Wiki FKKT - User contributions [en]

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-14T05:56:35Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arheje bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, poleg drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

'''Celični cikel'''

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNA usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije ima velik pomen za pravilno podvojevane DNA. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

'''Regulacija podvojejvanja DNA'''

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Med vrstami arhej prihaja tudi do velike raznolikosti v številu mest začetka replikacije. Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Funkcija mesta ori ==

Za vse do sedaj opisane bakterije velja, da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri ''Pyrococcus abyssi''. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo arheje več ori mest na kromosom. Npr. ''Haloferax'' ima tri in ''Pyrobaculum calidifontis'' ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testni sev je ''Sulfolobus'', ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu ''Sulfolobus'' imamo Orc1-1, ki se veže na ''oriC1''. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1a - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F1/). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovano iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na ''oriC1'' in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri ''oriC1'' replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1. (Slika 1b). prikazuje razprtje DNA in napredovanje MCM. MCM napreduje po DNA verigi z N-koncem naprej, tj. 5'→ 3'. Torej morata MCM-ja iti eden mimo drugega. Ko sta vezana na obe verigi DNA to ni mogoče, zato se mora DNA čisto razpreti, da lahko MCM helikazi vežeta na eno verigo in nadaljujeta vsaka v svojo smer.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cdc45, MCM in GINS. Podobno je tudi pri arhejah. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'' so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F2/). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

'''Delovanje primaze'''

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNA in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost. V arhejah ''Sulfolobusu'' je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano sintezo primerjev s potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNA in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira primer na pravem mestu.

'''Zgradba primaze'''

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA. Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (Slika 3 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F3/). PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL (p58) v evkariontih. Evkariontski PriL interagira s 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah ''Sulfolobus'' pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== DNA polimeraza ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do takrat znanih celičnih DNA polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano družina polimeraz D (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitskim jedrom RNA polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada družini polimeraz B (PolB). Izkazalo se je, da je PolD replikacijska polimeraza, ki je ključna komponenta arhealnega riplosoma, saj je odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. PolB večinoma niso nepogrešljive za preživetje arheje, vendar se njihova vloga v celicah razlikuje, na primer: PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med samim procesom.

'''Podenota DP1'''

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA polimeraze δ (iz družine polimeraz B), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je tudi struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki je sicer izgubila katalitsko mesto, povezano z eksonukleazno aktivnostjo, kar nakazuje, da bi se lahko polimeraze B razvile iz polimeraz D.
DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče verige DNA.

'''Podenota DP2'''

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Drsna vponka je sestavljena iz dveh polipeptidnih, in sicer drsne vponke 1 in drsne vponke 2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, in popolnoma obdata DNA. Drsna vponka 1, ki je sestavljen iz petih alfa-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko Zn-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitske domene, ki sicer ne bi bila aktivna. Drsna vponka 2 je večinoma sestavljen iz štirih alfa-vijačnic, ki tvorijo elektro pozitivno območje, potrebno za interakcijo z novonastalo DNA. Domeni Zn-I in Zn-II prispevata predvsem k stabilizaciji drsne vponke 2. Afiniteta PolD za dvoverižno DNA je šibkejša kot za enoverižno DNA, kar nakazuje, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze, v kasnejši stopnji pa se zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-13T16:39:00Z

Primož Šenica Pavletič: Undo revision 22109 by Primož Šenica Pavletič (Talk)

== Uvod ==

Kot vemo so arheje bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, poleg drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

'''Celični cikel'''

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNA usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije ima velik pomen za pravilno podvojevane DNA. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

'''Regulacija podvojejvanja DNA'''

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Med vrstami arhej prihaja tudi do velike raznolikosti v številu mest začetka replikacije. Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Funkcija mesta ori ==

Za vse do sedaj opisane bakterije velja, da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri ''Pyrococcus abyssi''. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo arheje več ori mest na kromosom. Npr. ''Haloferax'' ima tri in ''Pyrobaculum calidifontis'' ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testni sev je ''Sulfolobus'', ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu ''Sulfolobus'' imamo Orc1-1, ki se veže na ''oriC1''. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1a - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F1/). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovano iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na ''oriC1'' in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri ''oriC1'' replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1. (Slika 1b). prikazuje razprtje DNA in napredovanje MCM. MCM napreduje po DNA verigi z N-koncem naprej, tj. 5'→ 3'. Torej morata MCM-ja iti eden mimo drugega. Ko sta vezana na obe verigi DNA to ni mogoče, zato se mora DNA čisto razpreti, da lahko MCM helikazi vežeta na eno verigo in nadaljujeta vsaka v svojo smer.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cdc45, MCM in GINS. Podobno je tudi pri arhejah. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'' so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F2/). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

'''Delovanje primaze'''

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNA in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost. V arhejah ''Sulfolobusu'' je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNA in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira primer na pravem mestu.

'''Zgradba primaze'''

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA. Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (Slika 3 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F3/). PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL (p58) v evkariontih. Na evkariontskem PriL je bilo dokazano, da interagira s 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== DNA polimeraza ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do takrat znanih celičnih DNA polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano družina polimeraz D (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitskim jedrom RNA polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada družini polimeraz B (PolB). Izkazalo se je, da je PolD replikacijska polimeraza, ki je ključna komponenta arhealnega riplosoma, saj je odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. PolB večinoma niso nepogrešljive za preživetje arheje, vendar se njihova vloga v celicah razlikuje, na primer: PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med samim procesom.

'''Podenota DP1'''

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA polimeraze δ (iz družine polimeraz B), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je tudi struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki je sicer izgubila katalitsko mesto, povezano z eksonukleazno aktivnostjo, kar nakazuje, da bi se lahko polimeraze B razvile iz polimeraz D.
DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče verige DNA.

'''Podenota DP2'''

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Drsna vponka je sestavljena iz dveh polipeptidnih, in sicer drsne vponke 1 in drsne vponke 2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, in popolnoma obdata DNA. Drsna vponka 1, ki je sestavljen iz petih alfa-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko Zn-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitske domene, ki sicer ne bi bila aktivna. Drsna vponka 2 je večinoma sestavljen iz štirih alfa-vijačnic, ki tvorijo elektro pozitivno območje, potrebno za interakcijo z novonastalo DNA. Domeni Zn-I in Zn-II prispevata predvsem k stabilizaciji drsne vponke 2. Afiniteta PolD za dvoverižno DNA je šibkejša kot za enoverižno DNA, kar nakazuje, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze, v kasnejši stopnji pa se zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-13T16:11:47Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arheje bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, poleg drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

'''Celični cikel'''

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNA usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije ima velik pomen za pravilno podvojevane DNA. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

'''Regulacija podvojejvanja DNA'''

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Med vrstami arhej prihaja tudi do velike raznolikosti v številu mest začetka replikacije. Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Funkcija mesta ori ==

Za vse do sedaj opisane bakterije velja, da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri ''Pyrococcus abyssi''. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo arheje več ori mest na kromosom. Npr. ''Haloferax'' ima tri in ''Pyrobaculum calidifontis'' ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testni sev je ''Sulfolobus'', ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu ''Sulfolobus'' imamo Orc1-1, ki se veže na ''oriC1''. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1a - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F1/). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovano iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na ''oriC1'' in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri ''oriC1'' replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1. (Slika 1b). prikazuje razprtje DNA in napredovanje MCM. MCM napreduje po DNA verigi z N-koncem naprej, tj. 5'→ 3'. Torej morata MCM-ja iti eden mimo drugega. Ko sta vezana na obe verigi DNA to ni mogoče, zato se mora DNA čisto razpreti, da lahko MCM helikazi vežeta na eno verigo in nadaljujeta vsaka v svojo smer.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cdc45, MCM in GINS. Podobno je tudi pri arhejah. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'' so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F2/). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

'''Delovanje primaze'''

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNA in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost. V arhejah ''Sulfolobusu'' je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNA in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira primer na pravem mestu.

'''Zgradba primaze'''

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriL in regulatorne podenote PriS, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA. Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (Slika 3 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F3/). PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL (p58) v evkariontih. Na evkariontskem PriL je bilo dokazano, da interagira s 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== DNA polimeraza ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do takrat znanih celičnih DNA polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano družina polimeraz D (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitskim jedrom RNA polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada družini polimeraz B (PolB). Izkazalo se je, da je PolD replikacijska polimeraza, ki je ključna komponenta arhealnega riplosoma, saj je odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. PolB večinoma niso nepogrešljive za preživetje arheje, vendar se njihova vloga v celicah razlikuje, na primer: PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med samim procesom.

'''Podenota DP1'''

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA polimeraze δ (iz družine polimeraz B), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je tudi struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki je sicer izgubila katalitsko mesto, povezano z eksonukleazno aktivnostjo, kar nakazuje, da bi se lahko polimeraze B razvile iz polimeraz D.
DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče verige DNA.

'''Podenota DP2'''

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Drsna vponka je sestavljena iz dveh polipeptidnih, in sicer drsne vponke 1 in drsne vponke 2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, in popolnoma obdata DNA. Drsna vponka 1, ki je sestavljen iz petih alfa-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko Zn-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitske domene, ki sicer ne bi bila aktivna. Drsna vponka 2 je večinoma sestavljen iz štirih alfa-vijačnic, ki tvorijo elektro pozitivno območje, potrebno za interakcijo z novonastalo DNA. Domeni Zn-I in Zn-II prispevata predvsem k stabilizaciji drsne vponke 2. Afiniteta PolD za dvoverižno DNA je šibkejša kot za enoverižno DNA, kar nakazuje, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze, v kasnejši stopnji pa se zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-13T15:03:49Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arheje bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, poleg drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

'''Celični cikel'''

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNA usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije ima velik pomen za pravilno podvojevane DNA. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

'''Regulacija podvojejvanja DNA'''

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Med vrstami arhej prihaja tudi do velike raznolikosti v številu mest začetka replikacije. Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Funkcija mesta ori ==

Za vse do sedaj opisane bakterije velja, da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri ''Pyrococcus abyssi''. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo arheje več ori mest na kromosom. Npr. ''Haloferax'' ima tri in ''Pyrobaculum calidifontis'' ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testni sev je ''Sulfolobus'', ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu ''Sulfolobus'' imamo Orc1-1, ki se veže na ''oriC1''. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1a - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F1/). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovano iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na ''oriC1'' in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri ''oriC1'' replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1. (Slika 1b). prikazuje razprtje DNA in napredovanje MCM. MCM napreduje po DNA verigi z N-koncem naprej, tj. 5'→ 3'. Torej morata MCM-ja iti eden mimo drugega. Ko sta vezana na obe verigi DNA to ni mogoče, zato se mora DNA čisto razpreti, da lahko MCM helikazi vežeta na eno verigo in nadaljujeta vsaka v svojo smer.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cdc45, MCM in GINS. Podobno je tudi pri arhejah. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'' so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F2/). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

'''Delovanje primaze'''

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNA in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost. V arhejah ''Sulfolobusu'' je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNA in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira primer na pravem mestu.

'''Zgradba primaze'''

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA. Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (Slika 3 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F3/). PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL (p58) v evkariontih. Na evkariontskem PriL je bilo dokazano, da interagira s 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== DNA polimeraza ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do takrat znanih celičnih DNA polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano družina polimeraz D (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitskim jedrom RNA polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada družini polimeraz B (PolB). Izkazalo se je, da je PolD replikacijska polimeraza, ki je ključna komponenta arhealnega riplosoma, saj je odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. PolB večinoma niso nepogrešljive za preživetje arheje, vendar se njihova vloga v celicah razlikuje, na primer: PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med samim procesom.

'''Podenota DP1'''

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA polimeraze δ (iz družine polimeraz B), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je tudi struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki je sicer izgubila katalitsko mesto, povezano z eksonukleazno aktivnostjo, kar nakazuje, da bi se lahko polimeraze B razvile iz polimeraz D.
DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče verige DNA.

