Orvosi Biológia I.

Tartalom

1. A GENOM SZERVEZŐDÉSE.......................................................1
1.1. Sejtek és vírusok...............................................1
A prokariota sejt.................................................................1
Az eukariota sejt....................................................................................................2
A vírusok.................................................................................................................3
1.2. A nukleinsavak............................................................4
1.3. A DNS elsődleges szerkezete..................................................7
1.4. A DNS másodlagos szerkezete........................................................8
1.5. A DNS fizikai-kémiai tulajdonságai..................11
1.6. A DNS harmadlagos szerkezete........................................................................14
1.7. Interkaláció...................................................................16
1.8. A genom szerveződése prokariotákban............................................................18
1.8.1. Morfológiai szerveződés...............................................................................18
1.8.2. A prokariota genom funkcionális szerveződése................................21
1.9. A genom szerveződése eukariota sejtben........................................................22
1.9.1. Morfológiai szerveződés, a kromatin.........................................................22
Nukleoszómaképző fehérjék (hisztonok) és a nukleoszóma..................24
A kromatin szerveződési szintjei.................................................................29
A sejtmag komponenseinek összeszerelődése
sejtosztódás után............................................................................................31
1.9.2. Az eukariota genom funkcionális szerveződése.......................................35
1.9.2.1. Ismétlődő szekvenciák..................................................36
A szatellita DNS......................................................................................38
1.9.2.2. Amplifikált gének és spacerek............................................42
1.9.2.3. Pszeudogének.........................................................42
1.9.2.4. Transzpozabilis elemek, vagy transzpozonok.....................................43
2. REPLIKÁCIÓ ÉS REPAIR...........................................44
A replikáció alapvető sajátságai .......................................................................44
2.1. A prokariota kromoszóma replikációja............................................................47
DNS-kötő fehérjék (sdf és helikázok)..............................................................50
DNS-polimeráz III (holoenzim)........................................................................51
A „késlekedő" szál szintézise és a primoszóma..............................................53
A DNS-polimeráz I funkciói..............................................................................56
A replikáció terminációja.................................................................................57
Az egyfonalú fág-kromoszóma replikációja.....................................................59
2.2. Az eukariota kromoszóma replikációja............................................................61
Replikációs origók és használatuk....................................................................62
2.3. Eukariota DNS polimerázok és az eukariota repliszóma szerveződése.........................65
A telomérák replikációja.............................................................67
2.4. A DNS-szintézis gátlása...............................................................70
2.5. A DNS lánchibáinak kijavítása, repair......................................71
2.5.1. Repair folyamatok prokariotákban.....................................74
2.5.1.1. Pre-replikációs repair.....................................................74
2.5.1.2. Kimetszéses (exciziós) és poszt-replikációs repair.....74
2.5.2. Repair folyamatok eukariotákban.......................................77
3. TRANSZKRIPCIÓ, AZ RNS BIOSZINTÉZISE.........................79
3.1. A transzkripció alapvető sajátságai............................................79
3.2. A transzkripció prokariota sejtben............................................81
3.2.1. A prokariota RNS polimeráz...............................................83
3.2.2. Az iniciáció és a promoter szerkezete...............................85
Az RNS polimeráz lokalizációja és mozgása a DNS-en....87
3.2.3. Egyes szigma faktorok más-más szerkezetű
promotert ismernek fel.........................................................92
3.2.4. A transzkripció terminációja és az antitermináció..........93
3.2.5. A prokariota operonok szabályozása.................................98
3.2.5.1. A laktóz-operon szabályozása........................................99
3.2.5.2. A trp-operon szabályozása.............................................102
3.2.5.3. Az operátorok ismétlődése és a DNS kihurkolódása...106
3.3. Transzkripció eukariota sejtben, RNS polimerázok...........107
3.3.1. Az RNS polimeráz I működése.............................109
3.3.2. Az RNS polimeráz II működése...............................................................112
ATATA-box nélküli promoter.................................................................115
3.3.3. Az RNS polimeráz III működése..............................................................116
3.4. A transzkripciós aktivitást befolyásoló DNS-kötő fehérjék........................117
A leu-zipper....................................................................................................119
Alfa-turn-alfa szerkezet.......................................................121
Zn-finger proteinek..............................................................125
3.5. Enhancer szekvenciák, transzaktiváció, génaktivitás......128
Az SV40 korai promoter......................................................131
Az immunglobulin gének szabályozása..............................134
3.6. Az eukariota promoter negatív szabályozása....................138
3.7. Transzkripció és kromatin szerkezet..................................139
3.8. A transzkripció és a DNS topológiája. Topoizomerázok........148
Topoizomerázok és a rák kemoterápiája...........................152
3.9. Az RNS szintézis gátlása.......................................................154
4. RNS-PROCESSING..............................................................................157
4.1. tRNS processing.....................................................159
4.1.1. tRNS processing prokariotákban..............................................................159
4.1.2. tRNS processing eukariotákban................................................................160
4.2. rRNS processing............................................162
4.2.1. rRNS processing prokariotákban..............................................................162
4.2.2. rRNS processing eukariotákban...............................................................165
4.3. mRNS processing eukariotákban....................................................................167
4.3.1. Az 5' vég módosulása, a cap......................................................................168 -1
4.3.2. Az eukariota mRNS 3' végének kialakulása.
Poli(A) és funkciója, a poli(A)-nélküli mRNS.......................................171
4.3.3. Split-gének, splicing....................................................................................178
A split gének elterjedtsége, exonok és intronok mérete.......................179
4.3.3.1. Intron csoportok és a self-splicing......................................................183
I Intron csoport......................................................................................183
II Intron csoport....................................................................................184
4.3.3.2. Sejtmagi pre-mRNS splicing...............................................................190
