Đang tải... (xem toàn văn)
Sinh học phân tử
CHNG IV TNH N NH CA DNA Để đảm nhận chức mang truyền thông tin di truyên cách xác ổn định từ tế bào sang tế bào khác, từ hệ sang hệ khác nhng đồng thời phải có biến đổi để tiến hóa thích nghi DNA cần phải có số đặc tính định là: tái bản, sửa sai đột biến Trong chu trỡnh sinh trởng phát triển, t bo ch tiến hành phõn chia sau DNA c nhõn ụi, để ổn định lợng DNA tế bào Quỏ trỡnh ny gi sù chép DNA, kết từ phân tử DNA ban đầu sau lần tái tạo thành phân tử DNA giống hệt v ging ht vi phõn t ban đầu Tuy nhiờn q trình tái xẩy sai sót Để đảm bảo cho viƯc lưu trữ truyền đạt thông di truyền cách trung thành từ tế bào sang tế bào khác tế bào phải tự trang bị cho hệ thống bảo vệ sửa chữa sai lầm trình chép gặp phải Mặc dù nhiều có q trình biến đổi xảy tạo sở cho tiến hóa sinh giới Biến đổi đột biến gen, gen nhẩy hay tái tổ hợp di truyền phân tử DNA Chương IV vµ V đề cập đến cỏc trờn I Quá trình chộp DNA XÈy prokaryote a Nguyên tắc bán bảo thủ Sự chÐp DNA thực theo nguyªn lý bỏn bo ton (semiconservative) Watson Crick đề xuất (1953) dựa sở tính đặc thù liên kết hydro bazơ bổ sung mạch HÃy tởng tợng si DNA kép giống nh khoá dây xéc măng tuya, dây tách ri từ đầu, dây l mt mch n c dùng lµm khn để tổng hợp thêm mạch đơn sở nguyên lí ghép cặp bổ sung bazơ, kt qu to phân t DNA mi phân t có mch n c vµ mạch đơn Chứng minh cho điều l thớ nghim ca nhà khoa học trẻ Matthew Meselson Franklin Stahl tiến hành vào năm 1958 Họ ni vi khuẩn E.coli mơi trường có nguồn N nặng đánh dấu phóng xạ N15 C¸c N15 đợc nhập vào bazơ nitơ nucleotide, tỏi vi khuẩn phải sư dơng ®Ĩ tổng hợp sợi DNA, qua số hệ tính theo thời gian ni tạo tồn DNA có chứa N15 Sau đưa vi khuẩn vào mơi trường chứa N14 nhẹ, vi khuẩn phải lấy nguồn nitơ nhÑ để tổng hợp, qua lần tái thứ có nửa số sợi đơn (ban đầu) sợi đơn mang nitơ nhẹ Quay li tâm èng gradient tỷ trọng khác chøa chất cesium 27 chloride (CsCl) phân tách DNA nặng (H) v nh (L), kt qu thu đợc cỏc vch ống tỷ trọng, chứng tỏ trình tái theo phương thức bán bảo thủ (hình 2.4) Hình 1.4 Sơ đồ sử dụng phương pháp li tâm DNAs tái đánh dấu N15 dung dịch CsCl tạo tỷ trọng tăng dần nhằm chứng minh trình tổng hợp DNA theo nguyên tắc bán bảo thủ Hình 2.4 Sơ đồ chứng minh chÕ tổng hợp DNA E.coli theo nguyên tắc bán bảo toàn Thế hệ đầu bazơ đánh dấu DNA E.coli chứa tồn N15 , sau E.coli ni mơi trường chứa nu có N14 bình thường, theo hệ DNA tổng hợp nhẹ dần nhờ sử dụng bazơ chứa N14 , bazơ thay dần N15 làm DNA nhẹ dần b Quá trình chép khởi đầu tháo xoắn Trong tù nhiªn có mơ hình cÊu tróc phân tử DNA tån t¹i, dạng 1: siêu xoắn, dạng 2: xoắn (vòng) dạng 3: thẳng sinh vật nhân thật bậc cao DNA vòng, sinh vật tiền nhân, chúng trạng thái xoắn siêu xoắn, tái thường 28 việc đứt điểm mạch đơn DNA Cịn dạng thẳng bắt đầu cắt đứt điểm đứt hai mạch đơn đứt nhiều vị trí khác nhiễm sắc thể VÞ trí đứt khởi đầu tái thờng nằm vùng DNA có chứa nhiều trình tự AT, dài từ 100 ®Õn 200 bp Tiếp đến q