'''Podenota DP2'''

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Drsna vponka je sestavljena iz dveh polipeptidnih, in sicer drsne vponke 1 in drsne vponke 2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, in popolnoma obdata DNA. Drsna vponka 1, ki je sestavljen iz petih alfa-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko Zn-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitske domene, ki sicer ne bi bila aktivna. Drsna vponka 2 je večinoma sestavljen iz štirih alfa-vijačnic, ki tvorijo elektro pozitivno območje, potrebno za interakcijo z novonastalo DNA. Domeni Zn-I in Zn-II prispevata predvsem k stabilizaciji drsne vponke 2. Afiniteta PolD za dvoverižno DNA je šibkejša kot za enoverižno DNA, kar nakazuje, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze, v kasnejši stopnji pa se zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-13T11:56:39Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arheje bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, poleg drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

'''Celični cikel'''

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNA usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNA. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

'''Regulacija podvojejvanja DNA'''

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Med vrstami arhej prihaja tudi do velike raznolikosti v številu mest začetka replikacije. Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Funkcija mesta ori ==

Za vse do sedaj opisane bakterije velja, da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri ''Pyrococcus abyssi''. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo arheje več ori mest na kromosom. Npr. ''Haloferax'' ima tri in ''Pyrobaculum calidifontis'' ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testni sev je ''Sulfolobus'', ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu ''Sulfolobus'' imamo Orc1-1, ki se veže na ''oriC1''. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F1/). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovano iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na ''oriC1'' in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri ''oriC1'' replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cdc45, MCM GINS. Podobno je tudi pri arhejah. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'' so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F2/). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

'''Delovanje primaze'''

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNA in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost. V arhejah ''Sulfolobusu'' je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNA in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira primer na pravem mestu.

'''Zgradba primaze'''

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA. Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (Slika 3 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F3/). PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL (p58) v evkariontih. Na evkariontskem PriL je bilo dokazano, da interagira s 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== DNA polimeraza ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do takrat znanih celičnih DNA polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano družina polimeraz D (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitskim jedrom RNA polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada družini polimeraz B (PolB). Izkazalo se je, da je PolD replikacijska polimeraza, ki je ključna komponenta arhealnega riplosoma, saj je odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. PolB večinoma niso nepogrešljive za preživetje arheje, vendar se njihova vloga v celicah razlikuje, na primer: PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med samim procesom.

'''Podenota DP1'''

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA polimeraze δ (iz družine polimeraz B), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je tudi struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki je sicer izgubila katalitsko mesto, povezano z eksonukleazno aktivnostjo, kar nakazuje, da bi se lahko polimeraze B razvile iz polimeraz D.
DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče verige DNA.

'''Podenota DP2'''

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Drsna vponka je sestavljena iz dveh polipeptidnih, in sicer drsne vponke 1 in drsne vponke 2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, in popolnoma obdata DNA. Drsna vponka 1, ki je sestavljen iz petih alfa-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko Zn-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitske domene, ki sicer ne bi bila aktivna. Drsna vponka 2 je večinoma sestavljen iz štirih alfa-vijačnic, ki tvorijo elektro pozitivno območje, potrebno za interakcijo z novonastalo DNA. Domeni Zn-I in Zn-II prispevata predvsem k stabilizaciji drsne vponke 2. Afiniteta PolD za dvoverižno DNA je šibkejša kot za enoverižno DNA, kar nakazuje, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze, v kasnejši stopnji pa se zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-13T11:42:23Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arheje bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, poleg drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

'''Celični cikel'''

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNA usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNA. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

'''Regulacija podvojejvanja DNA'''

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Med vrstami arhej prihaja tudi do velike raznolikosti v številu mest začetka replikacije. Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Funkcija mesta ori ==

Za vse do sedaj opisane bakterije velja, da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri ''Pyrococcus abyssi''. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo arheje več ori mest na kromosom. Npr. ''Haloferax'' ima tri in ''Pyrobaculum calidifontis'' ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testni sev je ''Sulfolobus'', ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu ''Sulfolobus'' imamo Orc1-1, ki se veže na ''oriC1''. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F1/). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovano iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na ''oriC1'' in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri ''oriC1'' replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cdc45, MCM GINS. Podobno je tudi pri arhejah. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'' so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F2/). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

'''Delovanje primaze'''

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNA in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost. V arhejah ''Sulfolobusu'' je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNA in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira primer na pravem mestu.

'''Zgradba primaze'''

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA. Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (Slika 3 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F3/). PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL (p58) v evkariontih. Na evkariontskem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== DNA polimeraza ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do takrat znanih celičnih DNA polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano družina polimeraz D (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitskim jedrom RNA polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada družini polimeraz B (PolB). Izkazalo se je, da je PolD replikacijska polimeraza, ki je ključna komponenta arhealnega riplosoma, saj je odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. PolB večinoma niso nepogrešljive za preživetje arheje, vendar se njihova vloga v celicah razlikuje, na primer: PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med samim procesom.

'''Podenota DP1'''

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA polimeraze δ (iz družine polimeraz B), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je tudi struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki je sicer izgubila katalitsko mesto, povezano z eksonukleazno aktivnostjo, kar nakazuje, da bi se lahko polimeraze B razvile iz polimeraz D.
DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče verige DNA.

'''Podenota DP2'''

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Drsna vponka je sestavljena iz dveh polipeptidnih, in sicer drsne vponke 1 in drsne vponke 2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, in popolnoma obdata DNA. Drsna vponka 1, ki je sestavljen iz petih alfa-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko Zn-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitske domene, ki sicer ne bi bila aktivna. Drsna vponka 2 je večinoma sestavljen iz štirih alfa-vijačnic, ki tvorijo elektro pozitivno območje, potrebno za interakcijo z novonastalo DNA. Domeni Zn-I in Zn-II prispevata predvsem k stabilizaciji drsne vponke 2. Afiniteta PolD za dvoverižno DNA je šibkejša kot za enoverižno DNA, kar nakazuje, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze, v kasnejši stopnji pa se zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-13T11:02:12Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arheje bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, poleg drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

'''Celični cikel'''

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNA usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNA. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

'''Regulacija podvojejvanja DNA'''

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Med vrstami arhej prihaja tudi do velike raznolikosti v številu mest začetka replikacije. Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Funkcija mesta ori ==

Za vse do sedaj opisane bakterije velja, da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri ''Pyrococcus abyssi''. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo arheje več ori mest na kromosom. Npr. ''Haloferax'' ima tri in ''Pyrobaculum calidifontis'' ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testni sev je ''Sulfolobus'', ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu ''Sulfolobus'' imamo Orc1-1, ki se veže na ''oriC1''. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F1/). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovano iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri ''oriC1'' replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'' so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F2/). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

'''Delovanje primaze'''

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNA in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost. V arhejah ''Sulfolobusu'' je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNA in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira primer na pravem mestu.

'''Zgradba primaze'''

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA. Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (Slika 3 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F3/). PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== DNA polimeraza ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do takrat znanih celičnih DNA polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano družina polimeraz D (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitskim jedrom RNA polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada družini polimeraz B (PolB). Izkazalo se je, da je PolD replikacijska polimeraza, ki je ključna komponenta arhealnega riplosoma, saj je odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. PolB večinoma niso nepogrešljive za preživetje arheje, vendar se njihova vloga v celicah razlikuje, na primer: PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med samim procesom.

'''Podenota DP1'''

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA polimeraze δ (iz družine polimeraz B), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je tudi struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki je sicer izgubila katalitsko mesto, povezano z eksonukleazno aktivnostjo, kar nakazuje, da bi se lahko polimeraze B razvile iz polimeraz D.
DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče verige DNA.

'''Podenota DP2'''

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Drsna vponka je sestavljena iz dveh polipeptidnih, in sicer drsne vponke 1 in drsne vponke 2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, in popolnoma obdata DNA. Drsna vponka 1, ki je sestavljen iz petih alfa-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko Zn-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitske domene, ki sicer ne bi bila aktivna. Drsna vponka 2 je večinoma sestavljen iz štirih alfa-vijačnic, ki tvorijo elektro pozitivno območje, potrebno za interakcijo z novonastalo DNA. Domeni Zn-I in Zn-II prispevata predvsem k stabilizaciji drsne vponke 2. Afiniteta PolD za dvoverižno DNA je šibkejša kot za enoverižno DNA, kar nakazuje, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze, v kasnejši stopnji pa se zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-13T10:54:06Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arheje bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, poleg drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

'''Celični cikel'''

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNA. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

'''Regulacija podvojejvanja DNA'''

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Med vrstami arhej prihaja tudi do velike raznolikosti v številu mest začetka replikacije. Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Funkcija mesta ori ==

Za vse do sedaj opisane bakterije velja, da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testni sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F1/). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovano iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F2/). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

'''Delovanje primaze'''

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost. V arhejah ''Sulfolobusu'' je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira primer na pravem mestu.

'''Zgradba primaze'''

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA. Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (Slika 3 - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7712474/figure/F3/). PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== DNA polimeraza ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do takrat znanih celičnih DNA polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano družina polimeraz D (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitskim jedrom RNA polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada družini polimeraz B (PolB). Izkazalo se je, da je PolD replikacijska polimeraza, ki je ključna komponenta arhealnega riplosoma, saj je odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. PolB večinoma niso nepogrešljive za preživetje arheje, vendar se njihova vloga v celicah razlikuje, na primer: PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med samim procesom.

'''Podenota DP1'''

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA polimeraze δ (iz družine polimeraz B), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je tudi struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki je sicer izgubila katalitsko mesto, povezano z eksonukleazno aktivnostjo, kar nakazuje, da bi se lahko polimeraze B razvile iz polimeraz D.
DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče verige DNA.

'''Podenota DP2'''

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Drsna vponka je sestavljena iz dveh polipeptidnih, in sicer drsne vponke 1 in drsne vponke 2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, in popolnoma obdata DNA. Drsna vponka 1, ki je sestavljen iz petih alfa-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko Zn-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitske domene, ki sicer ne bi bila aktivna. Drsna vponka 2 je večinoma sestavljen iz štirih alfa-vijačnic, ki tvorijo elektro pozitivno območje, potrebno za interakcijo z novonastalo DNA. Domeni Zn-I in Zn-II prispevata predvsem k stabilizaciji drsne vponke 2. Afiniteta PolD za dvoverižno DNA je šibkejša kot za enoverižno DNA, kar nakazuje, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze, v kasnejši stopnji pa se zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Talk:Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-12T17:46:09Z

Primož Šenica Pavletič:

Primož Šenica Pavletič (Regulacija replikacije, Arhejska primaza)

Talk:Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-12T17:45:43Z

Primož Šenica Pavletič: New page: Primož Šenica Pavletič (Reguliacija replikacije, Arhejska primaza)

Primož Šenica Pavletič (Reguliacija replikacije, Arhejska primaza)

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-12T17:39:26Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

'''Celični cikelj'''

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNA. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

'''Regulacija podvojejvanja DNA'''

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Med vrstami arhej prihaja tudi do velike raznolikosti v številu mest začetka replikacije. Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Luka ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

'''Delovanje primaze'''

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost. V arhejah ''Sulfolobusu'', je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

'''Zgradba primaze'''

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA. Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX. PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== DNA polimeraza ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano družina polimeraz D (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada družini polimeraz B (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov. PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

'''Podenota DP1'''

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA polimeraze δ (iz družine polimeraz B), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče verige DNA.

'''Podenota DP2'''

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-12T17:37:31Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

'''Celični cikelj'''

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

'''Regulacija podvojejvanja DNA'''

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Med vrstami arhej prihaja tudi do velike raznolikosti v številu mest začetka replikacije. Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Luka ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

'''Delovanje primaze'''

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost. V arhejah ''Sulfolobusu'', je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

'''Zgradba primaze'''

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA. Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX. PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== DNA polimeraza ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano družina polimeraz D (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada družini polimeraz B (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov. PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

'''Podenota DP1'''

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA polimeraze δ (iz družine polimeraz B), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče verige DNA.

