Download דנטורציה ורנטורציה של DNA

‫מבנה הקשר‬
‫הפוספודיאסטרי‬
‫‪ )1‬קשר '‪5' – 3‬‬
‫פוספו די‪-‬אסטרי‬
‫‪ )2‬כיווניות‬
‫‪ )3‬קצה ‘‪5‬‬
‫קצה ‘‪3‬‬
‫‪ )4‬במעלה או‬
‫במורד הזרם‬
‫( ‪upstream or‬‬
‫‪)downstream‬‬
‫זיווגי בסיסים ‪basepairing -‬‬
‫בסיס משלים‬
‫‪C:G and T:A‬‬
‫כיווניות‬
‫קשר פוספו‬
‫‪A = 10-10‬‬
‫דנטורציה ורנטורציה‬
‫‪And Denaturation‬‬
‫דנטורציה ורנטורציה של ‪DNA‬‬
‫דנטורציה‬
‫ספקטרופוטומטר‬
Light
I0
I
Glass cell filled with
concentration of solution (C)
DNA Denatures at High Temperatures
‫שאלה‪ :‬אורך הגנום ההומני הוא ‪ 3‬טרליון זווגי בסיסים‪ ,‬לעומתו אורך‬
‫הגנום של חיידק ה‪ e. coli-‬הוא ‪ 1.5‬מיליון זיווגי בסיסים‪ .‬הגנום ההומני‬
‫מורכב מ‪ 47%-‬זיווגי בסיסים של ‪ GC‬ולעומתו הגנום של החיידק בעל‬
‫‪ 52%‬של ‪ .GC‬למי טמפרטורת ‪ Tm‬יותר גבוה?‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪ .1‬לאדם‬
‫‪ .2‬לחיידק‬
‫‪ .3‬אין מספיק מידע‬
‫‪ .4‬לשניהם ‪ Tm‬זהה‬
‫רנטורציה‬
Census of human repeats
Over 40% of the human genome corresponds to interspersed repeats
IHGSC. Nature (2001) 409 860-921
‫פטריות‬
‫אצות‬
‫‪30-40,000 genes‬‬
‫מבנה הכרומוזום בשלב חלוקת התא‬
‫‪Gene 3‬‬
‫גן – אזור ב‪-‬ד‪.‬נ‪.‬א מימנו מתורגמת מולקולת‬
‫ר‪.‬נ‪.‬א בעלת פעילות ביולוגית‬
‫אינטרונים –‬
‫רצפים שמוסרים‬
‫בגרעין ולא‬
‫נשארים‬
‫במולקולת הרנא‬
‫הבוגר‬
‫אקסונים – רצפים‬
‫שנשארים‬
‫במולקולת הרנא‬
‫הבשלה‬
‫אינטרונים‬
‫נמצאים רק‬
‫באוקריוטים‬
‫אקסון – רצף שנשאר ברנא לאחר העיבוד ועובר לציטופלזמה‬
‫אינטרון – רצף המוסר מהרנא בגרעין‬
‫אקסון‬
‫אינטרון‬
‫פרומוטר‬
‫מהם הכרומוזומים?‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪ .1‬אתרי עיגון של הדנא בגרעין‬
‫‪ .2‬מבנה הגרעין‬
‫‪ .3‬מיכלי אריזה של הדנא‬
‫‪ .4‬מיכלי אריזה של החלבונים‬
Human genome
2.91 billion base pairs
21,000 protein coding genes
(~32,000 non-coding genes)
1.5% exons (127 nucleotides)
24% introns (~3,000 nucleotides)
75% intergenic (no genes)
Average size of a gene is 27,894 bases
Contains an average of 8.8 exons
Titin contains 234 exons.
We humans are 99.9% identical
at the DNA sequence level
• There are still ~3 million nucleotide
differences among us called SNPs (60,000
within the exons)---that presumably
account for differences in disease
susceptibility, drug responses, etc.
• Polymorphic variation between and within
populations
• Implications for concepts of “race,”
“individuality”
21,000
Duchenne Muscular Dystrophy
‫ניוון שרירים‬
MOLECULAR BIOLOGY OF THE DISEASE
Duchenne Muscular Dystrophy is one of more than twenty
different types of muscular dystrophy. The Duchenne type
affects only boys and is known to result from a defect in
a single important protein in muscle fibers called
Dystrophin. The muscle fiber will break down if the
Dystrophin is missing and is unable to function properly.