trình tháo xoắn nhiều enzyme tham gia có tên gọi topoisomerase, enzyme có loại là: topoisomerase I tháo xoắn dạng DNA siêu xoắn, chúng gắn vào DNA cắt sợi, sau tạo sợi DNA tháo xoắn enzyme nối chỗ đứt lại, điển hình enzyme protein ε E.coli Topoisomerase II cắt mạch phân tử DNA, thí dụ enzyme gyrase E.coli thuộc loại Sau tháo xoắn tạo DNA thẳng enzyme lại có nhiệm vụ tự nối vị trớ va ct li Kết trình tháo xoắn đà tạo lên chạc tái bản, sẵn sàng cho trình tổng hợp sợi đơn S chc chép DNA (h×nh 3.4) Hình 3.4 Sơ đồ trình tái DNA theo Okazaki (1968) 29 c Q trình chép chế sinh hóa phức tạp có tham gia nhiều nhân tố Ở nhiễm sắc thể vịng vi khuẩn, q trình chép điểm sau lan theo hướng đến đụng vào điểm nối đối diện, tạo thành nhiễm sắc thể vịng xoắn Q trình chép địi hỏi tham gia nhiều protein khác E.coli cần tá sản phẩm gen khác (b¶ng 1.4) Ở sinh vật nhân thật kích thước sợi DNA lớn cã nhiều sợi nên trình chép không từ điểm mà nhiều điểm Thí dụ người có từ 20.000 đến 30.000 điểm, gọi đơn vị chép Đơn vị chép vùng DNA chép từ điểm khởi đầu gọi replicon, chiều dài cña mét replicon người từ 100 đến 200 kb Mỗi nhiễm sắc thể vi khuẩn replicon Mỗi nhiễm sắc thể có nhiều replicon tái từ điểm khởi đầu theo hướng tái đến đoạn DNA cuối Hai mạch đơn phân tử DNA tách rời nhờ enzyme gọi helicase hay cịn gọi deroulase, E.coli có helicase Enzym phá vỡ liên kết hydro bazơ sợi đơn bổ sung, giúp chúng xoắn kép vào Có nhiều loại helicase đồng thời hoạt động, số gắn mạch theo hướng 3’-5’ (các protein gen Rep), số khác gắn mạch theo hướng 5’-3’ helicase II III Các mạch đơn sau tách rời cách ổn định nhờ protein SSB (single strand binding proteins, SSBPs) Những protein gắn lên khắp nơi mạch đơn kéo dài làm mạch đơn không kết hợp lại với Nhờ mà tốc độ chép tăng lên hàng 100 lần so với ngồi thể khơng có SSB trợ giỳp C mch đơn u cú th dựng c làm khuôn để tổng hợp lên sợi DNA tuú theo vị trí promoter Nếu promoter đặt đầu sợi DNA tng hp s theo hng từ mạch đơn đầu 3’ nguyên (leading strand) tiến hành tổng hợp liên tục, cßn mạch nguyên từ đầu 5’ tổng hợp đứt đoạn theo đoạn Okazaki 30 Bảng 1.4 Các protein gen liên quan đến tái DNA E.coli d Sao chép việc tổng hợp mồi (primer) RNA Sợi đơn DNA tổng hợp đoạn RNA mồi, việc tổng hợp RNA mồi enzym có tên primase tiến hành Måi RNA lµ mét chuỗi RNA ngắn chứa từ - 12 nucleotide enzyme hoạt động cần phải hình thành phức hợp enzym primase với protein khác Phức hợp gọi primosome Ngồi men primase, primosome cịn chứa protein tiền tạo mồi đặt tên protein i, n, n’ n’’ cộng thêm sản phẩm gen dna B dna C (bảng 1.4) 31 Primosome tiến hành phản ứng sinh mồi cho sợi tiến (leading) tổng hợp mồi lặp lại để tổng hợp đoạn Okazaki cho mạch lùi Tuy nhiên chức protein primosome chưa rõ Hình 4.4 Thành phần cấu trúc enzyme DNA polymerase III Tham gia tổng hợp DNA vi khuẩn có enzyme DNA polymerase DNA polymerase I III Enzym tổng hợp kéo dài sợi trình chép nhiễm sắc thể E.coli enzym DNA polymerase III DNA polymerase