'''Podenota DP2'''

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T19:07:15Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Med vrstami arhej prihaja tudi do velike raznolikosti v številu mest začetka replikacije. Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Luka ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah ''Sulfolobusu'', je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX. PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T18:38:06Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Luka ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah ''Sulfolobusu'', je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah, zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX. PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T18:36:49Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Luka ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah ''Sulfolobusu'', je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNA-polimeraze α primaze v evkariotskih celicah. Zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost začetne sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX. PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks. Kompleks bi tako tvoril heterotrimer. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid pri sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T18:27:26Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu, tudi v fazi, ko se ne delijo.

Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Luka ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza je nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah ''Sulfolobusu'', je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Kompleks GINS pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNK-polimeraze α-primaznem kompleksu v evkariotskih celicah. Zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost de novo (od začetka) sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX. PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks ter tvorila heterotrimer. Podenota PriX tvori helikalni snop. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid v sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T12:17:34Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M- in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu kot tudi v fazi, ko se ne delijo.

Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Luka ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza e nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah ''Sulfolobusu'', je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Arhejska primaza sintetizira prajmerje iz ribonukleotidov, medtem ko GINS kompleks pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNK-polimeraze α-primaznem kompleksu v evkariotskih celicah. Zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost de novo (od začetka) sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX. PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks ter tvorila heterotrimer. Podenota PriX tvori helikalni snop. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid v sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T11:35:56Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Na primer, aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M- in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu kot tudi v fazi, ko se ne delijo.

Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Luka ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza e nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah ''Sulfolobusu'', je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Arhejska primaza sintetizira prajmerje iz ribonukleotidov, medtem ko GINS kompleks pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNK-polimeraze α-primaznem kompleksu v evkariotskih celicah. Zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost de novo (od začetka) sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX. PriX naj bi signifikantno povečala procesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks ter tvorila heterotrimer. Podenota PriX tvori helikalni snop. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid v sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T11:06:16Z

Primož Šenica Pavletič: /* LUKA */

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Na primer, aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M- in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu kot tudi v fazi, ko se ne delijo.

Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== Luka ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza e nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah ''Sulfolobusu'', je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Arhejska primaza sintetizira prajmerje iz ribonukleotidov, medtem ko GINS kompleks pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNK-polimeraze α-primaznem kompleksu v evkariotskih celicah. Zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost de novo (od začetka) sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (slika 1). PriX naj bi signifikantno povečala recesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks in tako tvoril heterotrimer. Podenota PriX tvori helikalni snop. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid v sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T11:04:00Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Na primer, aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M- in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu kot tudi v fazi, ko se ne delijo.

Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== LUKA ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza e nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah ''Sulfolobusu'', je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Arhejska primaza sintetizira prajmerje iz ribonukleotidov, medtem ko GINS kompleks pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNK-polimeraze α-primaznem kompleksu v evkariotskih celicah. Zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost de novo (od začetka) sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah ''Archaeoglobus'' in ''Pyrococcus'' so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje ''Sulfolobus'' so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (slika 1). PriX naj bi signifikantno povečala recesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks in tako tvoril heterotrimer. Podenota PriX tvori helikalni snop. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid v sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T11:01:29Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Na primer, aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M- in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu kot tudi v fazi, ko se ne delijo.

Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri ''Sulfolobus acidocaldarius'', vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== LUKA ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza e nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah Sulfolobusu, je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Arhejska primaza sintetizira prajmerje iz ribonukleotidov, medtem ko GINS kompleks pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNK-polimeraze α-primaznem kompleksu v evkariotskih celicah. Zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost de novo (od začetka) sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah Archaeoglobus in Pyrococcus so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje Sulfolobus so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (slika 1). PriX naj bi signifikantno povečala recesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks in tako tvoril heterotrimer. Podenota PriX tvori helikalni snop. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid v sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T11:00:46Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Regulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi. Na primer, aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M- in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, obstaja namreč velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je ''Crenarchaeal phylum'' vsebujejo samo en zapis genoma. Pri arheji ''Sulfolobus solfataricus'' je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša pa se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri arheji ''Sulfolobus acidocaldarius'' izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu kot tudi v fazi, ko se ne delijo.

Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri Sulfolobus acidocaldarius, vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== LUKA ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza e nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah Sulfolobusu, je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Arhejska primaza sintetizira prajmerje iz ribonukleotidov, medtem ko GINS kompleks pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNK-polimeraze α-primaznem kompleksu v evkariotskih celicah. Zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost de novo (od začetka) sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah Archaeoglobus in Pyrococcus so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje Sulfolobus so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (slika 1). PriX naj bi signifikantno povečala recesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks in tako tvoril heterotrimer. Podenota PriX tvori helikalni snop. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid v sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T10:44:28Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Rregulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi in je biti natančno regulirana. Na primer, aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M- in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, saj obstaja velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je Crenarchaeal phylum vsebujejo samo en zapis genoma. Pri Sulfolobus solfataricus se je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri Sulfolobus acidocaldarius izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu kot tudi v fazi ko se ne delijo.

Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri Sulfolobus acidocaldarius, vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== LUKA ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza e nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah Sulfolobusu, je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Arhejska primaza sintetizira prajmerje iz ribonukleotidov, medtem ko GINS kompleks pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNK-polimeraze α-primaznem kompleksu v evkariotskih celicah. Zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost de novo (od začetka) sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah Archaeoglobus in Pyrococcus so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje Sulfolobus so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (slika 1). PriX naj bi signifikantno povečala recesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks in tako tvoril heterotrimer. Podenota PriX tvori helikalni snop. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid v sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

== Viri ==

1. AUSIANNIKAVA, Darya in ALLERS, Thorsten, 2017. Diversity of DNA Replication in the Archaea. Genes. 31 januar 2017. Vol. 8, no. 2, pp. 56. DOI 10.3390/genes8020056.

2. GRECI, Mark D. in BELL, Stephen D., 2020a. Archaeal DNA Replication. Annual review of microbiology. 8 september 2020. Vol. 74, pp. 65–80. DOI 10.1146/annurev-micro-020518-115443.

3. LINDÅS, Ann-Christin in BERNANDER, Rolf, 2013. The cell cycle of archaea. Nature Reviews Microbiology. september 2013. Vol. 11, no. 9, pp. 627–638. DOI 10.1038/nrmicro3077.

4. RAIA, Pierre, CARRONI, Marta, HENRY, Etienne, PEHAU-ARNAUDET, Gérard, BRÛLÉ, Sébastien, BÉGUIN, Pierre, HENNEKE, Ghislaine, LINDAHL, Erik, DELARUE, Marc in SAUGUET, Ludovic, 2019. Structure of the DP1–DP2 PolD complex bound with DNA and its implications for the evolutionary history of DNA and RNA polymerases. PLoS Biology. 18 januar 2019. Vol. 17, no. 1, pp. e3000122. DOI 10.1371/journal.pbio.3000122.

5. Shared active site architecture between archaeal PolD and multi-subunit RNA polymerases revealed by X-ray crystallography - PMC, brez datuma. na spletu. [Pridobljeno 10 maj 2023]. Pridobljeno s: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996933/#S1

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T10:34:04Z

Primož Šenica Pavletič:

== Uvod ==

Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašineriji. Veliko različnih študij pri arhejah, je raziskovalo mesta ori, iniciatorje, markomolekulske komplekse, katere so ključnega pomena za razvitje DNA in sintezo nascentne verige. Rezultati na podlagi različnih organizmov domene arhej, kažejo veliko mero diverzitete. Vse od organizacije celičnega cikla, do ploidnosti kromosomov in replikativne narave polimeraz.

== Rregulacija replikacije ==

Regulacija celičnega cikla v arhejah je ključna za natančno podvojevane DNA. Podobno kot pri evkariontih in bakterijah, se tudi v arhejah replikacija DNK usklajeno izvaja z drugimi celičnimi procesi in je biti natančno regulirana. Na primer, aktivacija replikacijskih proteinov in natančen čas replikacije sta ključna za pravilno podvojevane DNK. Celični cikel arhej se lahko razlikuje glede na vrsto. Na splošno vključuje podobne faze kot pri evkariontih in bakterijah. Cikel je razdeljen na predreplikacijsko G1 fazo, S-fazo (kjer se zgodi replikacija genoma), postreplikacijsko G2 fazo ter M- in D fazi, ko pride do segregacije genoma in delitve celic. Najdaljša faza je G2, ki traja več kot polovico celičnega cikla. To je v nasprotju z evkarionti, kjer je faza G2 kratka.

Regulacija iniciacije podvojevana DNA in vzorec izražanja genov je raznolik tudi med tesno sorodnimi vrstami Arhej, saj obstaja velika variabilnost v genomu. Večina vrst arhej ima poliploiden zapis DNA, vendar pa nekatere vrste kot je Crenarchaeal phylum vsebujejo samo en zapis genoma. Pri Sulfolobus solfataricus se je številčnost proteinov Cdc6 specifična glede na celični cikel. Ekspresija Cdc6 se poveča v fazi G1 ali tik pred njo, zmanjša se v fazi S in se znatno zmanjša v celicah, ki se ne podvajajo. Pri Sulfolobus acidocaldarius izražanje Cdc6-1 in Cdc6-3, kot tudi njuna vezava na izvoru, ostaja konstantno v celotnem celičnem ciklu kot tudi v fazi ko se ne delijo.

Več izvorov replikacije na kromosom poveča kompleksnost regulacije iniciacije replikacije. Pri Sulfolobus acidocaldarius, vrsti s tremi izvori replikacije na kromosom, obstaja tesna koordinacija začetkov dveh izvorov replikacije (oriC1 in oriC3) na začetku S-faze, medtem ko se tretji izvor, oriC2, aktivira nekoliko kasneje. Mehanizmi, ki zagotavljajo sočasen pričetek replikacije, niso znani.

== LUKA ==

Za vse, do sedaj opisane bakterije, velja da imajo en ori na kromosom. Veliko arhejskih genomov je sestavljenih podobno kot pri bakterijah, tj. iz glavnega kromosoma, lahko pa tudi vsebuje nekaj megaplazmidov. Prva opisana iniciacija replikacije pri arhejah je bila pri Pyrococcus abyssi. Odkrili so, da ima en ori. Kljub temu prvemu odkritju, je v bistvu ta arheja je neke vrste anomalija, saj v resnici imajo lahko arheje več ori mest na kromosom. Npr. Haloferax ima tri in Pyrobaculum calidifontis ima štiri ori mesta na kromosom. Pomemben testen sev je Sulfolobus, ki ima tri ori mesta. Dokazano je bilo, da divje celice tega seva uporabljajo vse tri ori-je in da noben ori ni individualno potreben za normalno podvojevanje.

Veliko arhej si deli podoben tip ori. Pri sevu Sulfolobus imamo Orc1-1, ki se veže na oriC1. Bolj natančno se veže na elemente znotraj ori-ja, ki se imenujejo origin recognition box (ORB) elements. (Slika 1). Elementi ORB imajo diadno simetrijo z asimetričnim zaporedjem, bogatim z G na eni strani diadnega elementa. Na vsak element ORB se veže en monomer Orc1-1 z določeno polarnostjo. Proteini Orc1/Cdc6 imajo N-končno AAA+ zvitje in C-končno domeno imenovano winged helix (wH). AAA+ je velika družina NTPaz, torej vsebujejo NTP vezavno domeno in katalitičen modul. Domeno wH najdemo pri transkripcijskih sistemih in predstavlja podrazred motiva helix-turn-helix. Domena wH prepoznava diadni element ORB-ja in domeno AAA+, ki je bogata z α-vijačnicami, imenovana iniciator specifičen motiv (ISM). ISM prepozna asimetričen z G bogat motiv. Število elementov ORB se med vrstami razlikuje. Skupna značilnost je, da se dva elementa ORB pojavljata v obrnjeni konformaciji glede eden na drugega in sta ločena minimalno 75 bp. To so običajno z AT bogate regije, torej so kandidat za DNA unwinding element (DUE). In vitro rekonstrukcijski eksperimenti so pokazali, da Orc1-1 rekrutira helikazo na oriC1 in le ta je odvisna od površine, ki je izpostavljena α-vijačni regiji (MCM recruitment motif, MRM) blizu wH Orc1-1 AAA+ domene. Na to interakcijo je pomembno vplival nukleotidni kofaktor, ki se veže na Orc1-1 AAA+ domeno. Bolj specifično, stabilizirali so ATP v aktivnem mestu, npr. z mutacijo domene AAA+, motiv Walker B, ak ostanek glutamat (E147), ostanka udeleženega pri hidrolizi ATP. Ugotovili so, da bi lahko Orc1-1 E147 pomagal pri vezavi MCM in vitro in pomagal pri oriC1 replikaciji in vivo. Po drugi strani, ko je bilo aktivno mesto zasedeno z ADP, je zmožnost interakcije MRM z MCM opuščena. Ta opažanja kažejo na to, da je aktivacija ori mesta odvisna od vezanega ATP na Orc1-1.

