Regulacija genske aktivnosti sinteze proteinakod eukariota I Novakovi

Regulacija genske aktivnosti -sinteze proteinakod eukariota I. Novaković

Zigot – prva ćelija novog organizma

Regulacija genske aktivnosti (sinteze proteina) kod eukariota n Sve telesne ćelije: n n n isti genetički materijal razlika u sintezi specifičnih proteina tj. genskoj aktivnosti housekeeping geni n aktivni u svim ćelijama

Regulacija genske aktivnosti (sinteze proteina) kod eukariota n n Kloniranje organizama metod: n n prenošenje jedra telesne ćelije davaoca u oocitu bez jedra kloniranje vodozemaca: n 1970 -ih godina

Regulacija genske aktivnosti (sinteze proteina) kod eukariota Ovca Doli (1996. ) i njen “otac” Ian Wilmut, Edinburg, Škotska 1964. god. , Leskovac

Regulacija genske aktivnosti (sinteze proteina) kod eukariota n Sve telesne ćelije: n n isti genetički materijal razlika u sintezi specifičnih proteina tj. genskoj aktivnosti kada? gde?

Sinteza proteina: transkripcija i translacija DNK RNK G* translacija AAAAAA obrada

Regulacija genske aktivnosti (sinteze proteina) kod eukariota n na nivou molekula DNK n na nivou transkripcije n na nivou post-transkripcione obrade n na nivou translacije n na nivou post-translacijske obrade

Regulacija genske aktivnosti (sinteze proteina) kod eukariota n na nivou molekula DNK n na nivou transkripcije n na nivou post-transkripcione obrade n na nivou translacije n na nivou post-translacijske obrade

Regulacija genske aktivnosti na nivou molekula DNK n hemijske modifikacije n n n n DNK histona amplifikacija (umnožavanje) eliminacija (gubitak) preraspodela pozicioni efekat heterohromatinizacija

Regulacija genske aktivnosti na nivou molekula DNK n hemijske modifikacije n n n n DNK histona amplifikacija (umnožavanje) eliminacija (gubitak) preraspodela pozicioni efekat heterohromatinizacija

Hemijske modifikacije DNK i histona n histoni vrše nespecifičnu inaktivaciju DNK histon H 1 histonsko jezgro nukleozom

Hemijske modifikacije DNK i histona n modifikacije DNK: n modifikacije histona: METILACIJA ACETILACIJA CITOZINA 5 metil-C FOSFORILACIJA METILACIJA CH 3 inaktivacija gena

Hemijske modifikacije DNK i histona DNK n demetilacija n Histoni n acetilacija genetički aktivni regioni n DNK metiltransferaza demetilaza DNK n metilacija n Histoni n deacetilacija genetički neaktivni regioni n deacetilaza

Cp. G ostrva segmenti DNK dužine 1 -2 kb u kojima dominiraju Cp. G n n n retki van genetički aktivnih regiona metilirani u neaktivnim genima demetilirani u genima sa tkivno specifičnom aktivnošću p p C G C G C G p p

S t. S et p e ep en Spermatoz. De novo metilacija u telesnim ćelijama n m m ee tt i ll aa c ci ij je e ADULT Telesne ćelije Jajna ćel. De novo metilacija u gametogenezi Demetilacija u ranoj embriogenezi Primo rd. germ. ćel. blastocista fertilizacija Razvojni period Placenta, žum kesa De novo metilacija u trofoblastu Primord. germ. ćel.

Genomski imprinting - otisak Aktivnost alela n u odredjenom tkivu/ razvojnom periodu zavisi od RODITELJSKOG POREKLA ? ? XX metilacija DNK u gametogenezi

Genomski imprinting - otisak majčin alel del. 15 q Angelmanov sindrom

Genomski imprinting - otisak očev alel del. 15 q Prader-Willi-jev sindrom

Genomski imprinting - otisak majčin alel očev alel del. 15 q Angelmanov sindrom Prader-Willi-jev sindrom

Regulacija genske aktivnosti na nivou molekula DNK n hemijske modifikacije n n n n DNK histona amplifikacija (umnožavanje) eliminacija (gubitak) preraspodela pozicioni efekat heterohromatinizacija

Amplifikacija – umnožavanje segmenata DNK n oocita vodozemaca (Xenopus laevis) n amplifikacija r. DNK n maligna ćelija n amplifikacija protoonkogena DM HSR

Regulacija genske aktivnosti na nivou molekula DNK n hemijske modifikacije n n n n DNK histona amplifikacija (umnožavanje) eliminacija (gubitak) preraspodela pozicioni efekat heterohromatinizacija

Eliminacija – gubitak segmenata DNK n kod nižih vrsta n Valjkasti crvi (C. Ellegans) fragmentacija hromozoma u telesnim ćel. germinativna ćel. =2 n telesne ćel. <2 n

Regulacija genske aktivnosti na nivou molekula DNK n hemijske modifikacije n n n n DNK histona amplifikacija (umnožavanje) eliminacija (gubitak) preraspodela pozicioni efekat heterohromatinizacija

Preraspodela u okviru gena / subgena n Geni za Ig i TCR V 1 V 2 V 3 V 4. . . J 1 J 2 J 3. . . Cm DNK RNK antitelo protein Cd Cg. . .