I chứa chuỗi polypeptide DNA polymerase III (h×nh 4.4) holoenzym phức chứa polypeptide khác (α,β,2γ,δ, ε vµ θ), tồn có vai trị gióp cho q trình tái DNA xác, víi sai sãt rÊt thÊp chØ 10-10, tức 10 tỷ nu nhập vào chuỗi sai có nu Điều DNA pol I III có chức ®äc sưa 3’ – 5’ exonuclease (proofreading) Hoạt tính tổng hợp phần rã theo hướng 5’-3’, đặc tính có polypeptide α DNA polymerase III Hoạt tính đọc sửa polypeptide ε đảm nhận Còn chức tiểu đơn vị khác chưa rõ e Sự tổng hợp hai mạch đơn xảy liên tục mạch bổ sung với sợi leading gián đoạn sợi lagging - Enzyme DNA polymerase III tổng hợp mạch bổ sung từ đầu 3’OH tự - mồi RNA Mạch khuôn sử dụng đến đâu protein SSB giải phóng đến 32 - Vì chiều tổng hợp DNA ln từ hướng 5’-3’, hình thành chuỗi - - polynucleotide mạch khuôn diễn theo hướng ngược chiều Trên mạch khuôn hướng 3’-5’, sinh tổng hợp mạch đơn diễn theo chiều hướng với hướng tháo xoắn, mạch tổng hợp liên tục gọi mạch tới Trên mạch khuôn 5’-3’ sinh tổng hợp mạch đơn diễn theo hướng ngược với hướng tháo xoắn, xẩy không liên tục mà dạng đoạn ngắn gọi đoạn Okazaki (kích thước đoạn dài từ 1000 đến 2000 bp) mạch gọi mạch chậm hay lùi Tuy nhiên, theo CA Wu cộng năm 1992 (J Biol Chem Vol 276 issue 6, 4074 -4083, 02 1992), kích thước đoạn Okazaki E.coli dài ngắn phụ thuộc vào nồng độ NTPs enzyme primase điều kiện môi trường ảnh hưởng đến việc hình thành mồi sợi lùi Nếu lượng Pol III kết hợp với primase thấp đoạn Okazaki dài kb f Q trình hồn chỉnh sợi tổng hợp - Sau chép kết thỳc, cỏc mồi RNA bị phân rà hoạt tính 5’ – 3’ exonuclease cña DNA pol I, để lại lỗ hổng, sau lỗ hổng lấp đầy nhờ enzym DNA polymerase I, enzym nµy kết hợp với đầu đoạn Okazaki tổng hợp sợi đơn DNA thay vị trí mồi RNA - Tip theo enzym ligase s ni đầu đoạn DNA vừa đợc vào đoạn môi với đầu đoạn Okazaki tt c cỏc ch giỏn đoạn mạch - E.coli chøa kho¶ng triƯu bp, cần 40 phút để tái xong toàn bô genome Vi khuẩn tái theo phơng thức vòng lăn, nhiễm sắc thể vòng có chạc tái xẩy đồng thời, nh tốc độ tái trung bình vi khuẩn khoảng 1000 nu mét gi©y Tốc độ cao Polymerase III chứa t©m xúc tác có khả tổng hợp đồng thời lúc mạch tiến lùi với tốc độ cao, kết hợp với protein β, giúp pol III gắn vào DNA ngun chuyển từ enzyme có tính liên tục thấp(cứ thêm 10 nu lại tách rời nguyên bản) thành enzyme có tính liên tục cao, kéo dài liên tục hàng 10 ngàn nu Sao chộp DNA Eukaryote a Thành phần tham gia 33 Cơ chế chép sinh vật nhân thật cịng gièng nh sinh vËt tiền nhân theo c¬ chÕ bán bảo thủ, có sợi tiến sợi lïi trình chép chưa hiểu rõ Tuy nhiên nhiều liệu cho thấy chúng có chế tương tự sinh vật tiền nhân Điều khác biệt chủ yếu thêi gian hoàn thành chu kỳ phân chia tái genome, biÕn ®éng tõ 1,4 giê ®èi víi nÊm men (cã16 nhiễm sắc thể) đến 24 số tế bào động vật nuôi cấy mô, trí có tế bào kéo dài từ 100 đến 200 Khác biệt thnh phn tham gia vo b mỏy tổng hợp Nếu E coli có 13 thành phần nấm men động vật có vú có 27 thành phần Lý cần nhiều thành phần độ phức tạp