Pri evkariontih je ključni korak iniciacije DNA replikacije asociacija kompleksa Cds45, MCM GINS. Podobno je pri arhejah. Pri Sulfolobus acidocaldarius so rekonstruirali kompleks iz Gins23, Gins15 in Cdc45, ki so ortologi evkariontskih, in ugotovili da so v razmerju 2:2:2. (Slika 2). Bistvo je, da so ugotovili, da GINS tvori pomembno povezavo med MCM in Cdc45.

== Arhejska primaza ==

Arhejska primaza e nizko procesivna RNA polimeraza, ki za model sinteze uporabi enojno vijačnico znotraj replikacijskega mehurčka in je zadolžena za sintezo oligoribonukleotidnega primerja. Oligoribonukleotidni primer običajno vsebuje 10 do 12 nukleotidov, ki so komplementarni nukleotidom na matični verigi DNK in služi kot začetna točka podaljševanja nove verige za DNA polimerazo. Pri sintezi vodilne verige je primazna aktivnost potrebna le enkrat. Na zastajajoči verigi pa je primazna aktivnost konstanta, saj se Okazakijev fragment začne na vsakih 100-200 nukleotidov, kar zahteva ponavljajočo se primazno aktivnost.

V arhejah Sulfolobusu, je bilo dokazano, da primaza interagira s kompleksom GINS, kar ponuja mehanizem za koordinirano aktivnost sinteze primerjev z potekom replikacije v replikacijskih vilicah. Arhejska primaza sintetizira prajmerje iz ribonukleotidov, medtem ko GINS kompleks pomaga pri odvijanju dvojne vijačnice DNK in s tem ustvarja smerno napredujočo replikacijsko vilico, ki omogoča, da primaza sintetizira prajmerje na pravem mestu.

Arhejska primaza ima dve podenoti, katalitična podenote PriS in regulatorne podenote PriL, ki sta skupna vsem vrstam arhej. PriS in PriL v arhejah sta ortologna primaznemu kompleksu DNK-polimeraze α-primaznem kompleksu v evkariotskih celicah. Zato se PriSL imenuje tudi arhejska evkariontska primaza (AEP). Proteini sorodni AEP so bili najdeni v izvenkromosomskih proteinih tako evkariontih kot tudi v bakterijskih celicah. PriSL je bil biokemično opisani pri številnih vrstah arhej in je pokazal sposobnost de novo (od začetka) sinteze tako RNA kot tudi DNA. Študije na primzah arhejah Archaeoglobus in Pyrococcus so pokazale, da ima primaza vlogo tudi pri popravilu DNA.

Pri proučevanju arheje Sulfolobus so ugotovili, da poleg PriS in PriL ima primaza še tretjo podenoto PriX (slika 1). PriX naj bi signifikantno povečala recesivnosti encima in stabilizirala celoten kompleks in tako tvoril heterotrimer. Podenota PriX tvori helikalni snop. Študije so pokazale, da sta podenoti PriX in PriL v arhejah skupaj strukturno enaki podenoti PriL v evkariontih. Na človeškem PriL je bilo dokazano, da interagira z 5' koncem RNA primerjem v na modelni verigi. Pri arhejah pa s 5' koncem interagira PriX in tako služi kot vezavno mesto za začetni nukleotid v sintezi primerja.

== Maša ==

V poznih devetdesetih so ugotovili, da imajo prave arheje DNA-polimerazo (DNAP), ki se filogenetsko razlikuje od vseh do sedaj znanih celičnih DNA-polimeraz, zato so jo umestili v novo družino, imenovano D-družina polimeraz (PolD). PolD je heterodimerni protein, sestavljen iz dveh podenot (proteinov DP1 in DP2) z vsemi funkcijskimi značilnostmi replikacijske DNAP, vendar s katalitičnim jedrom RNA-polimeraze (RNAP). Kasneje so potrdili, da so polimeraze iz te družine v vseh vrstah arhej razen v krenarhejah. Številne arheje vsebujejo tudi DNAP, ki pripada B-družini polimeraz (PolB). Izkazalo se je, da je PolD ključna komponenta arhealnega riplosoma, medtem ko ima PolB večinoma pomožno vlogo, vendar vse PolB v celicah niso enako pomembne. PolB1 ima pomembno vlogo pri povečanje učinkovitosti zorenja Okazakijevih fragmentov, saj preprečuje nepotrebno ponovno sintezo DNA med procesom obdelave Okazakijevih fragmentov.

PolD je replikacijska polimeraza, odgovorna za iniciacijo replikacije DNA tako na vodilni kot tudi zastajajojoči verigi. Sestavljena je iz velike katalitske podenote DP2 in majhne podenote DP1 s 3′ → 5′ eksonukleazno aktivnostjo, ki služi kontrolnemu branju. Obe podenoti lahko odcepita napačno sparjene baze in razširita začetni oligonukleotid.

Ugotovili so, da podenota DP1 pripada družini fosfodiestraz, njeno aktivno mesto pa je edinstveno za družino PolD. Analize aminokislinskega zaporedja so pokazale, da je podenota DP1 podobna majhni podenoti evkariontske DNA-polimeraze δ (iz B-družine polimeraz), ki je esencialna za replikacijo evkariontskih celic. Hkrati je struktura DP1 tesno povezana s podenoto B evkariontskih PolB, ki so sicer izgubile katalitični ostanek. DP1 je sestavljena iz dveh domen: oligonukleotid vezavne domene (OB) in N-končne nukleazne fosfodiestrske domene (PDE), ki jo sicer najdemo v številnih hidrolazah, vendar je funkcija, povezana s kontrolnim branjem DNAP, specifična samo za PolD. Njeno aktivno mest je obrnjeno proti 3' koncu nastajajoče DNA verige.

Katalitska podenota DP2 je edinstvena za družino encimov PolD, saj pri analizah poravnav zaporedij in struktur niso našli dobrega ujemanja z ostalimi proteini. Vsebuje le posamezne motive, ki so značilni za katalitske podenote RNA polimeraz (RNAP). Od ostalih polimeraz se razlikuje tudi v katalitskem središču, ki je običajno v tako imenovani domeni dlani in jo delimo na dva podtipa glede na topologijo strukture aktivnega mesta. Lahko so tipa Klenow ali Polβ-podobno, medtem ko imajo PolD specifično dvojno psi β-sodčasto zvitje, ki je značilno za RNAP. Torej PolD spada v novo družino polimeraz, ki lahko vršijo od DNA odvisno sintezo RNA ali DNA oziroma od RNA odvisno sintezo RNA, kar prvič združi DNA replikacijo in transkripcijo znotraj iste družine proteinov. Dvodelna vpenjalna domena, sestavljena iz domen clamp-1 in clamp-2, ki tvorita osrednjo votlino s premerom 30 Å, popolnoma obda DNA. Clamp-1, ki je sestavljen iz 5-vijačnic in domene Zn-III, je z ene strani obrnjen proti katalitskemu centru polimeraze, z druge strani pa proti katalitskemu centru nukleaze. Domena Zn-III in β list, ki povezujejo domeno Zn-III z domeno clamp-1, sta idealno nameščena za interakcijo z majhnim žlebom nastajajoče DNA. Zn-I domena prispeva k stabilizaciji clamp-2, ki obsega območje med C-koncem C zadnje verige β DP1 in prvo verigo β DP2. DP2 se z DP1 poveže na C-končni strani preko cink-povezovalne domene. Ta povezave je potrebna za konformacijsko spremembo DP2 katalitične domene. Domena clamp-2 je večinoma sestavljen iz štirih zank, ki tvorijo elektro pozitivno območje, ki obdaja novonastalo DNA. Afiniteta PolD za dsDNA je šibkejša kot za ssDNA, kar kaže, da se PolD prednostno veže na matrično DNA, zato predvidevajo, da se PolD vključi hitro za iniciacijo primaze in nato se v kasnejši stopnji zgodi zamenjava, tako da PolB postane odgovorna za replikacijo vodilne verige, medtem ko PolD nadaljuje z replikacijo zastajajoče verige.

Molekularna biologija arhej

2023-05-10T10:27:26Z

Primož Šenica Pavletič:

Seminarji pri Molekularni biologiji v študijskem letu 2022/23 obravnavajo pogosto spregledane prokarionte - arheje - in predstavljajo nekatere ključne mehanizme prenosa genetske informacije pri teh mikroorganizmih, kakor tudi nekatere vidike njihove uporabe. Okvirni naslovi tem so navedeni na spodnjem seznamu.

Vse teme temeljijo na preglednih člankih, kar pomeni, da obravnavajo zaključene teme, na katerih je bilo opravljenega že veliko dela. Zato je smiselno, da vsako temo obdelajo po trije študenti. Vsaka skupina mora pripraviti povzetek seminarja z vsaj 1200 besedami in ne več kot 1800 besedami in ga objaviti na tem wikiju. Povzetek ne vsebuje slikovnega gradiva, lahko pa vključuje povezave do slik in videov na spletu. Navedite do 5 ključnih virov (ti ne štejejo v vsoto 1200–1800 besed), ki ste jih uporabili.

Vsaka skupina mora objaviti povzetek seminarja na wikiju najkasneje 24 h pred predstavitvijo svojega seminarja. Kateri del povzetka je napisal kdo, navedite v zavihku 'discussion'. Predstavitev naj bo dolga 15–20 minut, temu pa bo sledila razprava (pribl. 5 minut). Vsak član skupine mora predstaviti en del seminarja, pri čemer mora biti delo enakomerno razdeljeno med vse. Osredotočite se na osnovno temo, ki ste si jo izbrali, in vključite le malo splošnega uvoda, kjer je mogoče pa izpostavite ključne razlike v procesih med bakterijami, evkarionti in arhejami.

Seminarske predstavitve bodo potekale od 15. do 24. maja 2023. V tem času ne bo klasičnih predavanj, torej bodo tako ponedeljkovi kot sredini termini namenjeni seminarjem.

Vsebina seminarjev je izpitna snov. Iz teme seminarjev je ~10 % vprašanj na izpitu (oz. 10 % točk dobite za odgovore iz snovi seminarjev).

Razdelitev seminarjev je potekala v okolju Google Drive, kjer so (bile) navedene povezave do izhodiščnih člankov, s katerimi lahko začnete iskanje literature. Večinoma navedeni viri ne zadoščajo, da bi pripravili kvaliteten 15-minutni seminar, zato boste morali pregledati tudi nekaj primarnih virov (raziskovalnih člankov), ki jih boste poiskali sami oz. jih boste našli citirane v preglednih člankih. Vaši seminarji naj se osredotočijo na osnovno temo iz naslova in naj nimajo dolgih splošnih uvodov. Seminarji si bodo namreč sledili dokaj hitro en za drugim, tako da boste osnove hitro osvojili in jih ni treba ponavljati.

Ko boste pripravljali povzetek, naslov teme na spodnjem seznamu povežite z novo wiki stranjo, ki bo vsebovala povzetek. Na koncu besedila povzetka (pod viri) v novo vrstico dodajte oznako: <nowiki>[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]</nowiki>. Primer, kako so bili urejeni seminarji v prejšnjih letih, si lahko ogledate na strani [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Molekularna_biologija_koronavirusov Molekularna biologija koronavirusov (2020/21)].

