Biochemie Seminar. Struktur und Organisation von Nukleinsäuren Genomorganisation DNA-Replikation

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1 Biochemie Seminar Struktur und Organisation von Nukleinsäuren Genomorganisation DNA-Replikation Dr. Jessica Tröger Tel.:

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3 Adenosin Cytidin Guanosin Thymidin

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5 Nukleotide: Adenosin-5 -triphosphat Phosphorsäureanhydridbindung Esterbindung N-glykosidische Bindung LP Abb. 7.12

6 OH dthymidin Kettenverlängerung erfolgt über freies 3 -OH

7 2. B-DNA 3 5 große Furche kleine Furche 3,4 nm nm

8 4. Das menschliche Genom einer Zelle beträgt ~6*10 9 Basenpaare (diploider Chromosomensatz). Wie lang wäre die lineare, relaxierte Form in Konformation der B- DNA in m? Nehmen Sie 10 Basenpaare/Windung der Doppelhelix an und eine Ganghöhe von 3,4 nm (3,4*10-9 m)! 1 Windung = 10 bp 3,4 nm 6*10 9 bp/10 bp = Anzahl Windungen 6*10 8 Windungen * 3,4 nm = Länge DNA Über Dreisatz: 6*10 9 bp / x m = 10 bp/3,4*10-9 m x = (6*10 9 bp *3,4*10-9 m)/ 10 bp x = 2 m

9 5. Nukleosom

10 Packung der DNA DNA Doppelhelix Superhelix SuperSuperhelix SuperSuperSuperhelix

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13 DNA-Replikation DNA-Synthese erfolgt über freies 3 -OH kontinuierliche/diskontinuierliche Synthese (Leit-/Folgestrang) semikonservative Synthese Replikationsblase bidirektionale Synthese

14 semikonservative Synthese DNA-Replikation Elternstränge: jeweils als Vorlage für die Synthese eines neuen Stranges Je ein Elternstrang wird auf die Tochterzellen übergeben.

15 Bsp.: Replikation von prokaryotischen Genomen (bis auf wenige Ausnahmen) bidirektionales Wachstum der Replikationsblase

16 Replikation bei Eukaryoten viele Replikationsursprünge bei Eukaryoten Replikationsblasen können miteinander verschmelzen

17 Termination Elongation Initiation DNA-Replikation Prokaryoten 1 Replikationsursprung DNA Helicase DNA Topoisomerase I,II SSB Primase Eukaryoten viele Replikationsursprünge DNA Helicase DNA Topoisomerase I,II RPA DNA-Polymerase a-primase DNA-Polymerase III b-ue von DNA-Pol III DNA-Polymerase d/e PCNA Entfernung der Primer durch DNA-Pol I (5'-3' Exo) +RNase H1 (aus Vorlesung) DNA-Polymerase I (Auffüllen) DNA-Ligase Entfernung der Primer durch RNase H1 (Endo) +FEN1 (aus Vorlesung) DNA-Polymerase d DNA-Ligase

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19 Folge- und Leitstrangsynthese erfolgen in gleicher Richtung Wanderungsrichtung

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22 Bei beiden replizierten Elternsträngen treten Lücken am Telomer auf Leitstrang Folgestrang Folgestrang Leitstrang

23 Replikation von internen oris aus führt zu DNA- Lücke am Ende des Folgestrangs 5 3 Primerentfernung Auffüllen der "Primerlöcher" DNA-Ligation

24 Elternstrang

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28 PCR einer gegebenen Sequenz Primer 1 2 PCR Strangtrennung und Primerbdg Produkt nach 1. DNA-Synthese

29 PCR einer gegebenen Sequenz PCR Produkt nach 2. Runde 2 Produkt nach 3. Runde

30 2 4 exponentielle Vermehrung S 6 n Anzahl der Zyklen 2 n Produktstränge

31 dttp/ddttp-einbau (1) dttp TGACTAAGCTCAATAGTCAG GATTCGAGTTA ddttp H

32 Summe dntp/ddntp-einbau TGACTAAGCTCAATAGTCAG GATTCGAGTTAT GATTCGAGTTATC GATTCGAGTTATCA GATTCGAGTTATCAG GATTCGAGTTATCAGT GATTCGAGTTATCAGTC Trennung nach Größe C T G A 5 -TCAGTC-3 C T

33 Tumortherapie Angriffsstelle Name Wirkung Nucleotide Temozolomid Alkylierung der Nucleotide Apoptose DNA-Helix cis-platin Bindung wirkt cytotoxisch Apoptose DNA-Helix Mitomycin kovalente Verknüpfung von dsdna Hemmt Einzelstrangbildung während Replikation DNA-Polymerase Ara-C Hemmung der DNA-Polymerase Hemmung der DNA-Synthese (=Zellteilung) Topoisomerase Topotecan, Etoposid sterischer Stress während Replikation Hemmung der DNA-Synthese (=Zellteilung) Telomerase Imetelstat Verkürzung der Telomere Apotose; noch in klinischer Erprobung

34 DNA-Brüche Klinischer Bezug Chemotherapie Modifikation der Basen Störung der Replikation Modifikation der DNA-Struktur DNA-Brüche Störung der Replikation Modifikation der Basen Störung der Replikation DNA-Brüche Störung der Replikation Störung während der Replikation DNA-Brüche Störung der Replikation Helleday et al., 2008

35 DNA-Topologie Superspiralisierung=Superhelizität=Supercoiling "normale" Windung der Basenpaare um Achse Bp/helikale Windung Superhelizität 10 Bp/Windung 0 9 Bp/Windung negativ, 11 Bp/Windung positiv, Verwindung der Achse Spiralisierung der Helix=Überhelix da DNA unterwunden da DNA überwunden

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