Moleculaire biologie Prof. Dr. Van Camp
2e Ba BMW
Zelfstudie opdracht: DNA Replicatie
Algemene opdrachten
Leg uit hoe DNA replicatie start en wat de functie is van de verschillende proteïnen die bij
DNA replicatie betrokken zijn.
• Origin of replication (plaats op chromosoom dat dient als startpunt) wordt gevonden
• DNA-helicase bindt aan één van de beide DNA-strengen en beweegt van de
5’ naar de 3’ kant richting het replicatievork
• Gebruik van ATP om het vork vooruit te blijven bewegen
• Zorgt voor bijkomende coiling
→ wordt tegengegaan door DNA topoisomerase
• Enkele strengen worden gevormd en moeten behouden worden
• Single-strand binding proteins binden en vormen een coating op de enkele
strengen → voorkomt hervormen van dubbele helix, maar houdt de bases
open voor gebruik als template
• DNA-polymerase zorgt voor het covalent binden van nucleotiden
• Gebruikt principe van complementaire basenparing (A met G en C met G)
• Onmogelijk proces te starten op een lege template streng
• DNA-primase is noodzakelijk als template-streng
• Enzymen die replicatie starten
• Kan enkel verlopen van de 5’ naar de 3’ zijde
Wat wordt er bedoeld met bidirectionele replicatie?
• DNA-helicase splitst de dubbelstreng in twee enkele strengen
• Streng 1 loopt van 5’ naar 3’ uiteinde
• Replicatie vork verloopt in dezelfde richting
• Streng 2 loopt van 3’ naar 5’ uiteinde
• Replicatievork verloopt in tegenovergestelde richting
• DNA replicatie verloopt in beide richtingen vanuit het origin of replication
Leg het verschil in vorming van de leading en lagging strand uit.
• De leading strand kent het principe van continue replicatie
• Nieuwe nucleotiden worden aan de 3’ uiteinden toegevoegd welke continu
verder bewegen richting het relicatievork
• Lagging strand kent het principe van discontinue replicatie
• Gebeurt op de template streng dat 5’ naar 3’ georiënteerd wordt
• Afgewerkt in segmenten = Okazaki fragmenten
• Gebruik van primase → primers adderen aan de 5’ kant
• DNA-polymerase III addeert korte sequenties van nucleotiden
(okazaki) om de openingen op te vullen
• Als de helix verder geopend wordt zal het proces zich herhalen tot de
gehele streng uiteindelijk gerepliceerd wordt
• Polymerase I vervangt RNA primers door DNA nucleotiden
• DNA-ligase zal de bindingen tussen de fragmenten en de
vervangen nucleotiden vormen
1
ZSO 1: DNA
replicatie
, Moleculaire biologie Prof. Dr. Van Camp
2e Ba BMW
Bespreek het mechanisme dat bepalend is voor de accuraatheid van het replicatie proces.
• Waterstofbrug vorming tussen A en T (2*) en tussen C en G (3*) is stabieler dan indien
deze zouden vormen tussen mismatch basen
• Polymerase zal de binding niet katalyseren indien het niet de juiste basencombinatie is
• Polymerase kan de mismatch herkennen en deze verwijderen uit de
dochterstreng = proofreading
• DNA-polymerase herkent fout → keert zijn richting om (3’-5’)
• Na verwijderen van fout → richting terug omdraaien (5’-3’)
Vergelijk de functie van de verschillende DNA polymerases van E.coli met deze van de mens.
• E. coli heeft vijf verschillende polymerases
• Polymerase I
• Kent één subunit om RNA primers te verwijderen en de ontstane
ruimten op te vullen met nieuw DNA
• Lopen vast indien ze stoten om DNA-schade
→ verliezen mogelijkheid op vormen van complementaire steng
• Polymerase II
• Betrokken bij DNA-herstel en kopiëren van beschadigd DNA
• Bewegen veel trager, maar kunnen niet vastlopen bij fouten
→ zorgen ervoor dat DNA-replicatie compleet verloopt
• Polymerase III
• Bevat subunit dat zorgt voor het vasthechten op template
→ snel synthetiseren van nieuw DNA
• Lopen vast indien ze stoten om DNA-schade
→ verliezen mogelijkheid op vormen van complementaire steng
• Polymerase IV
• Betrokken bij DNA-herstel en kopiëren van beschadigd DNA
• Bewegen veel trager, maar kunnen niet vastlopen bij fouten
→ zorgen ervoor dat DNA-replicatie compleet verloopt
• Polymerase V
• Betrokken bij DNA-herstel en kopiëren van beschadigd DNA
• Bewegen veel trager, maar kunnen niet vastlopen bij fouten
→ zorgen ervoor dat DNA-replicatie compleet verloopt
• Humaan DNA heeft er vele meer (12 of meer)
• Polymerase α
• Eigen ingebouwde primase subeenheid
• Synthetiseert RNA primers gevolgd door korte DNA
regio’s
• Polymerase δ en ε
• Verlengen het DNA aan een grotere snelheid
• Polymerase γ
• Functioneert in de mitochondria
→ repliceren van mitochondriaal DNA
• Verschillende andere polymerases (η , κ , ι , ζ , λ , µ , ϕ enθ )
2
ZSO 1: DNA
replicatie
2e Ba BMW
Zelfstudie opdracht: DNA Replicatie
Algemene opdrachten
Leg uit hoe DNA replicatie start en wat de functie is van de verschillende proteïnen die bij
DNA replicatie betrokken zijn.
