DNS replikáció és hibajavítás kémiája

DNS replikáció

 A kurzus első fele a DNS megkettőződésének folyamatát tárgyalja. A tárgyalás során szisztematikusan haladunk a kisebb, egyszerűbb rendszerektől az egyre nagyobb és összetettebb rendszerek megismeréséig. Nagy hangsúlyt kapnak a résztvevő fehérjék vizsgálatára szolgáló esszék.

1. A DNS szintézisének mechanizmusa; A DNS polimerázok jellemzői; A DNS polimerizációs reakción alapuló kémiai, biokémiai és biotechnológiai esszék.
2. A DNS topológiájából adódóan a replikációban szükségszerűen jelen lévő enzimek és segédfehérjék bemutatása, valamint a tulajdonságaik vizsgálatára szolgáló esszék (replikatív helikázok, topoizomerázok, primázok, ligázok, egyszálú DNS-kötő fehérjék); A harsona modell és a DNS polimeráz holoenzim.
3. A replikon modell tárgyalása; Replikációs origók különböző élőlényekben; Replikációs origók azonosítására szolgáló esszék (naszcens vezető és követő szál térképezés, korai és kései origók azonosítása); Replikátorok azonosítása plazmid alapú és mutációs screennel.
4. A replikáció kezdetét és befejeződését szabályozó fehérjék; A replikáció szereplőinek azonosítása biokémiai frakcionálással és kondícionális kiütéssel; A DNS-fehérje kölcsönhatás vizsgálatára szolgáló módszerek (EMSA, DNáz I protekciós esszé, DNS letekeredés esszék).
5. Az eukariotákban történő replikáció egyedi jellemzői; Sejtciklus szabályozás; Kromatin struktúra; A kromoszómavégek csomagolása és replikációja (telomerázok); Nukleoszóma térképezés (MNase-seq, giráz esszé).
6. A DNS replikáció építőköveinek, a dNTP-knek a homeosztázisa; A dNTP készlet perturbációjának következményei; A dNTP szintek mérésére szolgáló esszék (HPLC, inkorporációs esszék); Nukleotid-hidroláz enzimek aktivitásának mérése (pH változáson, és kapcsolt reakción alapuló módszerek).

DNS hibajavítás

A kurzus DNS hibajavítást tárgyaló része a DNS-ben megjelenő módosított bázisok és hibák megismerését, illetve azok javítására szolgáló útvonalakat mutatja be. A kurzus tárgyalja a báziskivágó javítást (BER), a nukleotidkivágó javítást (NER), a ribonukleotidkivágó javítást (RER), a hibás párképzés javítását (MMR), a homológ rekombinációt (HR) és a nem homológ végek összekapcsolását (NHEJ). Az áttekintés során külön érintjük a teljes genomot érintő, valamint a transzkripcióhoz kapcsolt javítási lépéseket. Ezen felül a hibajavításhoz szorosan kapcsolódó Nobel-díjas technológiát, a CRISPR-t is részletesen bemutatjuk.

1.      A DNS károsodások forrásai, a hibák és a javítási mechanizmusok általános áttekintése. A javító mechanizmusok defektusaihoz köthető betegségek áttekintése.

2.      A báziskivágó javítás (BER) bemutatása, a javított hibák és a főbb glikozilázok megismerése, illetve a javítási mechanizmus lépései. A folyamatban résztvevő fehérjék szerepének részletes bemutatása. Az endokuleázok, polimerázok és ligázok feladatának tárgyalása.

3.      A nukleotidkivágó javítás (NER) bemutatása, a javított hibák és a teljes genomi (GG) valamint a transzkripcióhoz kapcsolt (TC) javítási útvonalak megismerése prokariótákban és eukariótákban. A folyamatban résztvevő fehérjék szerepének részletes bemutatása. A ribonukleotidkivágó javítás (RER) általános bemutatása.

4.      A hamis párok javításának (MMR) bemutatása, a különböző mechanizmusok és a részvevő fehérjék részletes tárgyalása és a száldiszkrimináció elvének megismerése az eltérő organizmusokban.

5.      A kettősszáltörés javítás (HR, NHEJ) lehetőségeinek bemutatása. A hiba felismerésében, valamint a nem-homológ végek kapcsolásában és a homológ rekombinációban résztvevő fehérjék részletes megismerése.

6.      A CRISPR technológia általános bemutatása, valamint a fehérjék és a mechanizmus szerkezeti ismertetése. A homológ rekombináción alapuló technika, valamint a bázisszerkesztés lehetőségének megismerése.