Genomets organisation

HUR ÄR PROKARYOTA GENOM ORGANISERADE?
De är organiserade i en enda kromosom som är cirkulär. Deras gener är tätt packade – exempelvis består E.colis arvsmassa till 88% av kodande gener. Prokaryoter har också s.k. operon.

VAD ÄR ETT OPERON?
Operon = kluster av gener i arvsmassan. Föregås av samma promotor och aktiveras/ avaktiveras av samma aktivator/repressor. Från ett operon bildas ett polycistroniskt mRNA.

VAD ÄR ETT POLYCISTRONISKT MRNA?
Ett mRNA som bär beskrivning för flera proteiner, vars gener är samlade i ett och samma operon.

YTTERLIGARE EN SKILLNAD MOT EUKARYOTER?
Prokarytoer har ofta plasmider ”vid sidan om” sitt ordinarie genom. Plasmider är små mini-kromosomer som ofta kodar för gener som behövs i nödsituationer snarare än till vardags.
Exempelvis : antibiotikaresistens och toxiner som dödar andra bakterier.

VAD ÄR PLASMIDER?
Prokarytoer har ofta plasmider ”vid sidan om” sitt ordinarie genom. Plasmider är små mini-kromosomer som ofta kodar för gener som behövs i nödsituationer snarare än till vardags.
Exempelvis : antibiotikaresistens och toxiner som dödar andra bakterier. De kan också koda för proteiner som skyddar mot tungmetaller och som kan döda bakteriofager. Plasmider kopieras i samband med replikation av bakteriens eget DNA. Dock är det så att plasmiderna saknar mekanismerna för att se till att varje bakterie får lika många plasmider. Därmed kan det ibland hända att vissa nya bakterier blir utan plasmid. Med tiden blir därför bakterier ofta utan palsmider om det inte föreligger något selektivt tryck – dvs. överlevnadsfördel i att behålla plasmiderna.

HUR ÄR PROKARYOTA GENOM PACKADE?
De får plats i bakterien pga s.k. ”supercoiling”.

VAD ÄR NEGATIV SUPER-COILING?
När DNA:t är lite upplindat för att underlätta kopiering och avläsning.

VAD HETER ENZYMERNA SOM REGLERAR SUPER-COILING?
Topoisomeraser.

VAD HETER DET TOPOISOMERAS SOM SKAPAR NEGATIV SUPER-COILING? HUR FUNKAR DET?
DNA- Gyras i E.coli. Eller topoisomeras II. Gör ett dubbelsträngsbrott i DNA:t och lindar det runt sig självt. Andra topoisomeraser står för motsatt reaktion och återställer det hela.

VAD ÄR VIKTIGT ATT TÄNKA PÅ VAD GÄLLER DNA-PACKNING DÅ MAN ARBETAR I LABORATORIUM?
Man kan få tre olika former av DNA då man arbetar med prokaryoter; super-coilat, DNA med enkelsträngsbrott och DNA med dubbelsträngsbrott. Dessa tre dormer kommer att ha olika vandringshastihet i agaros-gel.

HUR ÄR EUKARYOT ARVSMASSA ORGANISERAT?
Eukaryota varelser har ett varierande antal linjära kromosomer. Exempelvis; bananflugan har fyra kromosomer. Människan har 23 kromosomer i haploid (enkel) uppsättning. Kromosomerna förekommer i par, därmed har vi ”egentligen” 46 kromosomer i somatiska celler och 23
kromosom-par!

VAD SKILJER ”AVANCERADE” ORGANISMERS GENOM FRÅN ”MINDRE AVANCERADE”?
De har fler gener och större genom. Detta samband är dock inte absolut. Encelliga organismen Amoeba dubia använder exempelvis 200 miljarder bp för att beskriva betydligt färre proteiner än människan som använder

BESKRIV EN EUKARYOT KROMOSOM!
I en eukaryot kromosoms ändar finns ”telomerer” och typ i mitten finns ”centromerer”. I båda fallen = inte gener, utan långa repetitiva sekvenser. Telomerernas uppgift är att skydda kromosomen.
Centromerernas uppgift : vara förankringsplatser för mikrotubuli under mitos. Hos människan omfattar repetitiva sekvenser sammanlagt 8%.

BESKRIV FÖREKOMSTEN AV “NONSENS/SKRÄP-DNA” HOS MÄNNISKA OCH EUKARYOTER ÖHT!
Hos människan kodar endast 1,5% för proteiner öht. Sen finns liten del som kodar för mRNA som inte beskriver proteiner utan hjälper andra mRNA att hitta rätt i cellen, och reglerar även hur mycket av mRNA:t som ska translateras. Sen finns en liten del som beskriver andra RNA-molekyler som har massa uppgifter som vi ännu inte vet om.
90% av människans och andra däggdjurs arvsmassa vet vi ännu inte funktionerna för. Dessa regioner kallas nonsens/skräp-DNA eller introner.

VAD ÄR TRANSPOSONER?
I många eukaryoter finns sekvenser som upprepar sig. Det beror på att vissa gener beskriver proteiner som kan skapa en kopia av ”sin egen” gen och sen placera kopian på ett annat ställe i genomet. Såna genesevenser = transposoner. Lyckligtvis så misslyckas denna process allt som oftast. Resultatet blir att bara en del av den ursprungliga gen-kopian kommer in i genomet, och därmed inte kodar för något alls, allra minst sig själv! Runt 40% av vår arvsmassa består av sånt här.

HUR FÅR EUKARYOT DNA PLATS I KÄRNAN?
Detta är ett ännu större problem för eukarytoer än för prokaryoter. Vårt DNA i en enda cell är 2 meter långt! Våra cellkärnor är endast några mikrometer i diameter! Detta är möjligt genom att DNA:t binder till olika proteiner. Komplexet av dessa proteiner och DNA:t kallas KROMATIN.
De vanligaste proteinerna i kromatinet kallas HISTONER. Histonerna är basiska och positivt laddade!!! Detta är helt logiskt eftersom de då lätt kan binda till DNA som ju är en syra och negativt laddad.

BESKRIV HISTONERNA
Histonerna är konserverade genom evolution och eukaryota arter – vilket avspeglar deras centrala roll! Det finns 5 olika histoner; H1, H2A, H2B, H3 och H4.
Två av varje H2A, H2B, H3 och H4 bildar ett komplex. DNA virar sig runt detta komplex 1,7 varv. Det går åt 146 bp till dessa varv + kopllings-DNA = totalt 200 bp. H1 binder på utsidan och stabiliserar hela kalaset. Ett komplex = en nukleosom. Flera nukleosomer = kromatin.

VAD ÄR HETEROKROMATIN ?
Metyleringar på cystin-baserna i DNA känns igen av vissa proteiner som ser till att .packa DNA:t extra tätt. Dessa täta strukturer kallas heterokromatin. Heterokromatin-struktur förekommmer logiskt nog mest i sekvenser som inte kodar för gener, t.ex. telomerer och centromerer. Dessa sekvenser behöver ju inte tvinnas upp och läsas av! Heterokromatin kan dock förekomma även i regioner som faktiskt kodar för proteiner – det är ett sätt för organismen att ”tysta” gener – de kan ej avläsas då de befinner sig i heterokromatin form. Resten av genomet som inte är heterokromatin kallas eukromatin.