Chương 2 cấu trúc và chức năng của gene

CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA GENE
PGS.TS. BS NGUYỄN VIẾT NHÂN
NUCLEIC ACID
PROTEIN
DNA (desoxyribonucleic acid)
RNA (ribonucleic acid)
CẤU TRÚC
DNA & RNA
DNA

Cỏỳu truùc xoừn keùp (double
helix)

Song song nhổng ngổồỹc
chióửu (antiparallel)

A (Adenine) bừt cỷp vồùi T
(thymine) : 2 lión kóỳt hydrogen)

G (Guanine) bừt cỷp vồùi C
(cytosine): 3 lión kóỳt hydrogen)

Mọỹt cỷp base (base pair : bp)

1 kilobase = 1000 bp

Bọỹ gen cuớa ngổồỡi (Human
Genome) : 23 cỷp NST

Bọỹ NST õồn bọỹi: 3,2 x 10
9

bp
Nguyãn tàõc bäø sung
A = T ; G ≡ C
DNA
Cồ chóỳ tổỷ nhỏn õọi cuớa DNA

Xaớy ra trong pha S cuớa chu kỗ
tóỳ baỡo

Helicase: thaùo xoừn

DNA polymerase: lừp gheùp
caùc nucleotide theo nguyón
từc bọứ sung (3 5)

Chuọựi polynucleotide mồùi
õổồỹc tọứng hồỹp theo chióửu
tổỡ 5 3
Cồ chóỳ tổỷ nhỏn õọi cuớa DNA

Maỷch lión tuỷc (leading
strand) theo chióửu thaùo
xoừn cuớa cheớ nhỏn õọi
(replication fork)

Maỷch giaùn õoaỷn (lagging
strand) taỷo thaỡnh caùc õoaỷn
Okazaki (100 - 1000 nucleotide)

Caùc õoaỷn Okazaki õổồỹc

nọỳi laỷi bũng enzyme ligase

Kióứu nhỏn õọi:

Baùn giaùn õoaỷn (semi-
discontinuous)

Baùn baớo tọửn (semi-
conservative)
Bĩ GEN NGặèI (HUMAN GENOME)

Bọỹ NST õồn bọỹi (23 NST)
coù khoaớng 3,2 x 10
9
bp

<1,5% maợ hoùa cho caùc
protein ( 20.000 25.000
gen)

Caùc RNA gen: tRNA,
rRNA, miRNA

97% bọỹ gen chổùa caùc
õoaỷn DNA lỷp ồớ caùc
mổùc õọỹ khaùc nhau vaỡ
nhổợng õoaỷn DNA coù
chổùc nng chổa roợ
Bĩ GEN NGặèI (HUMAN GENOME)
Caùc thaỡnh phỏửn trong bọỹ gen ngổồỡi (Grogory,

2005)
Nucleosome
140 150 bp
8 phỏn tổớ protein histone (2 H2A, 2 H2B, 2 H3 vaỡ 2H4)
oaỷn nọỳi:
20 - 60 bp & mọỹt phỏn tổớ histone trung gian (H1)
Bĩ GEN NGặèI (HUMAN GENOME)
6 NUCLEOSOME
1 SOLENOID 2r ≈ 30nm
QUAI CHROMATIN (chromatin loop) 2r ≈ 300nm, ≈ 100.000
bp
CHROMATID 2r ≈ 700nm.
NHIÃÚM SÀÕC THÃØ 2r ≈ 1.400nm.
DNA giaím chiãöu daìi xuäúng ≈ 10.000 láön

Bĩ GEN NGặèI (HUMAN GENOME)
oaỷn lỷp nọỳi tióỳp (tandem
repeat):

Vóỷ tinh ( satellite): 171 bp,
lỷp haỡng trióỷu lỏửn

Vi vó ỷtinh (microsatellites):
lỷp õi lỷp laỷi caùc trỗnh tổỷ
2 3 4 bp

Tióứu vóỷ tinh (minisatellites)
[ VNTRs: variable number tandem

repeats]: lỷp õi lỷp laỷi trỗnh
tổỷ
10 100 bp
CAẽC YU T LP (repeat elements):
Bĩ GEN NGặèI (HUMAN GENOME)

SINEs (Short
Interspersed nuclear
elements) (13% G): lỷp
raới raùc trong bọỹ gen,
100 - 400bp