DNA bậc cao, chúng tổ chức nucleosome (histone bọc DNA) Có nhiều loại DNA polymerase tham gia vào trình chép là: - Polymerase α/primase có chức tổng hợp mồi RNA cho mạch chậm, enzyme khả sửa sai (exonuclease) khơng phải thành phần tham gia vào trình chép - Polymerase β có chức giống DNA polymerase I sinh vật tiền nhân, nghĩa có đặc tính vừa tổng hợp liền với sửa chữa hoàn chỉnh sợi đơn DNA sau mồi RNA loại bỏ - Polymerase γ tìm thấy ty thể có chức chưa rõ - Polymerase δ dường có chức gần với DNA polymerase III sinh vật tiền nhân - Polymerase ε phát gần có vai trị chưa rõ Ngồi enzyme kể hệ thống chép sinh vật nhân chuẩn cịn có tham gia nhiều protein chuyên biệt nhân tố kết gắn nhiễm sắc CAF-1 Nhân tố kết hợp mang số histone tổng hợp đến chạc tái bản, chúng kết hợp tiếp với protein β tạo thành tổ chức lắp ghép trung gian có tên PCNA (proliferating cell nuclease antigen: kháng nguyên nhân tế bào phân chia) Phức hợp protein làm nhiệm vụ tháo bỏ lắp ghép lại protein nằm nucleosome để giúp trình tái tân tạo lại nucleosome thơng q việc hoạt hóa polymerase ε δ nhân tố chép A C (Replication Factor, RF-A, RF-C) cần cho hoạt ng ca cỏc DNA polymerase v Đoạn khởi đầu tái dài từ hàng chục ngàn đến hàng trăm ngàn bp, giầu AT có nhiều điểm khởi đầu nhiễm sắc thể genome Từ cỏc điểm DNA đợc tổng hợp c¶ híng b Một mơ hình chép sinh vật nhân thật đề xuất sau: 34 - u tiờn, phức hợp nhận biết vùng khởi đầu tái (origin recognition complex, - - ORC) bọc lấy điểm khởi đầu, dới tác dụng enzyme topoisomerase v nhõn t chộp (RF-A) làm DNA đợc thỏo xoắn Trên mạch chậm, polymerase α/primase tương tác với RF-A để tổng hợp lên mồi RNA dài độ 10 nucleotit, mồi sau nối dài thêm độ 20 deoxynuleotide nhờ enzyme polymerase α kết hợp với nhân tố chép C (RF-C) Khi phức hợp PCNA-ATP chặn polymerase α lại, ®Ĩ cho phép enzyme polymerase σ gắn vào chuỗi tổng hợp đoạn Okazaki Enzyme polymerase α sau giải phóng chuyển đến mạch đối diện tổng hợp liên tục mạch tiÕn Vấn đề sinh vật nhân thật cã trình hình thành lên cấu trúc nhiễm sắc chất, nhiều nghiên cứu sử dụng đồng vị phóng xạ cho thấy phân tử DNA sau chép tổ chức lại thành nucleosome vịng vài phút Các nucleosome hình thành chứa histone tổng hợp, nucleosome hình thành nằm hồn tồn mạch cịn nucleosome cũ mạch hay chúng phân bố mạch chưa rõ c KÕt thóc tổng hợp đầu telomere nhiễm sắc thể Tại mạch tiến sợi đơn đợc kéo dài từ điểm khởi đầu đến hết đầu mút nhiễm sắc, riêng mạch lùi có tợng đọan kết thúc trống cha chạm đến đầu mút Làm để hoàn chỉnh sợi DNA kép mới, đoạn không bị đi, muốn tế bào phải có chế chống lại nguy Hình 5.4 Quá trình tái đoạn Okazaki sợi lùi kết tạo đầu nguyên cheo Sợi tổng hợp có màu vàng, sợi nguyên màu xanh 35 Năm 1978, Elizabeth Blackburn Joe Gall đà phát đầu telomere có chứa nhiều đoạn lặp lại giống Đầu cuối đọan DNA đầu nhiễm sắc thể, nơi sinh rRNA chứa dẫy ngẫu nhiên gồm nhiều đoạn lặp lại TTGGGG Đặc điểm có hầu hết nhiễm sắc thể sinh vật nhân chuẩn Tuy nhiên trình