Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

DNA metabolism, DNA replication, DNA repair, DNA recombination - Coggle…

- - - - 名稱通常反映功能
      - 大寫字母為發現順序，非酶順序
      - 3個斜小體
    - - 以基因命名
      - 非斜體，羅馬字體
      - 第一個字母大寫
  - - - 名稱通常反映功能
      - 並非對所有真核生物都適用，可能因物種而異
    - - 複雜且因物種而異
      - 可能與基因同名，但字母大小寫不同
- - - - insertion site: 輸入核甘酸結合的位置
      - postinsertion site: 聚合酶向前移動時，新生成鹼基對所在的位置
  - - - abundant但是不適合replication(因為他的速率比replication fork movement還慢)
      - 主要功能：clean-up
    - - 主要功能：是replication pol
    - - 參與DNA repair
  - - - 在酶的前面水解沿途的東西
      - nick translation：斷鏈與酵素一同移動
      - 除了具有3'➜5' exonuclease activity，還具有5'➜3' exonuclease activity
      - 這種聚合酶活性出現在Klenow fragment(一個可以通過蛋白酶處理分離的獨特domain)
    - - DNA pol I有3個domain催化其 DNA 聚合酶、5'→3' 核酸外切酶和 3'→5' 核酸外切酶活性
      - 5' ➜ 3' 核酸外切酶結構域在酶沿 DNA 移動時位於酶前面。通過在酶之前降解 DNA 鏈並在後面合成一條新鏈，DNA 聚合酶 I 可以促進nick translation，其中 DNA 中的斷裂口或切口與酶一起有效地移動。
      - nick translation在 DNA repair和複製過程的removal of RNA primers中起作用
- - - - polymerase/primase activity
      - 功能較差：無法做校對(3'➜5' proofreading)
    - - 功能很好↔可與細菌內DNA pol III做比較
      - 與PCNA(proliferating cell nuclear antigen-protein)有關
      - 可進行校對(3'➜5' proofreading)
- - - - DNA-binding proteins：穩定分離的strands
      - primases：製作 RNA primers
      - topoisomerases：緩解因unwinding引起的壓力
      - DNA ligases：密封同一strand上successive nucleotides之間的切口（即岡崎片段）
      - helicases：使用 ATP unwinding DNA 鏈
  - - - A=T-ruch region(DNA unwinding element：DUE)由於相鄰 DnaA 結合產生的應變而變性
      - additional sites
      - 5次重複的R sites➜形成起始蛋白 DnaA(一種ATPases) 的結合位點
    - - 需要至少10種不同種類的蛋白質(表格)
      - 目標：打開helix，形成prepriming complex
    - - 半甲基化的oriC 序列與plasma membrane相互作用（使用蛋白質SeqA)
      - 一段時間後，SeqA 解離，oriC 序列從膜上釋放出來
      - 複製後，oriC is hemimethylated(半甲基化) by Dam(：DNA adenine methylase)
      - Dam 甲基化酶將 DNA 完全甲基化以允許新的 DnaA 結合
  - - - leading strand(前導股)
        
        elongation(延長)
        
        Primase (DnaG) 製造 RNA primer：DnaG primase 與 DnaB helicase相互作用，但 primase 的移動方向與helicase相反
        
        DNA Pol III 在strand的 3' 末端添加nucleotides
      - lagging strand(滯後股)
        
        elongation
        
        合成繼續進行，新核苷酸添加到新鏈的 3' 末端
        
        這個strand由replication fork開始延長
        
        與leading strand合成一樣，primase 產生 RNA primer，而 DNA Pol III 添加核苷酸
        
        不對稱的DNA Pol III 二聚體複合物合成兩條鏈➜loops
- - - - 兩條鏈是同時複製的replicated simultaneously
      - two replicationforks ➜ bidirectional replication
      - 顯示circular DNAs with an extra loop
  - - - 顯示loops總是從一個unique origin開始
    - - 合成是透過在3'末端(3'-OH)添加新的nucleotides來進行
      - replication fork推進，且continuously製造leading strand
      - lagging strand discontinuously製造Okazaki fragments(short pieces)，之後再連接在一起
      - leading strand上DNA的合成是連續的，在lagging strand上則是不連續的
- - - - recombination：另一條染色體作為模板
      - TLS：error-prone translesion synthesis
- - - - DNA strand的甲基化可用於區分parent (template) strands與大腸桿菌 DNA 中新合成的strands
    - - MutL & MutuS 辨識甲基化的GATC
      - MutH 與 MutL-MutS-DNA 複合物結合，形成 DNA loop
      - MutH 在 G 的 5' 側切割非甲基化 DNA strand
      - DNA unwinds & is degraded 3'➜5'
      - 使用DNA Pol III 和DNA ligase替換被removed的序列
    - - 藉著methylation(甲基化)
        
