4. Előadás ukleozidok, nukleotidok, nukleinsavak
Történeti háttér Savas karakterű anyagok a sejtmagból 1869-71 DS a sejtmag fő komponense nuclein Friedrich Miescher (Svájc, 1844-1895) 1970: FM Insitute for Biomedical Research, Basel 1882 Walther Flemming: Chromatin elnevezés W. Waldeyer: CRM (szín) SZMA ( coloured body, festék láthatóvá tétel) 1934 - DS polimer és molekulatömege kb. 500 000 E. ammersten, T. Caspersson - tisztított növényi vírusban (tobacco mosaic virus) is van W. M. Stanley (USA), obel dij, kémia, 1946 1940 első elektronmikroszkópos kép DS pozitívan töltött fehérjék 1947-50 nukleotid összetétel E. Chargaff (USA) 1953 kettős hélix J. Watson, F. Crick (UK) (.d. 1962) 1958 DS polimeráz I enzim (első DS készítő enzim) 1960 RS polimeráz; mrs felfedezése 1964 t RS Ala szekvenálása R. olley (USA) 1966 genetikai kód megfejtése 1968 védett nukleotidok összekapcsolása (A. Todd, Khorana)
1970 DS hasító enzim (restrikciós) felfedezése 1973 DS fragmensek beépítése plazmidba E. coli Androméda-törzs 1975 RS kromoszóma szekvenálása; MS2 fág (3 fehérje) 1977 GEETEC 1978 somatostatin: az első emberi hormon, rekombináns technológiával (Werner Arber, Daniel athans, amilton. Smith obel-díj: restrikciós enzimek) 1979 malignus sejtből származó DS-sel fertőzni lehet egészséges sejtvonalat 1980 obel-díj: DS szekvenálás; rekombináns DS szintézis F. Sanger; W. Gilbert 1982 - humán inzulin (DS technológia) a piacon (humulin) - első onkogének izolálása, expresszálása, szekvenálása (egy aminosav különbség) 1983 DS a λ baktérium fágból (48 502 bázispár) 1984-03 UMA GEM projekt elfogadása (USA Kongresszus) kb. 3 x 109 bázispár 3 milliárd USD 1 USD/ bázispár 1992 The Sanger Centre, Cambridge (DA szekvenálás, UG) 2000 The Sanger Institute the role of genetics in health and disease 2009 obel-díj: Telomer/telomeráz védi a kromoszómát Elizabeth. Blackburn, Carol W. Greider, Jack W. Szostak 2015 Francis Crick Institute, London (1500, inc. 1250 kutató, GBP 100 millió)
Felosztás ukleotid koenzimek ADP, ATP AD FAD Co-A UDP-cukrok RS Mt: 10 4-10 6 plazma vírusok lánchossz:> 3x10 3 DS Mt: 10 8-10 12 sejtmag vírusok lánchossz: > 10 7 E. coli 0,4 % 6 % 1 % db/sejt 1,2x10 7 rrs: 6x10 4 4 trs: 4x10 5 mrs: 10 3
A nukleinsavak primer szerkezete Alapkomponensek - szénhidrát-foszfát heterociklusos bázis n 1. Szénhidrát: monoszacharid, aldopentóz β-d-2-dezoxiribóz (DS) 1 C C2 D-2-dezoxiribóz β-d-2-dezoxiribóz 1 β-d-ribóz (RS) C C C C C 2 β-d-ribóz
2. Foszforsav(ak) P P R P R2 R1 P P P R P P P P P R P P P monoészter foszfodiészter - lineáris - ciklusos >300 o C metafoszforsav difoszforsav 160 o C foszforsav (ortofoszforsav) trifoszforsav difoszforsav-észter trifoszforsav-észter