tự lặp lại loài khác có khác Thí dụ nh đầu cuối nhiễm sắc thể ngời dài 10 15 kb chứa nhiều đoạn lặp lại TTAGGG Để không bị đoạn DNA telomere đầu cần có enzyme có tên telomerase để gắn thêm đoạn AACCCCAAC vào đầu DNA telomere, bổ sung với đoạn lặp lại Sau thêm AACCCCAAC vào đầu cheo 3, enzyme telomerase RNA sÏ di chun däc theo ph©n tư DNA (sang phải) đầu kéo dài thêm nhờ hoạt tính trùng phân Đầu tiếp tục đợc kéo dài di chuyển tiếp tục enzyme RNA telomerase Sau đó, enzyme primase, xúc tác tạo mồi 3AAC DNA polymerase sử dụng đầu cheo dài làm nguyên để lấp đầy đầu cuối cho mạch đơn DNA Cuối mồi bị loại bỏ ligase nối chỗ trống lại Kết giữ nguyên đợc chiều dài nhiễm sắc thể qua lần tái Hình 6.4 Cơ chế kéo dài đầu telomere nhờ enzyme telomerase mang phân tử RNA ngắn làm mồi 36 d Telomere, bệnh ung th chế già hoá Để tránh vật liệu di truyền sau lần tái bản, telomere cần phải kết hợp với số protein để hình thành lên mũ bảo vệ Cấu tạo mũ bảo vệ telomere (hình 8.4) gồm protein TRF1, TRF2 WRN, chúng liên kết với bọc lấy trình tự lặp lại telomere, ẩn dấu đầu cheo 3, đoạn nhiều dài đến 100 nu Mũ bảo vệ telomere có chức năng: 1) ngăn cản không cho enzyme deoxyribonuclease phân giải đầu mut cua phân tử DNA, 2) ngăn cản không cho nhiễm sắc thể nhân dính vào nhau, 3) tạo ổn định trình tái DNA phần cuối nhiễm sắc thể Nếu mũ bảo vệ telomere đầu cuối sợi nhiễm sắc thể bị gẫy, dẫn đến làm nhiễm sắc thể không ổn định v dần ngắn lại qua mi ln tái bn, nguyên nhân gây bệnh ung th nhiều bệnh khác liên quan đến trình già hoá Hình 7.4 Mũ bảo vệ đầu telomere nhiễm sắc thể protein TRF1, TRF2 bọc lấy trình tự lặp lại protein WRN lại bọc lấy protein trên, tạo thành cấu trúc che dấu đầu telomere Hầu hết tế bào mầm có nhiều enzyme telomerase, tế bào soma lại tạo telomerase Vì thế, nhiễm sắc thể tế bào phân hoá dần ngắn lại sau lần phân chia tế bào đến kết thúc phân chia đến pha già hoá Bởi nhà khoa học cho có liên quan việc telomere bị ngắn dần với tuổi già Ngời bị bệnh già trớc tuổi (Werner syndrome) biểu da nhăn nheo, đục nhân mắt, loÃng xơng, tóc bạc sớm hay bị bệnh tim mạch Ngời bệnh phân tích cho thấy có telomere đầu nhiễm sắc thể thờng ngắn so với ngời bình thờng, ngời bệnh chứa gen đột biến WRN, khả tổng hợp enzyme helicase, enzyme thành phần thiếu đợc mũ telomere 37 Ngời ta phát thấy có mối liên quan telomere với bệnh ung th Ngợc lại với tế bào soma, hầu hết tế bào ung th sản sinh nhiều enzyme telomerase hoạt động Khả trì telomerase chức lí gây lên bệnh ung th Vì nhiều công ty dợc liệu đà đầu t kinh phí để nghiên cứu khác tế bào ung th tế bào thờng đề xuất giải pháp dùng hoá chất tác động có chọn lọc vào tế bào ung th, hóa chất có khả ức chế hoạt động enzyme telomerase tế bào ung th điều trị đợc bệnh nµy II Hệ thống sửa chữa sai sãt tái DNA Cơ chế phịng ngừa Tế bào có hệ thống ngăn chặn tác hại có nhiều chất chuyển hóa tế bào, hay từ bên xâm nhập vào như: enzym superoxide dismustase phân hủy ion superoxide nguy