        因為在E.coli裡parent strand會被甲基化➜Dam methylase透過在A(腺嘌呤)上插入CH3➜daughter strand也被甲基化
        
        合成後新合成的strand都還沒被甲基化且任何複制錯誤都必須存在於未甲基化strand上
        
        methyl-directed mismatch repair system將在修復過程的初始部分cleave the unmethylated strand
    - - DNA pol III：填補切割導致的gap
      - DNA ligase：黏合缺口 (seal the nick)
    - - 由DNA polymerases補上(重建)
      - 由DNA ligase黏合
      - 因帶有錯誤核苷酸而被切割的strand被exonucleases降解
    - - 前期
        
        MutL & MutS：在錯配處形成複合物
        
        MutH：在 G 的 5' 側切割非甲基化 DNA strand
        
        DNA helicase II 和幾種exonucleases組成的複合物：degrades掉沒有被甲基化的DNA strand
        
        MutH & MutuS ：辨識
      - 後期
        
        DNA pol III：填補切割導致的gap
        
        DNA ligase：黏合缺口 (seal the nick)
  - - - step2：AP endonuclease再過來清除乾淨(strand被移除)
      - step3：DNA pol I 來進行小範圍DNA複製
      - step1：DNA glycosylase(或其他的uracil glycosylase)辨識錯誤的U並把他移除
      - step4：DNA ligase再把新合成的strand黏上去
      - C spontaneously deaminates(自發性脫氨) to U，但U不屬於DNA
    - - DNA glycosylase將錯誤的部分移除後會建立一個apurinic/apyrimidinic (AP) site
      - 最終去除了整個nucleotide，而不僅僅是受損的base (事實上，有時 AP site周圍的區域也會被刪除)
      - AP endonucleases切割 AP site周圍的 DNA backbone並去除 DNA
      - DNA pol I合成新的DNA ➜ DNA ligase黏上去
  - - - 6,4-photoproducts：from UV light
      - benzo[a]pyreneguanine：from cigarette smoke
      - pyrimidine dimers：from UV light
    - - 13 個nucleotides(E.coli較少)或 29 個nucleotides(human較多)的 DNA 片段在 helicase 的幫助下被去除
      - 缺口由 DNA ppolymerase填補
      - step1：excinuclease 在bulky lesion與 DNA 結合，並切割lesion兩側受損的 DNA strand
      - 剩餘的切口用 DNA ligase密封
      - 過程在所有生物體內均相似(真核/原核)
    - - helicase ：協助去除切掉DNA片段
      - DNA ppolymerase：合成並取代缺口
      - excinuclease：兩側切割DNA backbone
      - DNA ligase：;將切口黏起來
  - - - MGMT(O6-methylguanine-DNA methyltransferase)：修復methylated guanine
      - AlkB(oxidative DNA demethylases)
      - photolyases(光解酶)：利用光能修復pyrimidine dimers [這個酵素在人類及胎盤哺乳動物內未發現]
    - - 光解酶獲得光能之後➜傳給FADH➜在傳給損傷的pyrimidine dimer進行修復
    - - Guanine在O6的地方甲基化之後變成Thymine ➜ 導致配對錯誤
      - MGMT這個酵素會轉走甲基化 ➜ 修復
    - - AlkB protein的作用：催化 1-Methyladenine, 3-Methylcytosine的 oxidative demethylation 氧化去甲基化
- - - - 5'-ending strand被降解
      - 3'-single-strand延長後被recombinase接上➜與完整雙鏈(duplex)DNA中的互補序列配對➜侵入雙鏈(duplex)
      - 創建一個three strands的分支結構
      - 這個分支移動以創建稱為“Holliday jumction”的 X 型結構
      - nuclease和liganse修復複製叉的結構
    - - RecBCD enzyme(complex)
        
        nuclease/helicase處理DNA末端
        
        RecB 沿一條鏈 3'➜5' 移動
        
        RecD 沿另一條鏈 5'➜3' 移動
        
        與斷裂的末端結合，接著unwind and hydrolyzes DNA
        
        RecC subnunits與chi sequence(GCTGGTGG) 結合並改變enzyme complex的活性
        
        作用
        
        3'-ending strand上的chi sequence與RecC緊密結合 ➜ 阻止了 3'ending strand通過複合物的運動
        
        5'末端鏈繼續降解
        
        RecA recombinase通過數千個subunits的組裝而變得活躍
        
        subunits在nucleation和extension的步驟中回共同組裝在DNA 上
        
        完整過程
        
        當complex移動時，RecB degrades掉兩條strands
        
        當在 3'-ending strand上遇到 chi site時，RecC subunit會與其結合，阻止該鏈通過複合體的前進(防止更多的3'-ending strand被降解)
        
        RecB 和 RecD subunits是helicases，是沿著 DNA 推動complex的分子馬達 [這個過程需要 ATP！]
        
        當3'-ending strand被looped out，5'-ending strand繼續被降解 ➜ 形成 3'-single-stranded extension
        
        RecA 蛋白最終通過 RecBCD 酶加載到處理過的 DNA 上
      - RecA
        
        RecA filaments
        
        由 RecA binding to single-strand DAN with ATP形成，對 pol V 催化的 TLS 至關重要
        
        具有三個 DNA的helical turns
    - - 需要Ruv系列的酵素
        
        與RuvAB複合體結合
        
        對稱切割Holliday junction
        
        RuvC是一種nuclease
        
        DNA ligase seal the nick