• Origin of replication (plaats op chromosoom dat dient als startpunt) wordt gevonden
• DNA-helicase bindt aan één van de beide DNA-strengen en beweegt van de
5’ naar de 3’ kant richting het replicatievork
• Gebruik van ATP om het vork vooruit te blijven bewegen
• Zorgt voor bijkomende coiling
→ wordt tegengegaan door DNA topoisomerase
• Enkele strengen worden gevormd en moeten behouden worden
• Single-strand binding proteins binden en vormen een coating op de enkele
strengen → voorkomt hervormen van dubbele helix, maar houdt de bases
open voor gebruik als template
• DNA-polymerase zorgt voor het covalent binden van nucleotiden
• Gebruikt principe van complementaire basenparing (A met G en C met G)
• Onmogelijk proces te starten op een lege template streng
• DNA-primase is noodzakelijk als template-streng
• Enzymen die replicatie starten
• Kan enkel verlopen van de 5’ naar de 3’ zijde
Wat wordt er bedoeld met bidirectionele replicatie?
• DNA-helicase splitst de dubbelstreng in twee enkele strengen
• Streng 1 loopt van 5’ naar 3’ uiteinde
• Replicatie vork verloopt in dezelfde richting
• Streng 2 loopt van 3’ naar 5’ uiteinde
• Replicatievork verloopt in tegenovergestelde richting
• DNA replicatie verloopt in beide richtingen vanuit het origin of replication
Leg het verschil in vorming van de leading en lagging strand uit.
• De leading strand kent het principe van continue replicatie
• Nieuwe nucleotiden worden aan de 3’ uiteinden toegevoegd welke continu
verder bewegen richting het relicatievork
• Lagging strand kent het principe van discontinue replicatie
• Gebeurt op de template streng dat 5’ naar 3’ georiënteerd wordt
• Afgewerkt in segmenten = Okazaki fragmenten
• Gebruik van primase → primers adderen aan de 5’ kant
• DNA-polymerase III addeert korte sequenties van nucleotiden
(okazaki) om de openingen op te vullen
• Als de helix verder geopend wordt zal het proces zich herhalen tot de
gehele streng uiteindelijk gerepliceerd wordt
• Polymerase I vervangt RNA primers door DNA nucleotiden
• DNA-ligase zal de bindingen tussen de fragmenten en de
vervangen nucleotiden vormen
1
ZSO 1: DNA
replicatie
, Moleculaire biologie Prof. Dr. Van Camp
2e Ba BMW
Bespreek het mechanisme dat bepalend is voor de accuraatheid van het replicatie proces.
• Waterstofbrug vorming tussen A en T (2*) en tussen C en G (3*) is stabieler dan indien
deze zouden vormen tussen mismatch basen
• Polymerase zal de binding niet katalyseren indien het niet de juiste basencombinatie is
• Polymerase kan de mismatch herkennen en deze verwijderen uit de
dochterstreng = proofreading
• DNA-polymerase herkent fout → keert zijn richting om (3’-5’)
• Na verwijderen van fout → richting terug omdraaien (5’-3’)
Vergelijk de functie van de verschillende DNA polymerases van E.coli met deze van de mens.
• E. coli heeft vijf verschillende polymerases
• Polymerase I
• Kent één subunit om RNA primers te verwijderen en de ontstane
ruimten op te vullen met nieuw DNA
• Lopen vast indien ze stoten om DNA-schade
→ verliezen mogelijkheid op vormen van complementaire steng
• Polymerase II
• Betrokken bij DNA-herstel en kopiëren van beschadigd DNA
• Bewegen veel trager, maar kunnen niet vastlopen bij fouten
→ zorgen ervoor dat DNA-replicatie compleet verloopt
• Polymerase III
• Bevat subunit dat zorgt voor het vasthechten op template
→ snel synthetiseren van nieuw DNA
• Lopen vast indien ze stoten om DNA-schade
→ verliezen mogelijkheid op vormen van complementaire steng
• Polymerase IV
• Betrokken bij DNA-herstel en kopiëren van beschadigd DNA
• Bewegen veel trager, maar kunnen niet vastlopen bij fouten
→ zorgen ervoor dat DNA-replicatie compleet verloopt
• Polymerase V
• Betrokken bij DNA-herstel en kopiëren van beschadigd DNA
• Bewegen veel trager, maar kunnen niet vastlopen bij fouten
→ zorgen ervoor dat DNA-replicatie compleet verloopt
• Humaan DNA heeft er vele meer (12 of meer)
• Polymerase α
• Eigen ingebouwde primase subeenheid
• Synthetiseert RNA primers gevolgd door korte DNA
regio’s
• Polymerase δ en ε
• Verlengen het DNA aan een grotere snelheid
• Polymerase γ
• Functioneert in de mitochondria
→ repliceren van mitochondriaal DNA
• Verschillende andere polymerases (η , κ , ι , ζ , λ , µ , ϕ enθ )
2
ZSO 1: DNA
replicatie