hiểm, ion H+ chịu tác động hệ thống điều hòa cân axit- bazơ Các phản ứng oxy hóa khử hệ thống khử NADPH2, glutathion sinh tố E Ngoài sinh vật đa bào việc khử độc loại bỏ nhiều hóa chất gây độc tiến hành gan thận HiƯn ngêi ta ®· biết có đên hành trăm protein tham gia vào tr×nh sưa sai DNA Các chế đảm bảo trung thành chép Cơ chế ®äc sưa DNA polymerase I III (Proofreading repair) l chế quan träng nhÊt, tiÕn hµnh viƯc cắt bỏ bazơ sai không bổ sung, råi thay baz ỳng bổ sung trình tái DNA Hot tớnh c sa chữa lại việc nhn nhm bazơ khơng đối xứng (h×nh 8.4) 38 Hình 8.4 Hoạt tính đọc sửa (proofreading) DNA polymerase III Photoreactivating enzyme (enzym hoạt quang) enzym exonuclease nh CPP photolyase díi t¸c dơng cđa ¸nh s¸ng bíc sãng 300 nm sễ ct b thymine dimer, gây lên tia UV khỏi phân tử DNA (hình 9.4 ) Hình 9.4 (trái): Cơ chế sửa sai cắt cắt bỏ liên kết chéo thymine liền kề nhờ hoạt tính enzyme quang hố Hình 9.4 (phải): Sơ đồ sửa sai chế cắt bỏ thymine liền kề ca DNA li, tối có ánh sáng xanh ã Recombination repair, l c ch sa cha sau tái DNA chøa Thymine dimmer tia UV g©y ra, cách tái tổ hợp, trao đổi chÐo xác gi÷a on có sai sút với đoạn không sai sót gia phõn t DNA cú sai sút trình phân bào giảm nhiễm tạo giao tử (hỡnh 10.4) Cơ chế cắt bỏ chỉnh sửa (cut and patch repair) chế sửa chữa DNA hỏng, cách dùng enzym cắt bỏ đoạn sợi đơn cã chøa baz¬ ghép sai, sau tổng hợp sợi đơn sử dụng sợi nguyên làm khuôn, bazơ 39 nhập vào kết gắn với enzym DNA polymerase Kết thúc nhờ enzyme DNA ligase gắn đầu đoạn chỉnh sửa tạo thành sợi DNA Hình 10.4 Sơ đồ đơn giản trình bày chế sửa chữa DNA tái tổ hợp sau phiên mã tia UV gây nên a) Đoạn phân tử DNA chứa thymine liền kề; b) Hình thành nên thymine dimer bị chiếu UV; c) Khi tái đoạn DNA chứa thymine dimer tạo thành sợi đơn nu nơi đối xứng vị trí dimer khả làm nguyên cho enzyme DNA polymerase enzyme nhảy qua chỗ tiếp tục tổng hợp; d) Tái tổ hợp xảy hai nhiễm sắc thể chị em tạo nên sợi DNA không bị hỏng sợi hỏng, sợi hỏng khơng tồn hồn chnh Sửa cắt chỉnh bazơ sai chế liên quan đến bớc: - Nhận biết bazơ sai - Lắp nhập phức protein sửa sai vào vị trí - Cắt vài nu đầu dới đoạn có nu sai, tách bỏ đoạn cắt (khoảng 30 nu) điểm cắt - Sử dụng sợi đơn không chứa bazơ sai làm nguyên để DNA polymerase tổng hợp lại ã Sa cha vic ghộp nhm baz b sung sau tái (mismatch repair), gồm bớc: - Nhận biết cặp bazơ có ghép nhầm 40 - Xác định bazơ bị nhầm - Cắt bỏ bazơ nhầm tiến hành chỉnh sửa tổng hợp lại ã Error-prone repair (sửa lại chiều hướng dẫn đến sai sót) = SOS repair chế sửa chữa DNA sai hng E.coli men DNA pol.III tổng hợp DNA Đầu tiên ánh sáng UV kích thích sản sinh enzym gọi RecA protease Khi DNA pol.III tiến đến vị trí có bazơ sai sợi nguyên bản, đoạn DNA nguyên trớc không mở xoắn n÷a protease bám chặt lấy protein khác SSBP hình thành lên sợi DNA protein RecA Sợi RecA có hoạt tính sinh học làm tín hiệu kích thích số gen mà hoá tạo số thành viên DNA polymerase, enzym vợt qua đợc khối cản