Seznam tem in referenti:

15. maj: 
# Organizacija kromatina pri arhejah (Lara Rajterič, Ivana Stojić, Martin Kresal) 
# Proteini SSB pri arhejah (Marcel Tušek, Teo Trost, Laura Simonič) 
# [[Replikacija DNA pri arhejah]] (Primož Šenica Pavletič, Luka Fink, Maša Karčovnik) 
# Transkripcija pri arhejah (Lena Kogoj, Zara Bunc, Nika Frelih) 

17. maj: 

# Zgodnja evolucija transkripcijskih sistemov in ločitev arhej in bakterij (Tonja Jeromelj, Deni Krašna, Karidia Kolbl) 
# Regulacija transkripcije pri arhejah (Tinkara Korošec, Žiga Koren, Pia Kristanc) 
# Stabilizacija RNA pri hipertermofilnih arhejah (Janja Bohte, Mia Kobal, Karin Rak) 

22. maj: 

# Nekodirajoča regulatorna RNA pri arhejah (Tin Vranješ, Tim Agrez) 10-15 min
# Genetski kod pri arhejah (Lara Zupanc, Lucija Kovaček, Špela Auer)
# Biogeneza ribosomov pri arhejah (Taja Pojbič, Naja Pečovnik Wutt, Matija Novel)
# Prenosi DNA med arhejami (Ula Mikoš, Taja Mužič, Urša Lah)

24. maj: 
# Mehanizmi popravljanja DNA pri arhejah (Filip Petrovič, Samo Pucihar, Aleš Poljanšek)
# Virusi pri arhejah (Patricija Kolander, Leila Bohorc, Gal Kastelic)
# Arheje v biotehnologiji (Miljan Trajković, Tea Amidović, Sofija Stevanović)

Replikacija DNA pri arhejah

2023-05-10T10:25:31Z

Primož Šenica Pavletič: New page: == Uvod == Kot vemo so arhejo bolj sorodne evkariontom kot bakterijam. To se kaže, izmed drugih podobnih lastnosti, ki jih imajo arheje z evkarionti, tudi v njihovi replikacijski mašine...

BIO2 Povzetki seminarjev 2022

2022-12-06T20:55:22Z

Primož Šenica Pavletič:

= POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2022/23 =
==Tinkara Korošec - Vpliv bakterijskega oponašanja evkariontskih signalnih molekul na človeka==

S koevolucijo patogenov in njegovih gostiteljev so oboji razvili svoje obrambne mehanizme. Pri nekaterih patogenih je ta proces vodil v evolucijo efektorskih proteinov, ki imitirajo evkariontske proteine in manipulirajo z gostiteljevimi signalnimi potimi. Pojav imenujemo imitacija molekul (angl. molecular mimicry). Gre za proteine, zelo podobne evkariontskim proteinom ali njihovim domenam. Patogene bakterije lahko imitirajo GTPazne regulatorje. Ti so dovzetni za biokemijske abnormalnosti, ki so direktno povezane z boleznimi. Največji skupek imitiranih proteinov so odkrili v bakterijskem rodu Legionella. Med okužbo patogen spremeni namembnost gostiteljske celice za optimizacijo pogojev, ki bakteriji omogočijo preživetje. Če se gostiteljske celice zdravijo, je tako okolje manj ugodno za bakterije in obolenje bo težje napredovalo. Z razumevanjem motivne imitacije preko kratkih linearnih motivov ali SLiM-ov, ki jo uporabljajo bakterije med okužbo, lahko razširimo spekter alternativ zdravljenja infekcij. S porastom rezistence na antibiotike, se je povečala tudi potreba po novih antibiotičnih terapijah. Obetavna alternativo antibiotikom predstavlja ciljanje gostitelja, da ta ustvari neugodno okolje za patogen, kar doseže s povzročanjem motenj v SLiM posredovanih interakcijah.

==Pia Kristanc - Toksini kot inhibitorji ionskih kanalov==

Toksini so sestavine živalskih strupov, ki na žrtev delujejo na različne načine. Njihov cilj so pogosto ionski kanali, saj tako lahko že majhna količina strupa močno vpliva na veliko različnih procesov. Toksini pogosto delujejo kot inhibitorji. Kanal lahko inhibirajo tako, da zmotijo mehanizem odpiranja in zapiranja ali pa se vežejo direktno v poro in tako zamašijo kanal. Ionski kanali so tudi zanimivi kot tarče za zdravila, vendar je zelo težko ustvariti takšna, ki bi ciljala točno določen ionski kanal. Znanstveniki so zato začeli raziskovati toksine kot potencialna biološka zdravila. Primer takšnega že potrjenega zdravila je zikonotid, ki se uporablja kot analgetik. Pridobljen je iz strupa stožčastega polža in deluje kot inhibitor od napetosti odvisnega kalcijevega kanala, ki se nahaja v živčevju. Toksin blokira kanalsko poro in tako onemogoči njegovo delovanje. Drug primer sta dva toksina, ki blokirata ionske kanale za zaznavanje kisline (ASIC). Pri teh proton igra vlogo liganda, odgovornega za odprtje in zaprtje, zato je kanal direktno odvisen od pH okolja. Toksina, ki ga lahko inhibirata, sta mambalagin, pridobljen iz kače črne mambe, in π-heksatoksin-Hi1a, pridobljen iz avstralskega pajka. Prvi deluje kot analgetik, drugi pa izboljšuje posledice po ishemični kapi. Raziskovanje delovanja toksinov je pripomoglo k poznavanju delovanja ionskih kanalov, hkrati pa odpira možnosti za razvoj raznih zdravil, predvsem analgetikov, ki ne bi vsebovali opioidov.

==Marcel Tušek - Pomembnost mitofagije, njena vloga ter korelacija z Atg32 receptorjem==

Mitofagija je specifičen proces, ki pomeni, da poteka avtofagija mitohondrija. Ta proces v celici je nastal evolucijsko. To lahko sklepamo po tem, da se aktivira v času pomanjkanja, kar je bilo preteklosti velikokrat prisotno, saj nismo vedno imeli dostopa do hrane. Poznamo tri vrste avtofagije. Celica ima dva procesa s katerima lahko uničuje visoko reaktivne kisikove radikale, ki nastanejo v času oksidativne fosforilacije. To sta mitofagija ter derivat NAC-a, saj obadva razgrajujeta te radikale. Razlika je, da NAC razgradi samo te radikale, medtem ko mitofagija pa kar celoten mitohondrij. Pri mitofagiji je trenutno znanih 32 proteinov, ki so specializirani samo za avtofagijo. Eden najpomembnejših izmed teh proteinov je Atg32, saj če on ni fosforiliran, mitofagija sploh ne more biti inducirana. Atg pomni, da je ta protein avtofagosomsko-povezan. Atg32 je transmembranski receptor, ki celici avtofagosomu sporoča, kam se naj veže. Najdemo ga na zunanji strani membrane mitohondrija. Pokazano je tudi bilo, da če Atg32 vežemo na peroksisome, jih je proces avtofagije sposoben razgraditi.

==Lucija Kovaček - Nekroptoza in njena vloga pri raku==
Nekroptoza je oblika celične smrti, kjer celica nabrekne, membrana poči in sprosti se znotrajcelična vsebina. Ta vsebuje tudi molekulske vzorce povezane s poškodbo celic oziroma DAMP (angl. damage-associated molecular patterns), ki povzročijo provnetni odziv. Nekroptoza je pomembna zlasti pri regulaciji rasti tumorjev in imunskem odzivu. Regulirana je s proteinskimi kinazami povezanimi z receptorji (angl. receptor-interacting protein kinases) ali z RIP kinazami, bolj natančno z RIPK1 in RIPK3. Procesi signalizacije celične smrti imajo ključno vlogo pri regulaciji tumorjev, saj so se rakave celice prilagodile, tako da bi nekroptozi ubežale. RIP kinaze lahko vplivajo na rast tumorjev z uravnavanjem aktivnosti imunskih efektorjev v tumorskem mikrookolju. Smrt rakavih celic z nekroptozo, lahko tako trajno okrepi protitumorsko imunost. Kljub temu pa obstajajo primeri, pri katerih RIP kinaze povzročijo vnetje in pomagajo pri napredovanju tumorja. Znanstveniki zato želijo raziskati, kako je aktivnost RIP kinaz regulirana v tumorjih in v imunskih celicah ter kako se ti procesi med seboj usklajujejo. To nam bi pomagalo bolje razumeti tumorogenezo in možnosti njenega nadzora v prihodnosti. Šele ko bomo popolnoma razumeli mehanizem regulacije nekroptoze pri raku, bomo lahko zasnovali nove terapije za njegovo premagovanje, kjer ne bi več ogrožali imunskih celic.

==Luka Fink - Kako fosforilacija integrinov regulira celične stike in signalizacijo==
Celična adhezija je bistvena za tvorbo organov, celično migracijo in interakcijo s ciljnimi celicami in zunajceličnim matriksom. Integrini so veliki proteinski heterodimeri α in β verige in tvorijo pomembno družino molekul celične adhezije. V zadnjih nekaj letih je prišlo do dramatičnega razvoja razumevanja regulacije integrina in izkazalo se je, da je fosforilacija le-tega temeljnega pomena. V tem seminarju želim razložiti, kako je aktivnost integrina regulirana z njegovo fosforilacijo. Proteinske kinaze in fosfataze inducirajo specifične fosforilacije in defosforilacije integrinov, kar jim omogoča uravnavanje dinamičnih interakcij s citoplazemskimi proteini. Eni izmed zunajceličnih ligandov, ki interagirajo z integrini so kolagen, fibrinogen, fibronektin in veliko drugih proteinov, ki imajo sekvenco, ki jo integrini lahko prepoznajo: –Arg–Gly–Asp– (RGD). Kratek citoplazemski podaljšek α in β podenote vzpostavlja povezave s citoskeletnimi proteini, ki ležijo pod plazmalemo: talin, α-aktinin, vinkulin, paxillin in drugi. Nekateri od teh delujejo kot pozitivni ali pa negativni regulatorji integrinov. S tem se dosežejo spremembe v celični adheziji in signalizaciji. LFA-1 (Lymphocyte function-associated antigen 1) integrin je bil uporabljen kot model za študijo adhezije. Je integrin, ki ga najdemo na limfocitih in levkocitih. Igra ključno vlogo pri migraciji levkocitov iz krvnega obtoka do tkiv. Fosforilacija α verige je nujno potrebna za indukcijo fosforilacije na β verigi v LFA-1. Signalni poti enega in drugega integrina, ki lahko aktivirata ali inaktivirata njuno funkcijo, sta nadzorovani s fosforilacijo β verige.

==Tin Vranjes - Strukturni pogled signalizacije z G proteini povezanih receptorjev v zunanjem segmentu paličice==
V zunanjem segmentu paličice poteka fototransdukcija. To je prevzem svetlobnega signala in njegova pretvorba po signalni poti v spremembo membranskega potenciala paličice. Struktura zunanjega segmenta je specializirana za potek signalne poti, s kupom membranskih diskov med katerimi se nahajajo ključne komponente za fototransdukcijo. S krio-elektronsko tomografijo(krio-ET) lahko dobimo 3- dimenzionalne slike znotraj celičnih okolij z nanometrske ločljivosti in malo motečih artefaktov.V kombinaciji z drugimi metodami nam je omogočila narediti velikostno konsistenten model zunanjega segmenta paličice. Pri sprožitvi kaskade reakcij fototransdukcije in njeni regulaciji je ključen rodopsin in kompleksi, ki jih tvori v svoji aktivirani obliki, s trnsducinom, GRK1 in arestinom. Iz tomografskih slik in strukturnih podatkov o PDE6, ki pretvarja cGMP v neciklično obliko, in GCs, ki pretvarja GMP v ciklično obliko, lahko sklepamo, da proteina delujeta tudi kot steberna proteina pri ohranjanju razdalje med membranskimi cikli. Pri fotostimulacji lahko merimo intrinzične optične signale, ki so posledica podaljšanja fotoreceptorskih celic ob fotostimulaciji. To bi lahko omogočala zgradba PDE6, katerega konformacija se pri aktivaciji spremeni in s tem poveča dolžino med membranskimi cikli. Razumevanje strukture proteinov in okolja v katerem poteka fototransdukcije je ključno za razumevanje bolezni mrežnice.

