Chương IV. Sự tái bản DNA pptx

Chương IV. Sự tái bản DNA
TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA DNA
Cấu trúc:
- 2 mạch xoắn kép bổ xung
- Cấu tạo hóa học các nucleotide

Hoạt động:
- Cơ chế tái bản: sao chép thông tin di truyền từ 1 thành 2 bản
- Cơ thế kiểm tra, sửa chữa sai sót
Thí nghiệm của Matthew
Meselson và Franklin Stahl
(1958)
Sự tái bản theo nguyên tắc bản bảo thủ
Nguyên tắc bán bảo
thủ: giữ lại một mạch
đơn cũ và một mạch
đơn mới được tổng hợp

Mô hình chung
Tái bản DNA ở prokaryote
- Xảy ra chỉ ở 1 điểm trên phân tử DNA vòng của prokaryote
- vùng DNA được sao chép từ 1 điểm khởi đầu được gọi là đơn vị
tái bản-replicon
Tái bản DNA ở prokaryote
Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép

1. Topoisomerase: tháo xoắn dạng DNA siêu xoắn thành dạng thẳng

Topoisomerase

Topoisomerase I: gắn vào DNA và cắt một trong hai sợi đơn.
Sau khi tạo được DNA thẳng thì enzyme này nối chỗ đứt lại
Topoisomerase II: Cắt cả hai mạch của phân tử DNA
(gyrase của E.coli)
Tạo chạc tái bản
Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép

Tái bản DNA ở prokaryote
 Gyrase (E.coli): + tháo cấu trúc xoắn hoặc siêu xoắn tạo DNA
dạng thẳng
+ Tự nối các vị trí vừa cắt

Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép
 Helicase: phá vỡ liên kết hydro giữa các bazơ trên 2 sợi
đơn bổ sung
Tái bản DNA ở prokaryote
-Một số gắn trên
mạch theo hướng
3’-5’ : các protein
của gen Rep

- Một số khác gắn
trên mạch theo
hướng 5’-3’:
helicase II và III

Tái bản DNA ở prokaryote
Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép
Tái bản DNA ở prokaryote
DNA polymerase:

+ DNA pol I: tổng hợp lấp chỗ trống khi đoạn mồi
tách ra
DNA polymerase I chỉ chứa một chuỗi polypeptide
+ DNA pol II: có chức năng đọc sửa 3’ – 5’
exonuclease, kéo dài chuỗi
+ DNA polymerase III : là một holoenzyme phức
chứa 7 polypeptide khác nhau (α, β, 2γ, δ, ε, µ, 2θ) tổng
hợp mạch bổ sung từ đầu 3’OH tự do của mỗi mồi RNA

Tái bản DNA ở prokaryote
Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép
Tái bản DNA ở prokaryote
 SSB: protein gắn sợi đơn,
làm 2 mạch đơn không kết
hợp lại với nhau
ligase: nối tất cả các chỗ
gián đoạn trên mạch mới.

đơn vị sao chép ở SV tiền nhân (replicon)

đứt tại một điểm của 1 trong 2 mạch đơn DN đứt tại một điểm của 1
trong 2 mạch đơn DNA A
Tái bản DNA ở prokaryote
- Cắt tại một điểm của 1 trong 2 mạch đơn DNA
- Tại điểm bắt đầu tái bản: thường nằm ở những vùng
DNA có chứa nhiều trình tự AT (100 - 200bp)
Quá trình tái bản
1. Topoisomerase: Tháo xoắn tạo
DNA thẳng
 Vị trí khởi đầu tái bản: nằm ở

những vùng chứa nhiều trình tự AT
(100 – 200bp)
2. Helicase: Phá vỡ liên kết
hydro trên hai mạch đơn
3. SSB protein (single strand
binding protein)
Bám vào các sợi đơn đang
được kéo dài hai mạch
đơn không kết hợp lại với
nhau
Topoisomerase
Helicase
SSB protein
Topoisomerase
Helicase
SSB protein
Quá trình tái bản
4. RNA primase tổng hợp mồi cho
việc tái bản
Đoạn RNA mồi: 8 – 12 nu
5. Hệ DNA polymerase tham
gia kéo dài chuỗi và đọc sửa
trên hai sợi đơn
6. Ligase: Nối tất cả các chỗ
gián đoạn trên mạch mới
RNA
primase
DNA
polymerase
DNA ligase

