Bài giảng Tổng quan về di truyền học - Bài 2: Tái bản DNA và sửa chữa DNA

TÁI BẢN DNA VÀ SỬA CHỮA DNA 1. Các đặc tính và yếu tố thiết yếu của sự tái bản 2. Cơ chế của sự tái bản 3. Sự tái bản ở tế bào chân hạch 4. Sửa chữa DNA • Nguyên phân (tạo 2 tế bào con) & giảm phân (tạo 4 tế bào con) đều cần sự nhân đôi nhiễm sắc thể  cần nhân đôi DNA (tái bản) • 2. Các đặc tính và yếu tố thiết yếu của sự tái bản • Các đặc tính •  Theo cơ chế bán bảo toàn •  Phát triển theo hai hướng từ OriC •  Sự gắn nucleotide theo hướng 5’ 3’, theo cách đối song (với sợi cha-mẹ) và bắt cặp bổ sung •  Không liên tục trên một trong hai sợi Cơ chế bán bảo toàn Phát triển theo hai hướng từ OriC Gắn nucleotide theo hướng 5’ 3’, đối song Bắt cặp bổ sung •Không liên tục trên một trong hai sợi • Các yếu tố thiết yếu • (1) Các nucleoside triphosphate: dATP, dTTP, dCTP và dGTP (nguyên liệu & nhiên liệu). • (2) Sợi khuôn (sợi đơn cha-mẹ) được giữ trong phân tử DNA mới (bán bảo toàn). • (3) Mồi RNA (4-12 nucleotide) giúp DNA pol kéo dài chuỗi polynucleotide. • (4) Các enzyme và protein, bao gồm: •  DNA pol kéo dài DNA đang tăng trưởng •  DNA ligase tạo cầu nối phosphodiester giữa hai đoạn Okazaki cạnh nhau • Các đặc tính của DNA pol •  Gắn nucleotide vào 3’OH của mồi và 3’OH của sợi đang tăng trưởng •  Kéo dài chuỗi theo hướng 5’ 3’ (dọc theo hướng 3’ 5’ của sợi khuôn) •  DNA pol III kéo dài chuỗi DNA •  DNA pol I loại mồi & thay thế mồi bởi DNA • Hoạt động của DNA pol III trên sợi tiến chậm • Mô hình Korgberg: Sợi khuôn tạo 1 vòng bao quanh DNA pol III 3. Sự tái bản ở tế bào chân hạch Tế bào chân hạch cũng tái bản DNA theo cơ chế căn bản như tế bào tiền hạch - theo 2 hướng phát triển; - kéo dài 5’ 3’ (bổ sung & đối song với sợi khuôn); - cần mồi RNA; - không liên tục ở 1 trong 2 sợi nhưng khởi đầu đồng thời ở nhiều ngàn điểm trên 1 phân tử DNA rất dài (thay vì ở 1). • 4. Sửa chữa DNA • Vì sao phải sửa chữa? • Sự sống còn của sinh vật tùy thuộc sự nhân đôi chính xác của genome • ° Lỗi tổng hợp mRNA (do RNA pol) dẫn tới protein khiếm khuyết, nhưng mRNA là bản sao có đời sống ngắn (ít gây hậu quả kéo dài). • ° Lỗi trong tái bản DNA (do DNA pol) gây đột biến và có thể làm biến mất 1 dòng tế bào. Có nhiều cách, trong và sau sự tái bản, ví dụ sửa chữa nhờ hoạt tính exonuclease của DNA pol (đọc bản in thử): Khi nucleotide sai vào chuỗi, đầu chuỗi có tách khỏi khuôn để vào vị trí exonuclease. • Tóm lại, quá trình tái bản, ở prokaryote và eukaryote, xảy ra rất an toàn để duy trì thông tin nguyên vẹn trong các phân tử DNA. • Phân tử DNA 2 sợi bổ sung: x2 thông tin; sợi bị xáo trộn được sửa chữa nhờ sợi còn nguyên vẹn.