه ‪I,II,III‬‬
‫• پروتئینهای ‪ rep‬نوع سوم هستند که همراه پرایماز عمل‬
‫می کنند‬
‫• هلیکاز ‪ T4‬نوع ‪II‬‬
‫• ‪ MCM‬و ‪ DnaZ‬و هلیکاز بتا انواع یوکاریوتی‬
‫لیگاز‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫برقراری پیوند فسفو دی استر پس از حذف ‪RNA‬‬
‫نیازمند انرژی‬
‫در باکتری از ‪NAD‬‬
‫در پستانداران و برخی فاژها از ‪ATP‬‬
‫‪ DNA‬پلیمرازها‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫پروکاریوتها ‪ 3‬تا ‪ 5‬نوع آنزیم‬
‫انواع ‪I,II,III‬خاصیت پلی مرازی و اگزونوکلئازی‬
‫توسط خاصیت اگزونوکائازی تصحیح انجام میشود ‪proof‬‬
‫‪reading‬‬
‫انواع ‪ IV,V‬در سال ‪ 1999‬شناخته شده مسئول تعمییر‬
‫آسیبهای غیرمعمول‬
‫‪DNA polymerase I‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫توسط آرتور کورنبرگ کشف شد‬
‫هر مولکول آن یک اتم روی‪ Zn‬دارد‬
‫برای عمل نیازمند ‪ Mg‬است‬
‫توسط پروتئاز دو قطعه می شود‬
‫قطعه کوچک اگزونوکلئاز‪-‬ترمیم‪-‬حذف پرایمر‬
‫قطعه بزرگ کلنو نام دارد‪-‬پلیمراز و اگزونوکلئاز‬
‫‪DNA polymerase II‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫فعالیت اگزونوکلئازی –‬
‫ترمیم ضایعات فیزیکی و شیمیایی‬
‫در جایگاه فعال خود گروه سولفیدریل دارد‬
‫یدواستات آن را متوقف میکند‬
‫‪DNA polymerase III‬‬
‫• آنزیم اصلی همانند سازی‬
‫• سرعت باالتر پلیمریزاسیون‬
DNA polymerases
• DNA polymerase III
– 1000 bases/second!
– main DNA builder
Roger Kornberg
2006
• DNA polymerase I
– 20 bases/second
– editing, repair & primer removal
DNA polymerase III
enzyme
Arthur Kornberg
1959
Editing & proofreading DNA
• 1000 bases/second =
lots of typos!
• DNA polymerase I
– proofreads & corrects typos
– repairs mismatched bases
– removes abnormal bases
• repairs damage
throughout life
– reduces error rate from
1 in 10,000 to
1 in 100 million bases
‫‪DNA polymerase III‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫پلیمرازی و اگزونوکلئازی‬
‫پلیمریزاسیون و تعمیر‬
‫حداقل ده زیرواحد پروتئینی‬
‫زیرواحدهای آلفا‪ α‬اپسیلون‪ ε‬و تتا‪ θ‬زیرواحد های اصلی‬
‫‪DNA polymerase III‬‬
‫• زیرواحد آلفا پلیمراز‬
‫• زیرواحد اپسیلون اگزونوکلئازی‬
‫• زیرواحد تتا در تشکیل کمپلکس‬
‫• دیگر زیرواحدها نقش کمکی یا ‪auxiliary subunit‬‬
‫• دیگر زیرواحدها تسریع پلیمراز‬
‫• هولوآنزیم دارای دو پلیمراز و زیرواحدای دیگر است‬
‫‪ DNA‬پلیمرازهای یوکاریوتی‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫انواع‪:‬‬
‫آلفا‬
‫بتا‬
‫دلتا‬
‫گاما‬
‫اپسیلون‬
‫تتا‬
‫کای‬
‫‪...‬‬
‫‪ DNA‬پلیمرازآلفا‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪ 4‬و یا ‪ 5‬زیرواحد‬
‫پلیمرازی‬
‫پرایمازی‬
‫زیرواحد ‪ p47 ,p55‬فعالیت پرایمازی‬
‫زیرواحد ‪ p180‬فعالیت پلیمرازی‬
‫ناتوان از تصحیح‬
‫ابتدا وارد عمل می شود و سپس نوع دلتا جایگزین میشود‬
‫‪ DNA‬پلیمرازدلتا‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫سه زیر واحد‬
‫بخش عمده سنتز ‪ DNA‬در سلول های یوکاریوتی‬
‫فعالیتش وابسته به ‪ PCNA‬است که خود ترایمر است‬
‫‪Proliferation cell nuclear antigen‬‬
‫‪ PCNA‬در پدیده ‪rolling clamp‬نقش دارد که در ازدیاد‬
‫پیشروی پلیمراز نقش دارد‬
‫خاصیت اگزونوکلئازی‬
‫تصحیح‬
‫‪Proliferation cell nuclear antigen‬‬
‫)‪(PCNA‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫جایگاه نشانه برای اتصال لیگاز‬
‫نقش در ترمیم بازهای ناجور‬
‫نشانه برای برداشته شدن ‪ RNA‬یا همان پرایمر‬
