Molekulargenetik der Eukaryoten WS 2014/15, VL 10. Erwin R. Schmidt Institut für Molekulargenetik

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Sophie Scholz
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1 Molekulargenetik der Eukaryoten WS 2014/15, VL 10 Erwin R. Schmidt Institut für Molekulargenetik

2 Replikationsgabel bei Prokaryoten

3 Replikationsgabel bei Eukaryoten

4 Pol e Pol d

5 GINS (Go, Ichi, Nii, and San; five, one, two, and three in Japanese), in budding yeast, consisting of Sld5, Psf1 (partner of Sldfive 1), Psf2, and Psf3 proteins

7 Possible roles of GINS during DNA replication. A. Structural component of the CMG complex that contains DNA helicase activity. Cdc45 protein is represented in red, Mcm2 7 proteins in orange, and GINS as a blue ring. B. DNA polymerase ε auxiliary factor. The different subunits of Pol ε are depicted in yellow. The relative position of the different components in each protein complex is speculative. See text for details. Aparicio et al. Cell Division :18 doi: /

8 DNA Pol I (polymerase) Pol I 3'->5' exo Nick translation 3' mismatch hydrolyzed Fill-in gap None None 3' mismatch hydrolyzed None Pol I 5'->3' exo None None Removed by nick translation DNA ligase Seals nick None None None DNA Pol III None Fill-in gap None None SSB None Binds tightly None None primase None Makes an RNA primer helicase None Loads at 5' end None None Eukaryotic Pol a/d Eukaryotic Pol /e 3' mismatch hydrolyzed 3' mismatch hydrolyzed Synthesis on lagging strand Synthesis on leading strand None None None photolyase None None Removes dimer leaving a gap UvrABC endonuclease None None Removes mismatch leaving a gap None Removed by nick translation None None None None None

9 Struktur RPA

10 Superhelikaler Stress durch Entwindung der Doppelhelix

11 Abbau des superhelikalen Stresses durch Topoisomerasen

12 DNA- Topoisomerase

13 Struktur Topoisomerase

14 Replikation findet im Chromatin statt

15 Bei Eukaryoten ist die DNA während der Replikation als Chromatin verpackt

16 H3-H4 Tetramere werden zufällig auf die beiden Tochterstränge verteilt, die Lücken werden durch neu synthetisierte H3-H4 Tetramere aufgefüllt, Dadurch werden die Histonmodifikationen auf beide Tochterstränge verteilt. H2A-H2B-Tetramere lösen sich während der Replikation ab und werden neu in die Nukleosomen integriert. Um das Histonmodifikationsmuster zu erhalten, besteht eine Präferenz für Histon-modifizierende Enzyme benachbarte Nukleosomen in gleicher Weise zu modifizieren

17 Chromatin Replikation

18 Fig. 1. A schematic view of the signaling pathways inhibiting DNA replication. ssdna-rpa intermediates and DSBs arise as a consequence of external insults (irradiation and polymerase inhibitors) or during normal replication Shechter, David and Gautier, Jean (2004) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, Copyright 2004 by the National Academy of Sciences

19 Transkription und Replikation

20 Transkription und Replikation, gleichsinnig

21 Replikation und Transkription, gleiche Richtung

22 Replikation und Transkription, gegenläufige Richtung, die Transkription wird durch Replikation unterbrochen

23 Replikation und Transkription

24 Fehler bei der Replikation...und ihre Reparatur

25 Tautomerie der Nukleobasen

26 Replikationsfehler durch tautomere Formen der Nukleobasen

28 Reparatur von Replikationsfehlern FEN1= flap structure specific protein 1

29 Replikation der Telomere

die Telomer-DNA der meisten Tiere und Pflanzen enthält kurze, tandem-repetitive

30 Speziell gebaute Chromosomen-Enden (Telomere) sowie eigens dafür vorgesehene Replikationsenzyme (Telomerase) sorgen dafür, dass die Verluste kompensiert werden die Telomer-DNA der meisten Tiere und Pflanzen enthält kurze, tandem-repetitive Sequenzen z. B. (TTAGGG) n beim Menschen (Ausnahme: Dipteren wie Drosophila, sowie wenige Pflanzenarten)

31 Die Telomerase verlängert den überhängenden 3 -Strang

33 Telomerreplikation

35 Replikation linearer Virus-Genome Beispiel Adenovirus

37 Stationäre Replikation Es gibt Hinweise darauf, dass nicht das Replisom, sondern die DNA sich bei der Replikation bewegt: die Fabrik steht fest und das Fließband bewegt sich

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Assoc. Prof. PD Mag. Dr. Aufbau und Funktion des Genoms: Von der Genstruktur zur Funktion Wien, 2013 Währinger Straße 10, A-1090 Wien helmut.dolznig@meduniwien.ac.at www.meduniwien.ac.at/medizinische-genetik