4.3.3.3. Transz-splicing..................................................193
4.3.3.4. Az intron mint enzim, intronok az evolúcióban...............................195
4.3.3.5. A génaktivitás szabályozása a splicing szintjén................................201
Exon-skipping és az osteogenesis imperfecta..............................203
A tropomiozin izoformák kialakulása és az
adenovírus modell....................................................205
Alternatív splicing és a sex-determináció Drosophilában..............207
4.3.4. RNS editing, a poszttranszkripciós szabályozás újabb esete................210
Az apolipoprotein B-48 keletkezése editing reakcióval........................214
5L SEJTMAGI RIBONUKLEOPROTEINEK........................................................216
5.1. hnRNP, és mRNP..........................................216
5.2. A sejt kis RNS-ei: snRNS-snRNP, scRNS-scRNP........................................223
6. TRANSZLÁCIÓ, A FEHÉRJÉK BIOSZINTÉZISE.......................................227
6.1. Általános bevezetés...................................227
6.2. A genetikai kód............................................229
6.2.1. A genetikai kód jellemzői..........................................................................229
6.2.2. A genetikai kód evolúciója........................................................................233
6.3. A tRNS szerkezete.........................................234
6.4. A riboszómák szerkezete.........................................................236
6.5. Az aminósavak aktiválása................................240
6.6. A polipeptid lánc bioszintézise..............................242
6.6.1. Iniciáció................................................................243
6.6.1.1. Iniciáció prokariota sejtben.................................................................244
6.6.1.2. Az iniciáció sajátságai eukariota sejtben..........................................247
6.6.2. Elongáció....................................................................................................248
A GTP szerepe a transzlációban................................................251
6.6.3. Termináció.................................................................................................252
6.7. Pontmutációk..................................................................252
6.8. A transzláció gátlása..................................................................256
6.8.1. A transzláció gátlása antibiotikumokkal................................................256
6.8.2. A transzláció gátlása eukariotákban........................................................258
6.9. Protein transzlokáció: extracelluláris- és
membrán-proteinek exportja...........................................................................260
6.9.1. Protein export E. coti-ban..........................................................................260
6.9.2. Fehérje transzport eukariota sejtben.......................................................262
A sejt központi vakuola rendszere............................................................264
Fehérje transzport organellumba.............................................................266
6.10. Poszttranszlációs modifikációk, poliproteinek.............................................268
r 6.11. A génkifejeződés szabályozása a transzláció szintjén............. ................272
A riboszómális fehérjék szintézisének szabályozása E. coliban................274
A béta-tubulin mRNS stabilitásának szabályozása.....................................276
A vas homeosztázisának szabályozása..........................................................276
7. A GÉN, VAGY GÉNÁLLOMÁNY MEGVÁLTOZÁSÁVAL JÁRÓ ÉS A GÉNKIFEJEZŐDÉST BEFOLYÁSOLÓ GENETIKAI MECHANIZMUSOK....................................................................278
7.1. Génvesztés és csírasejt-determináció.............................................................278
7.2. Gén-amplifikáció....................................................................279
7.3. Nem irányított génátrendeződés, mobilis genetikai elemek,
retrovírusok.........................................................................................................281
7.3.1. Mobilis genetikai elemek: Alu és RSR....................................................282
7.3.2. A retrovírusok.............................................................................................285
A retrovírus életciklusa..............................................................................286
A HIV-1 genetikai szerveződése...............................................................289
A HIV-1 génexpresszió szabályozó elemei és a
génaktivitás szabályozása..............................................................289
Retrovírus és onkogenitás..........................................................................295
Retrovírus és géntherápia...........................................................295
A reverz transzkriptáz gyakorlati felhasználása.....................................295
7.4. Irányított génátrendeződés...............................................................................296
7.4.1. A Trypanosoma-modell..............................................................................296
7.4.2. Az immunglobulin gének átrendeződése................................................298
7.5. DNS modifikáció................................................................................................301
8. DNS-DIAGNOSZTIKA.........................................................................................303
8.1. Alapfogalmak................................................303
8.2. Kromoszóma térképezés, a kapcsoltság vizsgálata.......................................304
8.3. A mutáns alléi vizsgálatára alkalmazott módszerek....................................305
8.3.1. Restrikciós endonukleázok........................................................................305
8.3.2. Hibridizáció..............................................................................................306
In situ hibridizációs vizsgálat................................................306
Filter hibridizációs technika.....................................................306
Folyadék hibridizációs eljárás................................................308
8.3.3. Teszt-DNS................................................309
8.3.4. DNS próba................................................309
8.3.5. A DNS próba jelölésére alkalmazott eljárások......................................310
8.3.5.1.Radioaktív jelölési módszerek....................................................310
Nick transzláció....................................................................................310
Primer-meghosszabbítás (primer extension)....................................310
Vég-jelölés...........................................................................................311
8.3.5.2. Nem radioaktív eljárások.....................................................................312
Biotinilálás..................313
8.3.6. Polimeráz láncreakció (PCR)..................................................................313
8.4. A nukleinsav diagnosztika alkalmazásának lehetőségei.............................319
8.4.1. Genom diagnosztika..................................................................................319
ASO próbák alkalmazása direkt vizsgálatban...................................319
RFLP alkalmazása indirekt vizsgálatban...............................................321
Miniszatellita (VNTR) lokuszok...........................................................324
DNS fingerprint................................................326
8.4.2. Fertőző betegségek.......................................................................327
8.4.3. Tumor-diagnosztika....................................................................................328
8.4.4. Transzplantáció, haplotípus meghatározás.............................................328
FONTOSABB FORRÁSMUNKÁK.........................................................................330

Témakörök