“Stay hungry Stay foolish.” Steve Jobs Keep calm & Study Molecular Biology SINH HỌC PHÂN TỬ SH2005 Học kỳ I, Năm học 2014 - 2015 SINH HỌC PHÂN TỬ SH2005 Số tín lý thuyết: 02 Đối tượng: Sinh viên đại học chuyên ngành CNSH Đánh giá: Chuyên cần: 10% Giữa kỳ: 30% Quy định Thi cuối kỳ: 60% Đi học đầy đủ: KHÔNG nghỉ 20% tổng số tiết =>>> KHÔNG nghỉ 02 buổi học SINH HỌC PHÂN TỬ SH2005 Hình thức kiểm tra & Thi ü  Kiểm tra kỳ: 01 bài, trắc nghiệm Theo lịch đào tạo ü  03 kiểm tra nhanh 10 phút đầu giờ: tự luận, KHÔNG báo trước ü  Thi cuối kỳ: trắc nghiệm, theo lịch đào tạo ü  Seminar: theo nhóm, trình bày powerpoint SINH HỌC PHÂN TỬ SH2005 Nội dung: Chương Genome hoạt động gene Chương Các chế điều hòa biểu gene tế bào prokaryote Chương Sự phức tạp trình điều hòa biểu gene tế bào eukaryote Chương Vận chuyển hướng đích phân giải protein Chương Epigenetics điều hòa biểu gene Acid Nucleic Protein Cấu trúc gen Prokaryote Eukaryote Quá trình tái bản, phiên mã, dịch mã 1.  Thế nucleotide? 2.  Phân tử DNA có sợi Sợi phiên mã? 3.  Sợi DNA mang nghĩa (sense/coding) đối nghĩa (antisense/ anti coding)? 4.  Quá trình phiên mã diễn theo hướng nào? đầu phân tử DNA antisense? 5.  Quá trình dịch mã diễn từ chiều sợi mRNA? 6.  Trình tự acid amin chuỗi peptid tổng hợp chiều nào, đầu C hay N tận cùng? 1953 Double helix structure, 1962 Noble Prize for  their  discoveries  concerning  the   molecular  structure  of  nucleic  acids  and   its  significance  for  informa4on  transfer   in  living  material"   Hai loại nucleic acid DNA RNA •  DNA: DeoxyRibo Nucleic Acid •  RNA: RiboNucleic Acid Nucleotide O O P O- O O CH2 Base H H O H H H Nucleoside Dạng biểu diễn nucleotide (RNA & DNA) Molecular Biology Understanding the Genetic Revolution Khởi đầu dịch mã: Trình tự Shine-Dalgarno 16S  rRNA   30S  ribosom   AUUCCUCC   5‘   GGAGGNNNNNAUG   Shine-­‐Dalgarno   56   mRNA   3‘   Các đặc điểm tổ chức gene eukaryote 1.  Mật độ gene thấp (3% mã hóa, 27% trình tự promoter intron) 2.  Các gene khác thành phần kích thước 3.  Có loại RNA polymerase (từ 8-12 protein) 4.  Các trình tự promoter tập trung vùng 5‘ upstream (có thể xa) 5.  RNA pol I: (50% tổng RNA tổng hợp tế bào: 18S, 5.8S, 28S ) RNA pol II (mRNA, hầu hết snRNA microRNA) RNA pol III (5S rRNA, tRNA RNA nhỏ khác) Mỗi gene có trình tự promoter khác nhau: Chẳng hạn TATA box (-25) chiếm 70%57  các gene Những tín hiệu quan trọng cho việc nhận biết gene Eukaryote n  n  n  n  n  Các thành phần vùng promoter TATA box CCAAT box Trình tự Kozak Các tín hiệu loại bỏ intron (Splice donor), các, acceptor and lariat signals Tín hiệu kết thúc phiên mã Tín hiệu polyadenyl hóa 58   Eukaryote Promoter region •  TATA box •  CAAT box (in mammals) •  GC box (GGGCGGG) Exon Tín hiệu Polyadenylation AATAA Exon Exon Exon 5’ 3’ Intron Intron Intron Start codon Stop codon 59   Promoter Eukaryote 1.  Các promoter eukaryote dạng khó xác định 2.  Các promoter thường nằm vùng upstream gene có yếu tố điều hòa nằm xa điểm khởi đầu phiên mã vài kb 3.  Phức hợp phiên mã eukaryote làm cho DNA bẻ gập cho phép yếu tố điều hòa nằm vị trí xa tham gia trình phiên mã 4.  Nhiều promoter chứa TATA box (trình tự TATAAA) Trình tự gắn với TATA binding 60  protein (hỗ trợ cho RNA pol) Dấu hiệu nhận biết Promoter Eukaryote? •  TATA  box   •  CCAAT  box   •  GC-­‐box   •  DPE  (downstream  promoter  element  )   •  TF  binding  site   •   CpG  islands   61   TATA box 1.  