==Teja Mohar - Encimi za popravilo metabolitov==
V celici med seboj usklajeno deluje stotine metaboličnih encimov, ki so zelo specifični. A encimi niso popolni katalizatorji in zato, kljub njihovi visoki specifičnosti pod fiziološkimi razmerami, številni katalizirajo manj pogoste stranske reakcije, katerih rezultat so stranski produkti - nekanonični metaboliti. Lahko so neuporabna obremenitev metabolizma saj se lahko kopičijo v celicah in so lahko zaviralni in/ali reaktivni, kar včasih povzroči toksičnost. Zato so za trajno delovanje presnovnih poti potrebni mehanizmi za preprečevanje poškodb metabolitov ali za pretvorbo poškodovanih metabolitov nazaj v fiziološke oblike. Večje pomanjkanje encimov za popravilo metabolitov lahko pri ljudeh povzroči različne bolezni, pri višjih vretenčarjih pa ima lahko smrtonosne posledice. To kaže na njihovo pomembno vlogo pri celičnem metabolizmu. En popravljalni encim ima zmožnost katalizirati številne različne popravljalne reakcije. Velike metabolične poti pa lahko potrebujejo tudi več popravljalnih encimov. Glikoliza tako za popravilo napak potrebuje 10 popravljalnih encimov (G6PC3, PGP, ACYP1, NAXD, NAXE, L2HGDH, GLO1, GLO2, FN3K, MDP-1) in prenašalec (G6PT). Odkritje novih metabolitov, encimov in celotnih poti je omogočilo zdravljenje tudi prej slabo razumljenih bolezni. Glede na število popravljalnih encimov, ki so prisotni pri glikolizi je verjetno, da jih je treba odkriti še na stotine, ki ščitijo širok spekter presnovnih poti.

==Tea Amidović - Karakterizacija glikoproteoma==
Glikozilacija, ena od najpogostejših posttranslacijskih modifikacij, spremeni proteine in lipide na različne načine, kar ima za posledico prodorno foliacijo celične površine. Kljub veliki kompleksnosti v živalskih sistemih imajo glikanske strukture ključne biološke in fiziološke vloge, pomagajo pri zvijanju proteinov in pri biološkem prepoznavanju. Proteinski glikokonjugati, ki nastanejo kot rezultat glikozilacije, lahko prispevajo k pomembnim biološkim funkcijami. Razumevanje biologije glikokonjugata na ravni konjugata lahko zagotovi pomembne vpoglede v razvoj bioloških označevalcev in zdravil. Ugotavljamo, da so glikokonjugati več kot vsota njihovih posameznih komponent glikana in proteina. Nove raziskave, ki so osredotočene na glikom, kažejo na združevanje glikoma in proteoma na vseh ravneh, od glikanskih nizov do glikoproteomike in krioelektronske mikroskopije. Popolna analiza glikoproteinskih konjugatov kot tudi njihovih komponent je zdaj mogoča zahvaljujoč novim metodam. Vse večja zbirka orodij za karakterizacijo strukture, interakcij in bioloških funkcij proteinskih glikokonjugatov za razumevanje in nadzorovanje teh skrivnostnih biomolekul postaja ključnega pomena za preučevanje glikoproteoma.

==Urša Lah - Acetil-CoA in njegova vloga pri regulaciji kromatina==
Nastanek acetil-CoA je potreben za učinkovito regulacijo acetilacije histona v jedru. Acetilacija je do danes najbolj raziskana modifikacija histonov. Je proces, pri katerem gre za pripenjanje acetilne skupine iz acetil-CoA na N-terminalni repek enega od histonov. Acetil-CoA obstaja v dveh ločenih območjih v celici. Ločimo mitihondrijski in jedrski/citosolni acetil-CoA. Mitohondrijski izhaja predvsem iz delovanja encim piruvat dehidrogenaze in oksidacije maščobnih kislin. Citosolni acetil CoA pa je odgovoren za acetilacijo beljakovin in sintezo maščobnih kislin. Globalne ravni acetilacije histona so občutljive na razpoložljivost acetil-CoA v celici, ki niha kot odziv na razpoložljivost hranil ali presnovno reprogramiranje, ki je eden od znakov raka. ATP-citrat liaza (ACLY) je encim, ki proizvaja acetil-CoA iz citrata. Prisoten je tako v jedru, kot v citosolu. ACLY v jedru igra ključno vlogo pri ohranjanju acetilacije histona z vzdrževanjem acetil-CoA v jedru celic sesalcev, hkrati pa igra pomembno vlogo pri popravljanju DNK. Pomembno vlogo pa ima pri acetilaciji histona še encim ACSS2, ki pa neposredno uravnava tudi prostorski spomin pri sesalcih. Prav tako igra vlogo pri presnovi in tumorjih in je primerna tarča za raziskovanje v terapevtske namene. Acetilacija presnovnih encimov je zelo ohranjena tako pri prokariontih kot tudi pri evkariontih.

==Zara Bunc - Krebsov cikel kot tarča za zdravljenje raka==
Vsak aerobni organizem se za pridobitev energije primarno zanaša na Krebsov cikel, ki predstavlja osrednjo pot metabolizma in sinteze makromolekul. Znano je, da se v primeru razvoja celic v rakave, celični metabolizem in posledično tudi Krebsov cikel znatno spremenita. Slednje je predvsem posledica nakopičenja genetskih mutacij. Sprva je bila kot glavna presnovna pot v metabolizmu rakavih celic izpostavljena glikoliza, vendar študije v zadnjih letih nakazujejo tudi na velik vpliv Krebsovega cikla. Slednji predstavlja pomemben vir energije za rakave celice, s čemer omogoči pospešen razvoj raka. Pri raziskovanju specifik poteka Krebsovega cikla v rakavih celicah, se je pojavilo vprašanje, ali bi lahko raka zdravili s pomočjo vanj tarčno usmerjenih terapij. Posebnosti so se pojavile predvsem pri spremenjenih gorivih cikla (glukoza, glutamin, maščobne kisline), izražanju onkogenov in tumor supresorjev (MYC, P53, HIF, RAS) ter pri mutacijah encimov, ki sodelujejo v ciklu (SDH, FH, IDH). Obetavne so predvsem terapije, ki vključujejo inhibicijo določenih procesov z majhnimi molekulami. Ugotovili so, da ima zaenkrat najboljši terapevtski učinek inhibicija razgradnje glutamina (glutaminolize), saj je v rakavih celicah kot glavno gorivo cikla prisoten glutamin. Podobno efektivni so tudi inhibitorji mutiranih encimov cikla. Čeprav številne terapije že kažejo pozitivne učinke pri zaviranju razvoja raka, je trenutno večina še vedno v kliničnem testiranju.

==Žiga Koren - Vloga intermediatov Krebsovega cikla pri zaščiti pred ishemijo==
Ishemična bolezen srca, eden od vodilnih vzrokov smrti po celem svetu, letno terja kar sedem milijonov žrtev. Med pojavom napada bolezni lahko pride do srčnomišičnega infarkta, kjer se pomembne venčne arterije močno zožajo ali popolnoma zaprejo. Znanstveniki so za boj proti njej predlagali že veliko število terapij, vključno z analizo vloge intermediatov Krebsovega cikla ob pojavu le-te. Med epizodami hipoksije pride do močno povečane proizvodnje sukcinata in fumarata, ki imata tako energijsko vlogo ob pomanjkanju kisika, kot signalno vlogo ob njegovi vrnitvi. Za pojasnitev povišanih koncentracij omenjenih intermediatov sta predlagani dve poti, pri prvi gre za preplet Cahillijevega cikla s Krebsovim, pri drugi pa prride do metabolizma aminokisline aspartat. Sukcinat je pomemben pri preprečevanju ubikvitinacije ob hipoksiji induciranega faktorja 1 (HIF1) in vezavi na na receptor Gpr91, fumarat pa igra ključno vlogo pri aktivaciji oksidativne poti z NF-E2 povezanega faktorja (NRF2). Načeloma so povečane koncentracije intermediatov koristne, a obstajajo tudi z dokazi podprte teorije, da tovrstno kopičenje predstavlja velik napor za celice, ki lahko posledično vodi do poškodb o ponovni vzpostavitvi krvnega toka. Do poškodb pride zaradi močno povečane proizvodnje reaktivnih kisikovih delcev, ki lahko vodi do odprtja mitohondrijskih tranzicijskih por in posledično tudi do aktivacije apoptoze.

==Deni Krašna - Krebsov cikel - zvezdišče viroimunometabolizma==
Samorazmnoževalni proteinsko-nukleinsko kislinski kompleks, ali bolje rečeno virus, je samo intuitivno povezan z gostiteljevim metabolizmom. Brez ATP, ki ga ta zagotavlja se ni sposoben pritrditi niti na plazmalemo. Sinteza biomolekul in njihovih prekurzorjev, pomenbnih za virusno replikacijo ter brstenje, ravno tako pade na ramena gostiteljevega anabolizma. Zato ni nikakor čudno, da se virus razmnožuje z obzirom na Krebsov cikel. Le-tega med drugim zaradi njegove amfibolične lastnosti smatramo kot središče metabolizma. Nedavno pridobljeno znanje pa ga postavi tudi v središče virusne patogeneze in njenega razvoja. Zasidran proces, sicer skrit v mitohondriju in uravnan z vseh strani neba, pa je virusu težko oblegati, zato napade tudi anaplerotične reakcije. Med njimi na tudi poglavitne, piruvat – oksidirajoče reakcije, ter tako napoti gostiteljsko celico na kriva, vendar zanj ugodna pota. Celica pa ne ostane dolžna, svoje lovke véje iz globin, sicer že signalno signifikantnega cikla trikarboksilnih kislin, ter s svojimi signalno zmožnimi intermediarnimi metaboliti pokaže zobe in zažene vnetni, proti-virusni sistem. Imunoregulatorno funkcijo pa lahko pripišemo tudi nekaterim derivatom metabolitov TCA, ki predstaljajo odlično odskočno desko za pripravo terapevtskih učinkovin. Še posebej, ker se virus težko izogne znižanja plastičnosti metabolizma, in kompleksnosti prepeleta dinamike tako virusno kot gostiteljsko inducirane alarmacije.

==Tim David Agrež - Trenutni dosežki raziskav lncRNA v lipidnem metabolizmu in signalizaciji==
V zadnjem času se izvajajo mnoge raziskave na dolgih nekodirajočih RNA in njihovi funkciji v organizmu, saj je samo področje še sorazmerno neraziskano. Če nam uspe pojasniti njihovo vlogo in mehanizem v regulaciji lipidnega metabolizma in signalizacije bi to lahko pomenilo velik preskok v zdravljenju mnogih bolezni povezanih z metabolizmom. Glede na to, kar nam je že poznano lahko z gotovostjo trdimo, da imajo lncRNA v metabolizmu in signalizaciji lipidov pomembno vlogo na praktično vsaki točki. V seminarju sem opisal nekatere izmed pomembnejših lncRNA in kako le te vplivajo na regulacijo metabolizma lipidov in njihovo vlogo pri sprejemanju signalov medcelične komunikacije preko lipidnih signalnih molekul.

