SỰ NHÂN ĐÔI VÀ SỬA CHỮA CỦA DNA (DNA REPLICATION AND REPAIR) ThS Nguyễn Kim Thạch BM Hóa Sinh – Sinh Học Phân Tử Trƣờng ĐH Y Khoa Phạm Ngọc Thạch E-mail: nguyenkimthach@pnt.edu.vn SƠ ĐỒ TRUYỀN THÔNG TIN DI TRUYỀN DNA RNA PROTEIN DNA NHÂN ĐÔI CỦA DNA (REPLICATION_DNA SYNTHESIS) SAO MÃ (TRANSCRIPTION_RNA SYNTHESIS) DỊCH MÃ (TRANSLATION_PROTEIN SYNTHESIS) CÁC BASE (PURINE VÀ PYRIMIDINE) Nucleoside [structure of deoxyadenosine] Nucleotide DANH PHÁP Base Nucleoside +deoxyribose Nucleotide +phosphate Purines adenine guanine hypoxanthine adenosine guanosine inosine Pyrimidines thymine cytosine uracil thymidine cytidine +ribose uridine ii) Structure of the DNA Cấu double trúc helix chuỗi polynucleotide DNA 5’ 3’ • polynucleotide chain • 3’,5’-phosphodiester bond A-T base pair Liên kết Hydro base G-C base pair Chargaff’s rule: The content of A equals the content of T, and the content of G equals the content of C in double-stranded DNA from any species Mạch đôi DNA 5’ 3’ Rãnh Rãnh phụ “B” DNA 3’ 5’ 3’ 5’ DNA LÀ CỐT LÕI CỦA NST DNA LÀ CỐT LÕI CỦA NST CẤU TRÚC TELOMERE SỰ BẮT CẶP HOOGSTEEN CỦA DNA Gặp đoạn DNA giàu G promoter gen telomere VẤN ĐỀ KHI NHÂN ĐÔI DNA TẠI TELOMERE THÁO XOẮN KHÓ HELICASE ĐẶC BIỆT KHIẾM KHUYẾT TRONG CƠ CHẾ NHÂN ĐÔI DNA TELOMERASE LỖI TRÊN DNA LUÔN ĐƢỢC KIỂM TRA CƠ CHẾ SỬA SAI • Đột biến xảy trình nhân đôi DNA sửa chữa đồng thời chế đọc sửa DNA polymerase • Đột biến không sửa chữa theo chế đọc sửa, bắt cặp sai sửa chữa chế cắt xén • Đột biến phát sinh thời điểm sửa chữa chế cắt xén (cắt xén base nucleotide) Sửa chữa bắt cặp sai (hậu nhân đôi) (giảm nhân đôi DNA sai 1.000 lần) • mạch DNA gốc methyl hóa adenine CH3 CH3 • đột biến mạch nhận biết vị trí methyl hóa 5’ 3’ CH3 • đột biết sửa chữa chế cắt xén • sau sửa chữa, mạch nhân đôi tạo thành methyl hóa CH3 Khử amin Sửa chữa cắt xén ATGCUGCATTGA TACGGCGTAACT uracil DNA glycosylase ATGC GCATTGA TACGGCGTAACT repair nucleases AT GCATTGA TACGGCGTAACT DNA polymerase b ATGCCGCATTGA TACGGCGTAACT DNA ligase thymine dimer ATGCUGCATTGATAG TACGGCGTAACTATC excinuclease AT (~30 nucleotides) AG TACGGCGTAACTATC DNA polymerase b ATGCCGCATTGATAG TACGGCGTAACTATC DNA ligase ATGCCGCATTGA TACGGCGTAACT ATGCCGCATTGATAG TACGGCGTAACTATC Sửa chữa cắt xén Base Sửa chữa cắt xén Nucleotide Cytosine sửa chữa khử amin (Deamination) cytosine uracil 5-methylcytosine sửa chữa khử amin 5’-methylcytosine thymine Ở bệnh di truyền, 30% base đơn bị biến đổi xảy vị trí 5’-mCpG-3’ Sự tương quan hoạt động sửa chữa DNA tế bào sợi (fibroblast cells) từ dòng tế bào đông vật có vú theo quãng đời 100 human Quãng đời (span of life) elephant cow 10 hamster rat mouse shrew Hoạt động sửa chữa DNA Những nhƣợc điểm hoạt động sửa chữa DNA Hầu hết nguyên nhân gây ảnh hưởng đến nhiễm sắc thể đột biến