TATA box (còn gọi Goldberg-Hogness box) có trình tự 5'-TATAAA-3' nằm vùng promoter eukaryote VK cổ 2.  Khoảng 24% gene người chứa TATA box vùng promoter 3.  TATA box thường nằm gần với vị trí khởi đầu phiên mã (khoảng +25 base) 62   CAT box 1.  CCAAT box (CAAT box/ CAT box) vùng trình tự phổ biến với nucleotide GGCCAATCT định vị cách vị trí khởi đầu phiên mã khoảng 75-80 bases 2.  CAAT box cung cấp tín hiệu cho việc bám TF (transcriptin factor) với tham gia GC box 3.  CAAT GC box thường định vị cách TATA box khoảng +100-150bp 63   GC  box   •  GC box nằm vùng Promoter thường có trình tự 5’GGGCGG-3’ •  Nằm vị trí +100-150 cách TATA box •  Tham gia vào trình bám TF cho việc khởi đầu trình phiên mã 64   CpG  island   Vị trí CpG vùng DNA mà nucleotide Cytosine kế cận với nucleotide Guanine CpG ký hiệu viết tắt cho C-Phosphate-G CpG island: vùng genome có nhiều vị trí CpG Trong genome động vật có vú, CpG island có chiều dài từ 300-3000 cặp base Chúng nằm liền kề vùng promoter Khoảng 70% promoter gene người có thành phần CpG cao 65   Promoter region •  TATA box •  CAAT box (in mammals) •  GC box (GGGCGGG) Exon Tín hiệu Polyadenylation AATAA Exon Exon Exon 5’ 3’ Intron +100-­‐150   CpG  box   GC  box   Intron Intron +75-­‐80   +25   CAAT  box   TATA  box   +1   CDS   Kozak  consensus  sequence   66   Kozak consensus sequence: Là trình tự có mặt mRNA eukaryote, có tính phổ biến Trình tự Kozak (gcc)gccRccAUGG R base purin (adenine guanine), R nằm vị trí +3 trước mã khởi đầu AUG sau mã AUG Guanine Trình tự Kozak đóng vai trò quan trọng việc khởi đầu trình dịch mã 67   Kozak consensus sequence: Các base bảo thủ xung quanh mã khởi đầu mRNA người 68   69   Đặc điểm số vector biểu 70   [...]... ra các dạng đồng phân của uridine (glycosyl) trong phân tử RNA dưới sự xúc tác của các enzym gọi là Ψ synthases 31 The  primary  func8on  of  the  box  C/D  snoRNAs  is  to  guide  2'-­‐ O-­‐methyla8on  of  targeted  rRNA  nucleo8des  while  the  box   H/ACA  snoRNAs  direct  the  conversion  of  specific  uridine   residues  to  pseudouridine   miRNA •  MicroRNAs (miRNAs) là các phân tử RNA có chiều... eukaryote không bị ảnh hưởng gì •  rRNA có vai trò quan trọng trong phân tích mối quan hệ di truyền của các sinh vật trong quá trình tiến hóa Trên thực tế người ta thường so sánh trình tự của các gene mã hóa 16S (vi khuẩn), 18S, 23S ở (eukaryote) để đánh giá mối quan hệ họ hàng snRNA (small nuclear rRNA) •  snRNA là một lớp của các phân tử RNA nhỏ tìm thấy ở trong nhân của eukaryote snRNA được phiên mã... Pyrimidine –  Uracil (U) –  Thymine (T) –  Cytosine (C) Cấu trúc phân tử DNA Tại  sao  1  purine  lại  liên  kết  với  1  pyrimidine?   Sợi mang nghĩa và sợi đối nghĩa (sense and antisense) Một   trình   tự   DNA   được   gọi   là   mang   nghĩa   (sense/   coding)   nếu  trình  tự  của  nó  giống  hệ  với  trình  tự  của  một phân tử   mRNA  (được  dịch  mã  thành  protein)   Trình   tự   của  ... miRNA gắn bổ sung với các trình tự ở vùng không được dịch mã (3' UTRs) của phân tử mRNA đích Kết quả thường dẫn đến làm gene không hoạt động (không có sản phẩm gene) •  Genome người có khoảng hơn 1000 miRNAs phân bố ở nhiều loại tế bào Mỗi loại miRNA có thể ức chế hoạt động của hàng trăm mRNA •  MiRNA có tính bảo thủ cao ở các sinh vật eukaryote, được cho là có vai trò sống còn liên quan đến quá trình... RNA) 6.  