==Aleš Poljanšek - Ketonska telesca in njihov vpliv na nevrodegenerativne bolezni==
Nevrodegenerativne bolezni se pojavijo kot posledica propadanja nevronov in izgubljanja njihovih funkcij. Eden izmed glavnih vzrokov propadanja nevronov so motnje v metabolizmu, med katerimi je najbolj kritična motnja v metabolizmu glukoze, saj nevroni ne morejo proizvajati ATP-ja iz lipidov. Da bi ublažili hipometabolizem glukoze, so se znanstveniki posvetili izvajanju terapij, s katerimi bi povečali koncentracijo ketonski telesc v krvi. Ta lahko namreč delujejo kot nadomesten substrat v primeru nizke koncentracije glukoze v krvi ali zmanjšanja samega metabolizma glukoze. Sama ketonska telesca nastanejo v procesu, imenovanem ketogeneza, v katerem iz prostih maščobnih kislin v jetrnih celicah nastanejo ketonska telesca, med katerimi je najpomembnejši beta-hidroksibutirat, saj ga nevroni najlažje absorbirajo. Ta se nato sprostijo v kri in preko krvno-možganske pregrade nato vstopijo v možgane. Tam se ketonska telesca v procesu, imenovanem ketoliza, pretvorijo v acetil-CoA, ki se nato nadalje sintetizira v ATP. Ketonska telesca poleg tega, da služijo kot nadomesten substrat v nevronih, zmanjšujejo oksidativni stres, blažijo pa tudi nevroinflamacijo. V terapijah, pri katerih so zdravili različne nevrodegenerativne bolezni, se je pokazalo, da lahko s povečanjem koncentracije ketonskih telesc v krvi, za kar lahko poskrbimo s ketogeno dieto, z vnosom srednje-verižnih maščobnih kislin ali z vnosom ketonskih estrov, izboljšamo kognitivne sposobnosti, spomin in jezikovne sposobnosti pri Alzheimerjevi bolezni. Tovrstne terapije so bile učinkovite tudi pri Parkinsonovi bolezni in pri amiotrofični lateralni sklerozi.

==Tonja Jeromelj - Alteracije lipidnega metabolizma v rakavih matičnih celicah==
Lipidi v celicah predstavljajo glavno zalogo energije, kot gradniki se vgrajujejo tudi v celične membrane. Lipidni metabolizem je pomemben za vzdrževanje življenja, ki v ravnovesju izkorišča sintezo in razgradnjo energijsko bogatih molekul. Ogromna količina podatkov, zbranih v preteklih letih nakazuje na pomemben vpliv lipidnega metabolizma v rakavih matičnih celicah (cancer stem cells – CSC). CSC predstavljajo majhno populacijo rakavih celic, ki imajo značilnosti zdravih matičnih celic, zlasti sposobnost, da generirajo vse vrste celic, ki jih najdemo v določenem vzorcu raka. CSC ali tumor-initiating cells (TIC) so zaradi svoje raznolikosti odporne na tradicionalno zdravljenje. Odgovorne so za metastaze in ponovitev bolezni pri rakavih pacientih. V njih se prepletajo metabolične in signalne poti, ki so značilne za rakave in matične celice. Lipidni metabolizem ima v teh celicah signifikantno vlogo saj predstavlja kompleksno mrežo fleksibilnih metaboličnih poti. V biosintezi maščobnih kislin CSC kot druge celice pridobivajo strukturne komponente, ki so ključne za celično proliferacijo. Encimi, ki sodelujejo v regulaciji in lipogenezi pa regulirajo signalne poti kot je Hippo-YAP/TAZ, ki jih povezujemo z ohranjanjem matičnosti. Oksidacija maščobnih kislin služi kot glavna metabolična pot za zadostitev visokim energijskim potrebam teh celic, brez nevarnosti, ki jih predstavljajo reaktivne kisikove spojine. Zaradi odvisnosti CSC od lipidnega metabolizma, postaja to tematika številnih kliničnih študij, ki se ukvarjajo z eliminacijo celotne populacije rakavih celic.

==Teo Trost - Oslabljen metabolizem razvejanih aminokislin==
Razvejane aminokisline (BCAA), levcin, izolevcin in valin, igrajo ključno vlogo pri zdravju. So esencialne, njihov metabolizem pa je precej kompleksen in medorgansko odvisen. Poteka v mitohondrijih, prva stopnja lahko poteka tudi v mišičnem tkivu, druga pa v jetrih. Napake v metabolizmu lahko vodijo do kopičenja intermediatov (metabolitov) ali pa kar celih BCAA. Povišana koncentracija BCAA v krvi lahko aktivira tarčni protein rapamicina (mTOR), ki se aktivira tudi z inzulinom. Ko je mTOR aktiviran, se aktivira tudi ribosomska proteinska kinaza S6, ki pa fosforilira in s tem inaktivira inzulinski receptorski substrat, kar pa vodi do blokirane inzulinske signalizacije. Posledica tega je tudi razvoj diabetes mellitus tipa 2. Oslabljen metabolizem BCAA pa lahko rezultira tudi kot bolezen javorjevega sirupa ali številne kardiometabolične bolezni zaradi zamenjave metabolnega goriva v srčni mišici (iz glukoze na BCAA). Ugotavljali so tudi povezavo med telesno aktivnostjo in BCAA in ali je povišana koncentracija BCAA pri idealnih pogojih škodljiva zdravju ali ne. Prav tako so se začele izvajati študije, ki bi ugotovile potencialno povezavo med BCAA in PDAC oziroma vrsto raka trebušne slinavke, ki je pogosto povezan z ljudmi, diagnosticiranimi z debelostjo in/ali diabetesom.

==Leila Bohorč - Katabolizem lizina pri rastlinah: vloga saharopinske poti pri odzivu na abiotski in biotski stres==
Suše, poplave, ekstremne temperature, patogeni… pri rastlinah povzročajo abiotski oziroma biotski stres. Na to se morajo ustrezno odzvat in prilagodit metabolizem, da ga zaščitijo pred posledicami dehidracije, osmotskega in oksidativnega stresa, pomanjkanja hranilnih snovi in ATP, okužb… Sprožijo se različne metabolne poti, med njimi tudi katabolizem aminokisline lizin. Ta se ob stresu začne nabirat v celici, kar sproži saharopinsko pot, po kateri se lizin preko saharopina in α-aminoadipat semialdehida z encimom LKR/SDH pretvori v pipekolat. Lizin predstavlja tudi alternativni substrat za celično dihanje, saj se α-aminoadipat semialdehid lahko preko α-aminoadipata pretvori tudi v acetil-CoA. Pri nekaterih reakcijah se elektroni direktno prenesejo v dihalno verigo, na koncu pa acetil-CoA seveda vstopi v Krebsov cikel. Ob biotskem stresu iz lizina preko intermediata dehidropipekolične kisline nastane pipekolat in se nato pretvori v N-hidroksipipekolat, ki je ena izmed ključnih molekul, ki pri rastlini regulirajo sprožitev obrambnega mehanizma sistemsko pridobljene odpornosti, ki zdrave dele rastline ščiti pred morebitno okužbo. Znanstveniki predvidevajo, da tudi pipekolat, ki nastane v saharopinski poti sodeluje v imunskem odzivu rastline. Čeprav biotski stres aktivira tudi encime saharopinske poti, sama NHP pot nanjo nima vpliva.

==Lara Rajterič - Vloga metabolizma razvejanih aminokislin pri zdravljenju raka==
Razvejane aminokisline, levcin, izolevcin in valin, so esencialne aminokisline, ki so v celicah vključene v številne metabolne procese. Razvejane aminokisline in njihovi katabolni produkti sodelujejo v različnih celičnih mehanizmih, kot so preskrba celic z energijo, anabolizem in katabolizem proteinov ter signalna transdukcija. V zadnjem času se vse več študij ukvarja z raziskovanjem sprememb v metabolizmu aminokislin. Izkazalo se je, da so le te močan faktor v karcinogenezi, ki vključuje celično rast, delitev, migracijo itd. Tumorske celice imajo namreč neomejeno sposobnost delitve, kar močno poveča njihove energetske potrebe. Posledično se morajo prilagoditi oz. reprogramirati svoj metabolizem tako, da lahko sploh preživijo v okolju z relativno malo razpoložjivimi hranili. Za razumevanje reprogramiranja metabolizma aminokislin je pomembno predvsem poznavanje delovanja proteinov, ki v njem sodelujejo. Najpomembnejši v tem procesu so katabolni encimi transaminaze razvejanih aminokislin (BCAT1 in 2), kompleks dehidrogenaza razvejanih aminokislin v povezavi s svojo kinazo in fosfatazo (BCKDH-BCKDK-PPM1K kompleks), transporterji aminokislin in njihovi metaboliti. Globje razumevanje njihovega delovanja in spremenjene ekspresije predstavlja veliko možnost za napredek pri razvoju diagnostičnih pristopov za odkrivanje in terapij za zdravljenje nekaterih rakavih obolenj.

==Ivana Stojić - Motnje cikla sečnine v povezavi z zgodnjimi znaki raka==
Cikel sečnine je glavna pot, po kateri sesalci odstranjujejo odpadni dušik. Specifične spremembe v izražanju večine encimov se pojavljajo v številnih tumorjih, kar vodi do splošnega presnovnega znaka, imenovanega disregulacija. Pri več vrstah raka je izražanje proteinov cikla sečnine ne regulirano, kar zagotavlja presnovne koristi za preživetje in rast tumorja. Glavne spremembe, opisane v izražanju encimov cikla pri različnih oblikah raka na različnih stopnjah, so dinamične in jih je zato treba obravnavati na poseben način. Disregulacija izzove preusmeritev dušika ter poveča sintezo pirimidina, ki povzroči spremembe na genomskem podpisu, katerega sestavljajo mutacija na ravni DNA, RNA in proteinov. Mutacijsko prevladovanje je povezano s povečanim številom hidrofobnih tumorskih antigenov in boljšim odzivom na zaviralce imunskih kontrolnih točk, neodvisno od mutacijske obremenitve. Cikel sečnine je bil ovrednoten na podlagi motenj v jetrih, izoliranih iz kahektičnih podgan s tumorjem, kjer se je sinteza sečnine avtoinhibirala v prisotnosti mnogih substratov. Sečnina v krvi je bila višja pri podganah s tumorjem, kar kaže na povečano sintezo sečnine. Razumevanje aktivnosti poti cikla sečnine je ključno za interakcije med rakom in imunskimi celicami ter diagnozo za zdravljenje raka.

==Špela Auer - Kompleks II (sukcinat dehidrogenaza)==
Celično dihanje je proces v katerem živa bitja pridobivajo ATP. Eden izmed procesov v tej metabolni poti je oksidativna fosforilacija, katere del je tudi encim sukcinat dehidrogenaza (SDH) oziroma kompleks II. SDH je povezovalni člen med Krebsovim ciklom in oksidativno fosforilacijo, saj oksidira sukcinat v fumarat, potem pa elektrone prenese preko FAD in treh [Fe-S] centrov na ubikinon. Encim je sestavljen iz 4 podenot (podenote A, B, C in D), ki imajo vsaka svojo funkcijo. Zorenje encima omogočajo sestavljalni faktorji. Najpomembnejši so SDHAF1, SDHAF2, SDHAF3 in SDHAF4. SDHAF1 omogoča vezavo treh [Fe-S] centrov na podenoto B s pomočjo proteinov ISCU, HSPA9 in HSC20, pri tem naj bi pomagal še SDHAF3. SDHAF2 pritrja FAD na podenoto A, SDHAF4 pa zmanjšuje avtooksidacijo. Delovanje SDH-ja je regulirano s pomočjo sukcinatnih kompetitorjev (npr. malat), ubikinonskih inhibitorjev (karboksin) in posttranslacijskih modifikacij, kamor prištevamo fosforilacije, acetilacije in sukcinilacije. Fosforilacija (poteče kot odgovor na nastanek reaktivnih kisikovih spojin), deacetilacija (odstrani acetilni del na SDHA, da se substrat lažje veže) in sukcinilacija povečajo SDH aktivnost; obratni procesi pa jo zmanjšajo. Mutacije sukcinat dehidrogenaze so povezane s številnimi boleznimi, ki jih v osnovi delimo na rakave in nevrodegenerativne bolezni, med katere med drugim spadajo tudi hipertenzija in palpitacija, je pa to področje še precej neraziskano.