3. eterociklusos bázis 2 1 R 1 3 citozin (C) timin R = - C 3 R = - (T) (U) (C) pirimidin adenin (A) 2 1 a b 7 9 e 5 c 3 guanin, (G) 1 2 purin (pirimidin(d)imidazol)
Keto-enol tautoméria C 3 3C 3C vagy guanin timin Amino-imino tautoméria citozin adenin
ukleozidok szénhidrát és heterobázis ( glikozid kötés) 2 3C 3 dezoxicitidin dezoxitimidin 2 9 2 dezoxiadenozin dezoxiguanozin β--glikozid
ukleotidok szénhidrát és foszforsav (3,5 - diészter kötés) P - 5 -foszfát 5 C2 3 3 -hidroxi P - 5 C2 3 bázis 1-2 bázis 2 5 -vég P - 5 C2 3 5 C2 észter (primer ) P - 3 3 -vég bázis 1 szekunder () bázis 2
Ribonukleotidok ionizációs állandói (pk) Bázis Szekunder foszfát Primer foszfát Adenozin - 5 -foszfát (5 -AMP) * 3,8 6,1 0,9 Uridin - 5 - foszfát (5 -UMP) 9,5 6,4 1,0 Citidin - 5 - foszfát (5 -CMP) 4,5 6,3 0,8 Guanin - 5 - foszfát (5 -GMP) 2,4, 9,4 6,1 0,7 5 -AMP (vagy 5 -ramp) jelentése : ribonukleotid. 5 -damp jelentése : deoxiribonukleotid (deoxinukleotid).
A polinukleotid lánc primer szerkezete 5 -vég 3C P - timin C2 C2 P - C2 P - C2 P - 3 -vég 2 2 adenin pk = 3,8 pk = 4,5 citozin guanin 2 pk= 2,4 9,4
A kettős polinukleotid lánc primer szerkezete
ukleinsav térszerkezetek A Z c só (RA) A 72% Et alacsony só koncentráció 50% Et c só Z Minimális só (nem Li 2 +) B 0.7 M MgCl 2 vagy 2.5 M acl 3M acl Alacsony nedvességű szálakban. C Magas sókoncentráció
Francis Crick, 1916-2004 James D. Watson, 1928- Watson, 1928 Crick, 1916 James D. Watson: A kettős spirál, Gondolat, 1970, 1972
A nukleinsavak térszerkezete A 2-dezoxi-D-ribóz téralkata (a gyűrű síkja fölötti C atom szerint) 0,5 Å c 2 -endo c 3 -endo
A β-glikozidkötéshez kapcsolódó konformerek
A, B és Z típusú DS jellemzői A B Z élix irány Jobbmenetű Jobbmenetű Balmenetű Bázispár per kanyar 11 10,4 12 (6 dimers) Bázispárok távolsága 2.3 Å 3.4 Å 3.8 Å Menetemelkedés 25,3 Å 35,4 Å 45,6 Å Bázispár dőlésszög 19 1 9 Glikozid konformáció Dezoxicitidin Anti Anti Anti Dezoxiguanozin Anti Anti Syn Szénhidrát konformáció Dezoxicitidin C-3 -endo C-2 -endo C-2 -endo Dezoxiguanozin C-3 -endo C-2 -endo C-3 -endo
Értelmezés
A-DS B-DS
A-DS B-DS
Z-DS B-DS
DS hő-denaturáció
A DS-től a kromoszómáig
Egy kromoszóma és...
Összevetés: DS és RS
Az RS
mrs másodlagos szerkezete
trs másodlagos szerkezete (75-95 nukleotid) trs Ala (olley,.d. 1968)
trs térszerkezete Aminosav kapcsolódása A. Rich, A. Klug (1974)
trs bioszintézise intron 10 % módosított bázis
trs aminosav szintézise (P. Zamencik, M. oogland, 1957) 1. Aminoacil-adenilát (AMP) keletkezése P. Zamencik, M. oogland (1957)
2. Aminoacil-tRS keletkezése
trs aminosav
ukleozid hatóanyagok 2 dezoxiguanozin 2 Acyclovir (acikloguanozin) SV, VZV dezoxiadenozin gancyclovir CMV 3C zidovudine dezoxitimidin