Tái bản DNA ở prokaryote
Hướng tổng hợp trên hai sợi đơn
1. Trên mạch khuôn hướng 3’ – 5’:
sinh tổng hợp mạch đơn mới
diễn ra liên tục gọi là mạch tiến
( leading)
2. Trên mạch khuôn 5 – 3’ :
Sinh tổng hợp diễn ra không
liên tục mà dưới dạng ngắn gọi
là đoạn Okazaki (mạch chậm –
lagging)
Kích thước đoạn Okazaki: 1000
– 2000bp
Topoisomerase
Helicase
SSB protein
RNA
primase
DNA
polymerase
DNA ligase
Bidrectional DNA
synthesis
Replication
forks will
merge
Tái bản DNA ở Eukaryote
Nhiễm sắc thể
Nhiễm sắc thể kép

- Diễn ra tại kỳ trung gian (S phase) giữa 2 lần phân bào. Tế bào nhân đôi chỉ
sau khi DNA tái bản
- Sự tái bản xảy ra tại nhiều điểm trên nhiễm sắc thể. VD ở bộ NST người có
20.000-30.000 đơn vị tái bản, chiều dài một replicon từ 100 đến 200 kb
Tái bản DNA ở Eukaryote
Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép
1. Polymerase α/ primase: tổng hợp mồi RNA cho mạch chậm
Không có khả năng đọc sửa (exonuclease)
2. Polymerase β: tương tự như polymerase I ở sinh vật tiền nhân
Tổng hợp đi liền với sửa chữa và hoàn chỉnh sợi đơn mới
3. Polymerase γ: được tìm thấy ở ty thể nhưng chưa rõ chức năng
4. Polymerase δ: tương tự như DNA pol III ở sinh vật tiền nhân
Tổng hợp sợi đơn mới

5. Polymerase ε: mới được phát hiên , chưa rõ chức năng
Tái bản DNA ở Eukaryote Tái bản DNA ở Eukaryote
6. Chromatin Assembly Factor 1 (CAF-1)
nhân tố kết gắn nhiễm sắc + protein β tổ chức lắp ghép trung
gian PCNA (Proliferating cell nuclear antigen )
Chức năng: tháo bỏ và lắp ghép lại các protein nằm trong nucleosome
Các nhân tố tham gia vào quá trình sao chép
7. Các nhân tố sao chép A và C (Replication Factor) RF-A, RF-C
Chức năng: cần cho hoạt động của các DNA polymerase α và β
Newly made
histone proteins
PCNA: gồm 3 protein
Tái bản DNA ở Eukaryote
1. Dưới tác dụng của Topoisomerase và nhân tố tái bản RF-A,
phức hợp nhận biết vùng khởi đầu tái bản (origin recognition
complex – ORC) bọc lấy điểm khởi đầu (giàu AT)

DNA được tháo xoắn
2. Trên mạch chậm:Primase tương tác với RF-A tổng hợp các mồi
RNA (10nu) kéo dài thêm 20 nu nhờ nhân tố RF-C kết hợp với
Pol α
- Pol δ gắn vào chuỗi và tổng hợp đoạn Okazaki
3. Pol α chuyển đến mạch đối diện và tổng hợp liên tục mạch tiến
Mô hình tái bản ở Eukaryote
Tái bản DNA ở Eukaryote
4. Kết thúc tổng hợp tại đầu telomere của nhiễm sác thể
Đầu cuối của DNA (telomere) có chứa nhiều đoạn lặp lại giống
nhau, trình tự đoạn lặp TTAGGG hay TTGGGG
Cấu trúc đầu so le 3’ (overhang): có chiều dài 12-16 nu
Hãy tìm hiểu sự liên quan giữa đầu telomere của nhiễm sắc thể đến tuổi thọ?
Cơ chế kéo dài đầu telomere
Telomerase RNA đóng vai trò
quan trọng
HỆ THỐNG SỬA CHỮA SAI SÓT KHI TÁI BẢN
1. Cơ chế phòng ngừa:
Trong tế bào có hệ thống ngăn chặn tác hại của các chất chuyển
hóa trong tế bào:

Ví dụ:
 hệ thống điều hòa cân bằng acid – bazo (thông qua kênh vận
chuyển)
 Hệ thống khử: NADH, NADPHH
+