Regulacija genske aktivnosti na nivou molekula DNK n hemijske modifikacije n n n n DNK histona amplifikacija (umnožavanje) eliminacija (gubitak) preraspodela pozicioni efekat heterohromatinizacija

Pozicioni efekat n promena pozicije (mesta) gena promena aktivnosti Burkitov limfom: t(8/14) myc Ig #8 #14 Ig myc aktivacija protonkogena

Pozicioni efekat FSH ( facio-skapulo-humeralna mišićna distrofija) Smanjen broj kopija segmenta od 3, 2 kb Del. 4 q FSH gen inaktivacija FSH gena #4

Regulacija genske aktivnosti na nivou molekula DNK n hemijske modifikacije n n n n DNK histona amplifikacija (umnožavanje) eliminacija (gubitak) preraspodela pozicioni efekat heterohromatinizacija

Heterohromatinizacija n inaktivacija X - Barovo telo XIST RNK + metilacija DNK

Regulacija genske aktivnosti (sinteze proteina) kod eukariota n na nivou molekula DNK n na nivou transkripcije n na nivou post-transkripcione obrade n na nivou translacije n na nivou post-translacijske obrade

Kontrola transkripcije n Faza INICIJACIJE !!! prokariote eukariote

Inicija transkripcije n elementi DNK (cis – elementi): n promotor n n n pojačivači (enhancers) n n TATA blok GC blok utišivači (silencers) REs (response elements) n transkripcioni faktori (trans-faktori): n n n opšti specifični inducibilni

Inicija transkripcije opšti TF + RNK pol II preinicijacioni kompleks - PIK promotor početak transkripcije

Inicija transkripcije opšti TF + RNK pol II preinicijacioni kompleks - PIK promotor početak transkripcije

Inicija transkripcije opšti TF + RNK pol II preinicijacioni kompleks - PIK promotor početak transkripcije

Inicija transkripcije opšti TF + RNK pol II preinicijacioni kompleks - PIK promotor početak transkripcije

Inicija transkripcije opšti TF + RNK pol II preinicijacioni kompleks - PIK promotor početak transkripcije

Inicija transkripcije şpecifični TF specifični TF pojačivač specifični TF + PIK početak transkripcije

Inicija transkripcije şpecifični TF specifični TF pojačivač promotor specifični TF + PIK početak transkripcije

Inicija transkripcije şpecifični TF specifični TF pojačivač promotor specifični TF + PIK početak transkripcije

Inicija transkripcije n Rubenstein-Taybi-jev sindrom n mutacija u genu za KOAKTIVATOR

Hox geni i Hox proteini Hox geni kod različitih vrsta

Transkripcioni faktori n Regulatorni proteini n n domen vezivanja za DNK specifičan domen zavojnica-petljazavojnica “cinkovi prsti” leucinski rajsferšlus

Inicija transkripcije receptor steroidni hormon inducibilni faktori REs gen 1 gen 2 gen 3

Inicija transkripcije receptor steroidni hormon inducibilni faktori REs gen 1 gen 2 gen 3

Inicija transkripcije receptor steroidni hormon inducibilni faktori REs gen 1 gen 2 gen 3

Inicija transkripcije receptor steroidni hormon inducibilni faktori REs gen 1 gen 2 gen 3

Dejstvo hormona na stabilizaciju RNK n Prolaktin sinteza kazeina n 3 x transkripcija n 20 x poluživot i. RNK

Kontrola transkripcije n korišćenje različitih promotora n specifični za tkivo/razvojni period gen za distrofin

Regulacija genske aktivnosti (sinteze proteina) kod eukariota n na nivou molekula DNK n na nivou transkripcije n na nivou post-transkripcione obrade n na nivou translacije n na nivou post-translacijske obrade

Post-transkripciona obrada primarnog prepisa i. RNK n alternativno (različito) n povezivanje egzona i iskrajanje introna n vezivanje poli-A repa gen za kalcitonin 1 2 3 4 5 5 a i RNK G* štitna žl. AAAAAA obrada polipeptid G* AAAAAA nervno tk.

RNK editovanje n Naknadna modifikacija zrele i. RNK n n modifikacija baza – promena kodona! vrlo retko!!! C U * A * Inozin (kao G)

Regulacija genske aktivnosti (sinteze proteina) kod eukariota n na nivou molekula DNK n na nivou transkripcije n na nivou post-transkripcione obrade n na nivou translacije n na nivou post-translacijske obrade

Kontrola translacije n Uloga UTR regiona na i. RNK Zigot u ranim stadijumima brazdanja: • koristi RNK sintetisane u periodu oogeneze, koje se aktiviraju produženjem poli-A repa!

Regulacija genske aktivnosti (sinteze proteina) kod eukariota n na nivou molekula DNK n na nivou transkripcije n na nivou post-transkripcione obrade n na nivou translacije n na nivou post-translacijske obrade

Post-translacijska obrada n Modifikacija polipeptida posle translacije Pre-pro-insulin Pro-insulin - 23 ak lanac C Insulin lanac B lanac A

Hvala na pažnji!