As a result, the reduction in the number of good muscle
.fibers and the whole muscle becomes weak
‫כמה מחלות גנטיות יכולות להיות?‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪ .1‬לא יותר מ‪100-‬‬
‫‪ .2‬כ‪ 1000-‬מחלות‬
‫‪ .3‬כ‪ 10000-‬מחלות‬
‫‪ .4‬כמספר הגנים‪.‬‬
‫דנטורציה ורנטורציה של ‪DNA‬‬
‫פטריות‬
‫אצות‬
‫‪30-40,000 genes‬‬
Chromatin Packing
Condensin plays important roles
‫‪ Histone‬היסטונים‬
HDAC
HDAC activity
HAT
Nucleosome Structures
Histone octamer
2 H2A
2 H2B
2 H3
2 H4
The bending of DNA in a nucleosome
1. Flexibility of DNAs: A-T riched minor groove inside and G-C
riched groove outside
2. DNA bound protein can also help
Structural Organization of the Core Histones
The Assembly of the Core Histones
Notice the long tails of the octamer
?‫מה המשמעות של זנבות ההיסטונים‬
The function of
Histone tails
‫אריזה של דנא עם חלבונים נקראת כרומטין‬
Covalent Modification of core
histone tails
Acetylation of lysines (K)
Mythylation of lysines
Phosphorylation of serines (S)
Histone acetyl transferase
(HAT)
Histone deacetylase (HDAC)
HDAC activity
‫אפיגנטיקה‬
Acetylation
Mythylation
‫שאלה‪ :‬איזה מבין ההיסטונים עובר הכי‬
‫הרבה מודיפיקציות?‬
‫‪H2a‬‬
‫‪H2b‬‬
‫‪H3‬‬
‫‪H4‬‬
‫‪1.‬‬
‫‪2.‬‬
‫‪3.‬‬
‫‪4.‬‬
Zigzag model of the 30-nm chromatin fiber
‫מנוקלאוזום לסלנואיד‬
‫‪solenoid‬‬
‫מבנה הכרומוזום בשלב המטפזי‬
‫אופן אריזת ה‪DNA‬‬
‫בתא‪ :‬מהנוקלאוזום‬
‫לכרומוזום‪.‬‬
Histon assembly movie
DNA to chromatin
‫אריזה של דנא עם חלבונים נקראת כרומטין‬
Covalent Modification of core
histone tails
Acetylation of lysines (K)
Mythylation of lysines
Phosphorylation of serines (S)
Histone acetyl transferase
(HAT)
Histone deacetylase (HDAC)
HDAC activity
‫אפיגנטיקה‬
Acetylation
Mythylation
‫ אופן האריזה של הדנא עם חלבונים‬:‫כרומטין‬
Spreading of heterochromatin
in flies (and humans!)
K9 of H3
(H3K9me)
epigenetics is the study of changes in gene expression or cellular
phenotype, caused by mechanisms other than changes in the
underlying DNA sequence.
Heterochromatin vs. euchromatin
adapted from Jenuwein & Allis (2001) Science 293, 1074
DNA Methylation & Histone Modifications
Form the Epigenetic Code
Paula Vertino, Henry Stewart Talks
Doug Brutlag 2011
Methylation of Cytosine in DNA
CpG methylation
Paula Vertino, Henry Stewart Talks
‫פרופ' חיים סידר‬
Doug Brutlag 2011
Critical CpG Sequences in
CpG Islands Near Promoters
‫פרופ' חיים סידר‬
Alex Meissner, Henry Stewart Talks
Doug Brutlag 2011
Methylation Changes During Development
Paula Vertino, Henry Stewart Talks
Doug Brutlag 2011
Methylation Changes During Development
Paula Vertino, Henry Stewart Talks
Doug Brutlag 2011
Methylation Changes During Development
Paula Vertino, Henry Stewart Talks
Doug Brutlag 2011
Total number of chromosomes/somatic (body) cell
There is no
connection
between the
number of
chromosomes
and the genome
size, gene
content, or any
other feature of
genomes. It is
and essentially
independent
characteristic.
Species
Fruit fly
Planaria
Frog
Cat
Mouse
Macaque
Human
Dog
8
16
26
38
40
42
46
78
Species
Corn
Algae
Potato
Yeast
Penicillin mold
20
20
48
32
4
Smallest number of chromosomes
known in a eukaryote:
1 pair (2 total per somatic cell)
Myrmecia pilosula
Largest number of chromosomes
known in a eukaryote:
630 pairs (1260 total per somatic cell)
Ophioglossum
reticulatum, a fern
Chromatine compartment
Cockayne syndrome group B (CSB) cells that fail to express CSB
protein which causes profound neurological and developmental defects
)‫ עם סמן לגן (נקודה לבנה‬DNA-‫ של ה‬DAPI ‫צביעת‬
Chromosomal fragile sites are loci that
are especially prone to forming gaps or
breaks on metaphase chromosomes
when cells are cultured under
conditions that inhibit DNA replication
or repair. The relationship of "rare"
folate sensitive fragile sites with
(CCG)n expansion and, in some cases,
genetic disease is well established.
Fragile X syndrome
What is Fragile X syndrome? Fragile X syndrome is the most common inherited
cause of mental impairment, affecting approximately 1 in 2,000 males and 1 in
4,000 females worldwide.
Cytogenetic analysis of metaphase spreads demonstrates the presence of the fragile
.)site in less than 60% of cells in most affected individuals.
In 1991, the fragile X gene (FMR1) was characterized and found to contain a tandem
repeated trinucleotide sequence (CGG) near its 5' end. The mutation responsible for
fragile X syndrome involves expansion of this repeat segment. The number of CGG
repeats in the FMR1 genes of the normal population varies from six to approximately 50.
There are two main categories of mutation, premutations of approximately 50 to 200
repeats and full mutations of more than approximately 200 repeats. There is no clear
Mitosis animation