gen; dễ dẫn đến ung thư, thể ung thư máu (leukemias) • Xeroderma pigmentosum (khô sắc tố da) • nguyên nhân đột biến gene bao gồm sửa chữa cắt xén nucleotide (nucleotide excision repair) • nguy ung thư da thể khác (melanoma) tăng 1000 lần tiếp xúc ánh • Ataxia telangiectasia (hội chứng giãn mạch) • nguyên nhân DNA bị tổn thương • nguy tăng tiếp xúc tia X • có liên quan đến tăng nguy gây ung thư vú • Fanconi anemia (suy tủy xƣơng bẩm sinh) • nguyên nhân gen bao gồm hoạt động sữa chữa DNA • nguy tăng tiếp xúc tia X ánh nắng mặt trời • Bloom syndrome • nguyên nhân đột biến gen bên DNA helicase • nguy tăng tiếp xúc tia X • Nhạy cảm tiếp xúc ánh nắng mặt trời • Cockayne syndrome • nguyên nhân ảnh hưởng trình mã sửa chữa DNA • Nhạy cảm tiếp xúc ánh nắng mặt trời • Werner’s syndrome • nguyên nhân đột biến gen bên DNA helicase • lão hóa non Các câu hỏi trắc nghiệm lƣợng giá Câu 1: Base nitơ thành phần acid nucleic dẫn xuất từ nhân A Purin, Pyridin B Purin, Pyrol C Pyrimidin, Purin D Pyrimidin, Imidazol E Pyridin, Indol Câu 2: Ở điều kiện sinh lý, DNA nhiễm sắc thể có đặc điểm, trừ A Có cấu trúc phụ thuộc pha chu kỳ tế bào B Có chỗ xoắn cuộn chặt phân bố không C Quấn quanh phức hợp protein histone D Khó tương tác với phức hợp protein giữ nhiệm vụ mã E Không thể phân biệt với DNA ty thể Câu 3: Liên quan đến tổng hợp DNA, câu sau ĐÚNG A DNA nhân đôi theo chế bán bảo tồn B Quá trình tổng hợp DNA xảy theo chiều 3’-5’ C DNA polymerase giúp nhận biết điểm khởi đầu D DNA gyrase giúp DNA mở xoắn dễ dàng E Tất câu Câu 4: Quá trình nhân đôi DNA bắt đầu tƣợng A Tạo đoạn mồi B Tách chuỗi DNA đôi thành chuỗi đơn C Tháo xoắn chuỗi DNA D Nhận diện vị trí Ori E Các câu sai Câu 5: Trong trình nhân đôi DNA, ngã ba nhân đôi nơi xảy trình sau, trừ A Các protein SSB gắn kết với DNA B Helicase tháo xoắn mạnh mẽ C Primase tổng hợp đoạn mồi D Polymerase gắn nucleotide tự vào đoạn DNA tổng hợp E Ligase liên tục nối đoạn okazaki [...]... nhau và sự cắt ngắn của NST ở mỗi vòng đời của tế bào SỰ NHÂN ĐÔI NST VÀ DNA DIỄN RA Ở PHA S Phân bào Tăng trưởng nhanh và chuẩn bị quá trình nhân đôi DNA tăng trưởng và chuẩn bị phân chia tế bào G0 Các tế bào bão hòa DNA nhân đôi và tổng hợp histone Sự nhân đôi của DNA và cấu trúc NST ở phase S của vòng đời TB Sự nhân đôi DNA mạch gốc của NST Sự nhân đôi sợi DNA (mỗi ~150 kb) 5’ 3’ 3’ 5’ Sự nhân đôi. .. Primasome dnaB dnaC dnaG DNA gyrase Rep protein SSB DNA pol III DNA pol I DNA ligase gắn vào trình tự DNA mạch gốc helicase (tháo xoắn DNA của sợi gốc) gắn dnaB primase (tổng hợp RNA primer) nhận biết đầu âm cuộn xoắn DNA tại ngã 3 nhân đôi helicase (tháo xoắn DNA tạo ngã 3) gắn vào sợi đơn DNA polymerase nhân đôi sơ cấp loại bỏ primer và gắn liền các đoạn ngắn DNA gắn liền các đoạn ngắn DNA bằng lk... đôi đồng thời Quả bóng nhân đôi Hình thành các quả bóng nhân đôi 5’ 3’ 5’ 3’ 3’ 5’ 2 mạch con DNA được sinh ra 3’ 5’ SỰ NHÂN ĐÔI BẮT ĐẦU BẰNG VIỆC XÁC ĐỊNH ORI SSB DUY TRÌ SỰ TÁCH ĐÔI CỦA ĐOẠN DNA SỰ NHÂN ĐÔI DIỄN RA TẠI NGÃ BA NHÂN ĐÔI •PRIMASE •POLYMERASE •HELICASE PHỨC HỢP PROTEIN TẠI NGÃ BA NHÂN ĐÔI DNA POLYMERASE III SSB PROTEINS DNA LIGASE OKAZAKI FRAGMENT HELICASE PRIMASE DNA POLYMERASE I Topoisomerase... 