‫در ‪ chromatin assembly‬یعنی برای اتصال هیستون‬
‫‪ PCNA‬توسط ‪chromatin assembly factor-1‬‬
‫شناسایی می شود‬
‫‪ DNA‬پلیمرازاپسیلون‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫چهار زیرواحد‬
‫پلیمرازی و اگزونوکلئازی‬
‫تصحیح اشتباه دارد‬
‫در ترمیم به دو صورت مستقل و وابسته به ‪ PCNA‬عمل‬
‫میکند‬
‫‪ DNA‬پلیمرازبتا‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫منومر‬
‫پلیمرازی‬
‫عمل در محل گپ های ایجاد شده‬
‫‪Nick translation‬‬
‫‪ DNA‬پلیمرازگاما‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫سه زیر واحد‬
‫؟‬
‫میتوکندری و کلروپالست‬
‫پلیمرازی و اگزونوکلئازی‬
‫تصحیح‬
‫همانند سازی‬
initiation ‫• آغاز‬
elongation ‫• طویل شدن‬
termination‫• پایان‬
‫شروع‬
‫نکات‬
‫• سنتز ‪ DNA‬از ‪................‬آغاز می شود‪.‬‬
‫• مبدا همانند سازی‬
‫معموال نواحی همانند سازی ‪ AT‬بیشتری دارند‬
‫ژنوم باکتری یک مبدا و انسان ‪ 10000‬مبدا همانند سازی دارند‬
Replication Origin
• Site where replication begins
– 1 in E. coli
– 1,000s in human
• Strands are separated to
allow replication machinery
contact with the DNA
– Many A-T base pairs because
easier to break 2 H-bonds that
3 H-bonds
• Note anti-parallel chains
Figure 15.9a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
‫• رپلیکون‪ :‬هر جایگاه همانند سازی در یوکاریوت‬
‫• رپلیکون دومین‪ :‬مجموع ‪ 7‬تا ‪ 10‬رپلیکون با یک مبدا‬
‫• ‪DnaA‬‬
‫‪30 -40 DnaA‬‬
‫‪DnaA‬‬
‫نواحی ‪ 9‬و ‪ 13‬مری‬
‫طویل شدن‬
‫• جلسه پیش‬
‫پایان همانند سازی‬
termination ‫توالیهای‬
TerA,TerB,TerC,TerD,TerG,TerF
Tus ‫پروتئین‬
Terminus Utilization substance
•
•
•
•
Figure 15.21 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 15.22a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 15.22b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
‫در یوکاریوتها‬
‫• پایان زمانی است که همه رپلیکونها همانندسازی کرده‬
‫باشند‬
‫همانند سازی کروماتین‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫همانند سازی‪ DNA‬و هیستونها‬
‫همانند سازی هیستونها در ‪ G1‬تا ‪G2‬‬
‫پروتئینهای ‪CAF1,‬پروتئین تجمع هسته ای‪ NAP‬و‬
‫نوکلئوپالسمین ‪ NPL‬و پروتئینهای ‪ N1,N2‬در انتقال‬
‫هیستون و تشکیل نوکلئوزوم نقش دارند‬
‫‪ CAF1‬هیستونهای ‪ H3,H4‬را از سیتوپالسم به هسته منتقل‬
‫میکند‬
‫استیالسیون هیستونها میل آنها را به ‪ CAF1‬زیاد میکند‬
‫• ‪ NAP‬هیستونهای منتقل شده توسط ‪ N1,N2,NPL‬را گرفته‬
‫و به ‪ DNA‬منتقل میکند‬
Figure 15.8a Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 15.8b Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 15.6 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
‫میتوکندری‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫در اواخر ‪ G1‬و ابتدای ‪ S‬همانند سازی میکنند و در ‪G2‬‬
‫دوبرابر میتوکندری داریم‬
‫روش ‪D-Loop‬‬
‫گاما‬
‫کنکاتامر‬
‫دایره چرخان‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫در پالسمیدها‪-‬برخی ویروسها‬
‫آندونوکلئاز برش میزند‬
‫پلیمراز ‪ iii‬وارد عمل میشود‬
‫مدل سیگما هم گفته میشود‬
Figure 15.7 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
‫ترمیم ‪DNA‬‬
‫• ترمیم مستقیم آسیب‬
‫• ترمیم به روش حذف نوکلئوتیدی‬
‫– سیستم ‪NER‬پروکاریوتی و یوکاریوتی‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ترمیم به روش برش باز‬
‫ترمیم به روش جفت ناجور‬
‫ترمیم شکست دو رشته‬
‫سیستم ‪SOS‬‬