ribozyme 22 mRNA Section 12-3 - Các mRNA có cấu trúc đa dạng thường ngắn hơn đoạn gen DNA mà nó được mã hóa, - mRNA sinh vật nhân thật: sau khi được phiên mã từ DNA được đính mũ 7 methyl-Gppp vào đầu 5’ và đuôi 3’ là polyA Quá  trình  phiên  mã  DNA   tRNA •  Là phân tử RNA nhỏ (74-95 nu) có vai trò vận chuyển aa •  tRNA gắn aa ở đầu 3‘ (aminoacyl tRNA synthetase) •  Mỗi loại tRNA gắn với chỉ... phức hợp snRNP (small nuclear ribonucleoprotein) •  Một nhóm lớn trong số các snRNA là snoRNA (small nuleolar) 29 snoRNA •  Small nucleolar RNAs (snoRNAs): là một lớp các phân tử RNA nhỏ có vai trò giúp cho các quá trình cải biến hóa học của các RNA khác, chủ yếu là rRNA, tRNA và snRNA •  Có 2 nhóm snoRNA: ü  C/D box snoRNA: liên quan đến quá trình methyl hóa ü  H/ACA box: liên quan đến quá trình pseudouridyl... phiên mã (transcript) không mã hóa cho protein, những bản phiên mã này bao gồm các snoRNA và miRNA 18   Cấu trúc hóa học RiboNucleotide Cấu trúc không gian của RNA Liên kết photphodieste •     Ribonucleic acid (RNA) là một polymer bao gồm các nucleotide •  RNA hoạt động trung gian giữa DNA và sinh tổng hợp protein • Có 2 loại RNA: ü  RNA mã hóa (mRNA) và ü  RNA không mã hóa (non-coding RNA) • Rất nhiều... Các gene mã hóa cho rRNA (rDNA) có trình tự rất giống nhau ở các sinh vật trong cùng một taxon Do đó, hàng nghìn trình tự rRNA được biết và lưu trữ trong các CSDL đặc thù •  Tại Bỉ, CSDL về trình tự rRNA được lưu trữ bao gồm CSDL về các SSU (small subunit) và LSU (large subunit) của rRNA •  Các rRNA liên quan đến các cơ chế kháng kháng sinh Chẳng hạn rRNA 70S của vi khuẩn bị tấn công bởi chloramphenicol,... protein (khoảng 97% ở eukaryote) 20 RNA mã hóa (mRNA) RNA thông tin (mRNA) là RNA mang thông tin từ DNA đến ribosome để thực hiện quá trình dịch mã Trình tự mRNA quyết định trình tự amino acid trong phân tử protein được tạo ra 21 Các RNA không mã hóa (non-coding RNA) u Những RNA không mã hóa protein (non-coding RNA) có thể được mã hóa bởi các gene mã hóa cho non-coding RNA, hoặc cũng có thể từ các... di truyền (nhiều bộ ba cùng mã 1 aa) Do đó có nhiều tRNA khác nhau mang các vùng đối mã khác nhau có thể mang cùng một loại aa Genes mã hóa cho tRNA Số lượng gene mã hóa cho tRNA rất khác nhau ở các sinh vật C elegans: 620 gene mã hóa cho tRNA trong tổng số 29.647 gene (2,09%) S Cerevisiae: 275/ ? H sapien: 4.421 (non-coding RNA gene)/ 27.161 22 tRNA gene ở ty thể 497 tRNA gene ở nhân mã hóa cho các ... cùng? 1953 Double helix structure, 1962 Noble Prize for  their  discoveries  concerning  the   molecular  structure  of  nucleic  acids  and   its  significance  for  informa4on  transfer   in  living... Nucleotide O O P O- O O CH2 Base H H O H H H Nucleoside Dạng biểu diễn nucleotide (RNA & DNA) Molecular Biology Understanding the Genetic Revolution Bazo Nito – Purine •  Purine gồm –  Adenin... (small nuclear RNA) 4.  miRNA (micro RNA) 5.  snoRNA (small nucleolar RNA) 6.  ribozyme 22 mRNA Section 12-3 - Các mRNA có cấu trúc đa dạng thường ngắn đoạn gen DNA mà mã hóa, - mRNA sinh vật