2 mạch DNA tách rời trong quá trình tháo xoắn bởi helicase SSB cố định 2 mạch đơn DNA trạng thái tách rời và giúp báo hiệu polymerase trượt nhân bản từ mạch khuôn SỰ NHÂN ĐÔI DIỄN RA TẠI NGÃ BA NHÂN ĐÔI •PRIMASE •POLYMERASE •HELICASE RNA PRIMER GROWING DNA POLYMER ENTERING dTTP DNA TEMPLATE dNTP GẮN VÀO CHUỖI DNA ĐANG KÉO DÀI TẠI VỊ TRÍ 3’ Các thành phần tham gia quá trình nhân đôi của DNA dnaA Primasome... hợp • Tất cả DNA polymerases cần primer với đầu 3’ có nhóm OH tự do • Tất cả DNA polymerases xúc tác gắn trực tiếp theo chiều theo chiều 5’ to 3’ • 1 số DNA polymerases có khả năng xúc tác vùng đọc sửa 3’ đến 5’ (proofreading) SỰ NHÂN ĐÔI DNA CẦN RẤT NHIỀU ENZYME KHÁC NHAU HELICASE PRIMASE DNA POLYMERASE SỰ NHÂN ĐÔI DNA DNA LIGASE RIBONUCLEASE H TOPOISOMERASE CƠ CHẾ VƢỢT NUCLEOTIDE LỖI CỦA DNA POLYMERASE... 5’phosphodiester Đặc điểm của các DNA polymerases DNA polymerases of E coli_ Polymerization: 5’ to 3’ Vùng đọc sửa exonuclease: 3’ to 5’ Sửa sai exonuclease: 5’ to 3’ pol I yes yes yes pol II yes yes no pol III (core) yes yes no DNA polymerase III là enzyme chính thực hiện nhân đôi DNA polymerase I giữ vai trò nhân đôi gắn các đoạn ngắn và cắt xén các primer trên mạch chậm và sửa sai Được dùng để tạo DNA tái tổ...Cấu trúc của chromatin Beads on a string 1kb : 55 nm Sợi 30 nm 1kb : 17 nm 2 vòng DNA quấn quanh khối cầu histone Lõi gồm 8 phân tử histone quấn quanh bởi DNA N-TERMINAL TAIL ACCESSIBLE CẤU TRÚC NUCLEOSOME Histone octamer = (H2A-H2B)2 + (H3/H4)2 VAI TRÒ CỦA HISTONE Acetyl hóa Methyl hóa Phosphoryl hóa Ubiquitin hóa ADP-ribosyl hóa … HISTONE NHÂN ĐÔI DNA SAO MÃ SỬA LỖI Sự nén khối và tháo nén của chromosome... và sự lão hóa Telomeres “caps” bảo vệ 2 đầu tận cùng của NST, là trình tự lập liên tiếp 5-8 bp giàu cặp GC Bảo vệ NST Trƣớc quá trình tái sắp xếp và sát nhập của các NST Metaphase chromosome telomere centromere telomere structure telomere 12 kb (TTAGGG)many (TTAGGG)few young senescent • hoạt tính telomerase (enzyme) hoạt động tùy theo chiều dài của telomere ở tế bào mầm • sự giảm hoạt tính của. .. NHIỀU ENZYME KHÁC NHAU HELICASE PRIMASE DNA POLYMERASE SỰ NHÂN ĐÔI DNA DNA LIGASE RIBONUCLEASE H TOPOISOMERASE CƠ CHẾ VƢỢT NUCLEOTIDE LỖI CỦA DNA POLYMERASE QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI DIỄN RA TẠI NHIỀU VỊ TRÍ & THEO 2 HƢỚNG TELOMERE LÀ ĐẦU MÚT CỦA NST CẤU TRÚC TELOMERE