LINEs (Long
Interspersed nuclear
elements) (21% G): lỷp
raới raùc trong bọỹ gen,
1 6 kb
oaỷn lỷp raới raùc (repetitive
repeat):
Vd: oaỷn lỷp Alu (280bp), khoaớng 1 trióỷu baớn sao, xuỏỳt hi n mọựi 3kb
BÄÜ GEN NGÆÅÌI (HUMAN GENOME)
CAÏC TRANSPOSON:
1. Retrotransposon (42% G)
- LTR (long terminal repeat):
làûp haìng tràm, haìng
ngaìn láön
- Non LTR:
LINEs vaì SINEs
2. DNA transposon (2-3% G)
BÄÜ GEN NGÆÅÌI (HUMAN GENOME)

RETROTRANSPOSONS
Bĩ GEN NGặèI (HUMAN GENOME)
Caùc truùc õióứn hỗnh cuớa
mọỹt gen
Vuỡng khồới õọỹng
Promotor
Trỗnh tổỷ õióửu hoỡa
Regulatory Seq
uọi poly A
Poly A tail
Gừn caùc
yóỳu tọỳ phión
maợ
Enhancers;
Silencers
HOAT ĩNG PHIN MAẻ (TRANSCRIPTION)
Euchromatin (õúng nhióựm
sừc): õoùng xoừn
loớng leớo, hoaỷt õọỹng
phión maợ, nhỏn õọi sồùm
trong phage S
Heterochromatin (dở nhióựm
sừc): õoùng xoừn
chỷt, khọng phión maợ,
nhỏn õọi muọỹn trong
phage S
HOAT ĩNG PHIN MAẻ (TRANSCRIPTION)
Quaù trỗnh phión maợ:

ARN polymerase (3 5)

Mọỹt maỷch cuớa DNA

Nguyón từc bọứ sung
HOAÛT ÂÄÜNG PHIÃN MAÎ (TRANSCRIPTION)
Taûo thaình mRNA træåíng
thaình:
•
Càõt boí intron
•
Muî 5’ (5’ cap), 5’ guanine
•
Âuäi poly A (âáöu 3’)
CHặẽC NNG CUA DNA
BAO QUAN VAè TRUYệN AT THNG TIN DI TRUYệN
Sọỳ lổồỹng, thaỡnh phỏửn vaỡ trỏỷt tổỷ sừp
xóỳp
cuớa 4 loaỷi nucleotide
4
10
= 1.048.576
Mọỹt chuọựi polynucleotide gọửm 10 nucleotide
MAẻ DI TRUYệN
20 loaỷi acid amine
4 loaỷi nucleotide
1 acid amine
3 nucleotide
Maợ bọỹ ba
Codon
64 bọỹ ba maợ khaùc nhau

Thaỡnh phỏửn
Trỏỷt tổỷ
VË TRÊ 1 VË TRÊ 2 VË TRÊ 3
(âáöu 5’) U C A G (âáöu 3’)
U Phe Ser Tyr Cys U
U Phe Ser Tyr Cys C
U Leu Ser STOP STOP A
U Leu Ser STOP Trp G
C Leu Pro His Arg U
C Leu Pro His Arg C
C Leu Pro Gln Arg A
C Leu Pro Gln Arg G
A Ile Thr Asn Ser U
A Ile Thr Asn Ser C
A Ile Thr Lys Arg A
A Met Thr Lys Arg G
G Val Ala Asp Gly U
G Val Ala Asp Gly C
G Val Ala Glu Gly A
G Val Ala Glu Gly G
Ala: Alanine
Arg: arginine
Asn: asparagine
Asp: aspartic acid
Cys: cysteine
Gln: glutamine
Glu: glutamic acid
Gly: glycine
His: histidine
Ile: isoleucine

Leu: leucine
Lys: lysine
Met: methionine
Phe: phenylalanine
Pro: proline
Ser: serine
Thr: threonine
Trp: tryptophan
Tyr: tyrosine
Val: valine
3 codon kóỳt thuùc (stop codon) UAA, UAG vaỡ UGA
Hióỷn tổồỹng thoaùi hoùa maợ (degeneration)
Tờnh õọửng nhỏỳt
UGA: maợ cho tryptophan thay
vỗ baùo hióỷu chỏỳm dổùt vióỷc
tọứng hồỹp protein.
AGA, AGG: khọng maợ cho
arginine maỡ baùo hióỷu chỏỳm
dổùt tọứng hồỹp protein.
AUA: maợ cho methionine thay vỗ
maợ cho isoleucine.
TY THỉ