tái bản, tiếp tục tái đóng góp vào chế nhằm chống lại sai hỏng sợi DNA ã Sửa lại nơi gầy m¹ch DNA(repair of double-strand breaks hay nonhomologous end joining, NHEJ) Khi DNA bị chiếu tia X tia ion thờng làm gẫy mạch đơn sợi DNA kép, nguyên nhân gây lên đột biến đoạn DNA dẫn đến làm tế bào chết Quá trình nối mạch đơn lại đợc biết protein có mặt nhiều tế bào tên KU70 KU80 đảm nhiệm protein bọc lấy nơi gẫy hình thành lên heterodimer có chức năng: hạn chế gẫy hỏng thêm kết nạp thêm số protein khác giúp tạo đầu P OH để enzyme ligase IV nối đầu lại Có nhiều chế sửa sai nhng nhìn chung cỏc chế thực theo thứ tự việc nhận biết vị trí bắt cặp khơng phù hợp, phát mạch tổng hợp sai cắt vị trí sai sau sửa lại Các chế sửa sai DNA nằm ngồi q trình chép DNA tĩnh bị gắn thêm phân tử lên bazơ, bị tạo thêm cầu nối bên mạch mạch, cầu nối DNA-protein, hay hoạt loại bỏ bazơ Cơ chế sửa chữa trường hợp sau: + Sửa chữa trực tiếp bằng: Trong trường hợp có hình thành dimer thymine tác động tia tử ngoại UV, enzym photolyase có khả loại bỏ chúng thơng qua tượng quang hóa + Trường hợp bazơ guanine bị methyl hóa enzym 6-0-methyl guanine transferase loại bỏ nhóm methyl Đây phương thức sửa sai trực tiếp enzym đặc trưng cho biến đổi 41 Mạch nguyên Loại amin Mạch hỏng Uracil DNA glycosylase AP exonuclease Exonuclease DNA polymerase I chép mạch bổ xung Hình IV.5 SHPT DNA ligase Hình 11.4 Cơ chế sửa nu sai cách cắt bỏ kết gắn enzyme glycosylase, AP endonuclease ligase 42 Hình IV.6 + Sửa sai gián tiếp q trình sửa sai thơng qua giai đoạn (h×nh 11.4) - Giai đoạn đầu: Bazơ sai hỏng nhận biết loại trừ enzyme glycosylase, sau enzyme AP endonuclease cắt sợi đơn DNA vị trí bị bazơ hỏng, chế khác tiến hành phức hợp protein UVR gồm UVRA, UVRB, UVRC, phức hợp nhận biết nơi sai hỏng gắn vào vị trí cắt bỏ đoạn khoảng 12 nucleotide (hình 12.4) - Giai đoạn nhằm tái tổ hợp lại bazơ thích hợp vị trí kết tạo phân tử ADN trở lại trạng thái bình thường trước bị biến đổi Ở vi khuẩn, phần lớn gen tham gia vào trình sửa sai thuộc hệ thống bảo vệ phức tạp hệ thống SOS Sản phẩm protein gen protein RecB, C, E, F, J K tham gia vào trình sửa sai tái tổ hợp DNA Hình 12.4 Cơ chế sửa sai nhờ phức hợp Uvr A) UvrC va B nhận biết vị trí có nu hỏng gắn vào đó; B) Cắt bỏ đoạn hỏng enzyme helicase II; C) Tổng hợp va noi đoạn trống nhờ enzyme Pol I ligase 43 Hình IV.6 ... xoắn Trong tù nhiªn có mơ hình cÊu tróc phân tử DNA tån t¹i, dạng 1: siêu xoắn, dạng 2: xoắn (vòng) dạng 3: thẳng sinh vật nhân thật bậc cao DNA vòng, sinh vật tiền nhân, chúng trạng thái xoắn... sợi lagging - Enzyme DNA polymerase III tổng hợp mạch bổ sung từ đầu 3’OH tự - mồi RNA Mạch khuôn sử dụng đến đâu protein SSB giải phóng đến 32 - Vì chiều tổng hợp DNA ln từ hướng 5? ?-3 ’, hình thành... chiều tổng hợp DNA ln từ hướng 5? ?-3 ’, hình thành chuỗi - - polynucleotide mạch khuôn diễn theo hướng ngược chiều Trên mạch khuôn hướng 3? ?-5 ’, sinh tổng hợp mạch đơn diễn theo chiều hướng với hướng