==Gal Kastelic - Sestavljalne poti kompleksov oksidativne fosforilacije==
Oksidativna fosforilacija ali OXPHOS je primarni vir ATP molekul v evkariontskih celicah. Pri tem procesu sodeluje 5 večjih heteromernih encimov: kompleksi I, II, III, IV in V, ki se nahajajo na tubularnih kristah in se sestavijo po zapletenih in včasih med seboj odvisnih poteh. Transportni mehanizmi so dobro regulirani s sestavljalnimi faktorji, a natančne funkcije regulatorjev so še povsem neraziskane. Vsak encim, razen kompleksa II, je mešanica podenot, ki so kodirane bodisi v jedrni DNA, te se sintetizirajo v citosolu in so v mitohondrij transportirane s posebnimi mehanizmi TOM in TIM22, TIM23 na membranah mitohondrija, bodisi v mitohondrijski DNA, te pa sintetizirajo mitohondrijski ribosomi v matriksu in jih s pomočjo OXA1 translokaz vstavijo na membrano mitohondrija. Ravno ta dvojni izvor podenot celici predstavlja največji izziv za tvorjenje kompleksov. Sestavljalne poti se pri kompleksih razlikujejo, najbolj pa izstopa kompleks V, pri katerem vsi koraki sestavljanja potekajo na membrani krist. Da se proteini in kofaktorji, npr. Fe-S klastri in FMN pravilno povežejo, so potrebni številni sestavljalni faktorji in združevanje posameznih kompleksov v superkomplekse, katerih funkcija še vedno ni popolnoma znana, dokazano pa je, da ustvarijo primernejše pogoje za sestavljanje novih kompleksov.

==Primoz Senica Pavletic - Mehanizmi mitohondrijske respiratorne prilagoditve==
Živalske celice uporabljajo najrazličnejše regulatorne mehanizme za prilagoditev na stres v okolju. Povišan stres je povezan s povišanjem porabe ATP. Mitohondrij je kot glavni organel za proizvodnjo ATP reguliran glede na potrebo le-tega. Eden od regulatornih mehanizmov je nadzor nad izražanjem mitohondrijskih genov. Glavni regulator je PGC1α, ki, tako sam kot tudi z vezavo na transkripcijske faktorje, vpliva na izražanje genov. Drugi način regulacije mitohondrijske biogeneze je s kontrolo translacije jedrne mRNA, ki ima zakodirane mitohondrijske proteine in proteine, ki na druge načine sodelujejo pri mitohondrijski biogenezi. Glavni regulator translacije mitohondrijskih proteinov je kompleks mTORC1–4E-BP1/2 in RNA-vezani protein CLUH. Z zaviranjem zgornjega bralnega okvirja (uORF = upstream open reading frames) na PPARGC1A mRNA (kodira PGC1α) se regulira tudi translacije le-tega. Ko so polipeptidi proteinov dihalne verige sintetizirani, se transportirajo preko membranskega proteina TOM v medmembranski matriks, kjer se še dodatno modificirajo in preko membranskega proteina TIM vsidrajo v notranjo mitohondrijsko membrano. V membrani z drugimi podenotami tvorijo kvartarne strukture. Ob povečani porabi ATP se proteini dihalne verige dodatno posttransladijsko spremenjio in povečajo kapaciteto proizvodnje ATP. Kapaciteta proizvodnje ATP v mitohondriju se lahko tudi poveča s tvorbo super struktur v dihalni verigi.

BIO2 Povzetki seminarjev 2022

2022-12-02T11:59:59Z

Primož Šenica Pavletič:

= POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2022/23 =
==Tinkara Korošec - Vpliv bakterijskega oponašanja evkariontskih signalnih molekul na človeka==

S koevolucijo patogenov in njegovih gostiteljev so oboji razvili svoje obrambne mehanizme. Pri nekaterih patogenih je ta proces vodil v evolucijo efektorskih proteinov, ki imitirajo evkariontske proteine in manipulirajo z gostiteljevimi signalnimi potimi. Pojav imenujemo imitacija molekul (angl. molecular mimicry). Gre za proteine, zelo podobne evkariontskim proteinom ali njihovim domenam. Patogene bakterije lahko imitirajo GTPazne regulatorje. Ti so dovzetni za biokemijske abnormalnosti, ki so direktno povezane z boleznimi. Največji skupek imitiranih proteinov so odkrili v bakterijskem rodu Legionella. Med okužbo patogen spremeni namembnost gostiteljske celice za optimizacijo pogojev, ki bakteriji omogočijo preživetje. Če se gostiteljske celice zdravijo, je tako okolje manj ugodno za bakterije in obolenje bo težje napredovalo. Z razumevanjem motivne imitacije preko kratkih linearnih motivov ali SLiM-ov, ki jo uporabljajo bakterije med okužbo, lahko razširimo spekter alternativ zdravljenja infekcij. S porastom rezistence na antibiotike, se je povečala tudi potreba po novih antibiotičnih terapijah. Obetavna alternativo antibiotikom predstavlja ciljanje gostitelja, da ta ustvari neugodno okolje za patogen, kar doseže s povzročanjem motenj v SLiM posredovanih interakcijah.

==Pia Kristanc - Toksini kot inhibitorji ionskih kanalov==

Toksini so sestavine živalskih strupov, ki na žrtev delujejo na različne načine. Njihov cilj so pogosto ionski kanali, saj tako lahko že majhna količina strupa močno vpliva na veliko različnih procesov. Toksini pogosto delujejo kot inhibitorji. Kanal lahko inhibirajo tako, da zmotijo mehanizem odpiranja in zapiranja ali pa se vežejo direktno v poro in tako zamašijo kanal. Ionski kanali so tudi zanimivi kot tarče za zdravila, vendar je zelo težko ustvariti takšna, ki bi ciljala točno določen ionski kanal. Znanstveniki so zato začeli raziskovati toksine kot potencialna biološka zdravila. Primer takšnega že potrjenega zdravila je zikonotid, ki se uporablja kot analgetik. Pridobljen je iz strupa stožčastega polža in deluje kot inhibitor od napetosti odvisnega kalcijevega kanala, ki se nahaja v živčevju. Toksin blokira kanalsko poro in tako onemogoči njegovo delovanje. Drug primer sta dva toksina, ki blokirata ionske kanale za zaznavanje kisline (ASIC). Pri teh proton igra vlogo liganda, odgovornega za odprtje in zaprtje, zato je kanal direktno odvisen od pH okolja. Toksina, ki ga lahko inhibirata, sta mambalagin, pridobljen iz kače črne mambe, in π-heksatoksin-Hi1a, pridobljen iz avstralskega pajka. Prvi deluje kot analgetik, drugi pa izboljšuje posledice po ishemični kapi. Raziskovanje delovanja toksinov je pripomoglo k poznavanju delovanja ionskih kanalov, hkrati pa odpira možnosti za razvoj raznih zdravil, predvsem analgetikov, ki ne bi vsebovali opioidov.

==Marcel Tušek - Pomembnost mitofagije, njena vloga ter korelacija z Atg32 receptorjem==

Mitofagija je specifičen proces, ki pomeni, da poteka avtofagija mitohondrija. Ta proces v celici je nastal evolucijsko. To lahko sklepamo po tem, da se aktivira v času pomanjkanja, kar je bilo preteklosti velikokrat prisotno, saj nismo vedno imeli dostopa do hrane. Poznamo tri vrste avtofagije. Celica ima dva procesa s katerima lahko uničuje visoko reaktivne kisikove radikale, ki nastanejo v času oksidativne fosforilacije. To sta mitofagija ter derivat NAC-a, saj obadva razgrajujeta te radikale. Razlika je, da NAC razgradi samo te radikale, medtem ko mitofagija pa kar celoten mitohondrij. Pri mitofagiji je trenutno znanih 32 proteinov, ki so specializirani samo za avtofagijo. Eden najpomembnejših izmed teh proteinov je Atg32, saj če on ni fosforiliran, mitofagija sploh ne more biti inducirana. Atg pomni, da je ta protein avtofagosomsko-povezan. Atg32 je transmembranski receptor, ki celici avtofagosomu sporoča, kam se naj veže. Najdemo ga na zunanji strani membrane mitohondrija. Pokazano je tudi bilo, da če Atg32 vežemo na peroksisome, jih je proces avtofagije sposoben razgraditi.

==Lucija Kovaček - Nekroptoza in njena vloga pri raku==
Nekroptoza je oblika celične smrti, kjer celica nabrekne, membrana poči in sprosti se znotrajcelična vsebina. Ta vsebuje tudi molekulske vzorce povezane s poškodbo celic oziroma DAMP (angl. damage-associated molecular patterns), ki povzročijo provnetni odziv. Nekroptoza je pomembna zlasti pri regulaciji rasti tumorjev in imunskem odzivu. Regulirana je s proteinskimi kinazami povezanimi z receptorji (angl. receptor-interacting protein kinases) ali z RIP kinazami, bolj natančno z RIPK1 in RIPK3. Procesi signalizacije celične smrti imajo ključno vlogo pri regulaciji tumorjev, saj so se rakave celice prilagodile, tako da bi nekroptozi ubežale. RIP kinaze lahko vplivajo na rast tumorjev z uravnavanjem aktivnosti imunskih efektorjev v tumorskem mikrookolju. Smrt rakavih celic z nekroptozo, lahko tako trajno okrepi protitumorsko imunost. Kljub temu pa obstajajo primeri, pri katerih RIP kinaze povzročijo vnetje in pomagajo pri napredovanju tumorja. Znanstveniki zato želijo raziskati, kako je aktivnost RIP kinaz regulirana v tumorjih in v imunskih celicah ter kako se ti procesi med seboj usklajujejo. To nam bi pomagalo bolje razumeti tumorogenezo in možnosti njenega nadzora v prihodnosti. Šele ko bomo popolnoma razumeli mehanizem regulacije nekroptoze pri raku, bomo lahko zasnovali nove terapije za njegovo premagovanje, kjer ne bi več ogrožali imunskih celic.

==Luka Fink - Kako fosforilacija integrinov regulira celične stike in signalizacijo==
Celična adhezija je bistvena za tvorbo organov, celično migracijo in interakcijo s ciljnimi celicami in zunajceličnim matriksom. Integrini so veliki proteinski heterodimeri α in β verige in tvorijo pomembno družino molekul celične adhezije. V zadnjih nekaj letih je prišlo do dramatičnega razvoja razumevanja regulacije integrina in izkazalo se je, da je fosforilacija le-tega temeljnega pomena. V tem seminarju želim razložiti, kako je aktivnost integrina regulirana z njegovo fosforilacijo. Proteinske kinaze in fosfataze inducirajo specifične fosforilacije in defosforilacije integrinov, kar jim omogoča uravnavanje dinamičnih interakcij s citoplazemskimi proteini. Eni izmed zunajceličnih ligandov, ki interagirajo z integrini so kolagen, fibrinogen, fibronektin in veliko drugih proteinov, ki imajo sekvenco, ki jo integrini lahko prepoznajo: –Arg–Gly–Asp– (RGD). Kratek citoplazemski podaljšek α in β podenote vzpostavlja povezave s citoskeletnimi proteini, ki ležijo pod plazmalemo: talin, α-aktinin, vinkulin, paxillin in drugi. Nekateri od teh delujejo kot pozitivni ali pa negativni regulatorji integrinov. S tem se dosežejo spremembe v celični adheziji in signalizaciji. LFA-1 (Lymphocyte function-associated antigen 1) integrin je bil uporabljen kot model za študijo adhezije. Je integrin, ki ga najdemo na limfocitih in levkocitih. Igra ključno vlogo pri migraciji levkocitov iz krvnega obtoka do tkiv. Fosforilacija α verige je nujno potrebna za indukcijo fosforilacije na β verigi v LFA-1. Signalni poti enega in drugega integrina, ki lahko aktivirata ali inaktivirata njuno funkcijo, sta nadzorovani s fosforilacijo β verige.

==Tin Vranjes - Strukturni pogled signalizacije z G proteini povezanih receptorjev v zunanjem segmentu paličice==
V zunanjem segmentu paličice poteka fototransdukcija. To je prevzem svetlobnega signala in njegova pretvorba po signalni poti v spremembo membranskega potenciala paličice. Struktura zunanjega segmenta je specializirana za potek signalne poti, s kupom membranskih diskov med katerimi se nahajajo ključne komponente za fototransdukcijo. S krio-elektronsko tomografijo(krio-ET) lahko dobimo 3- dimenzionalne slike znotraj celičnih okolij z nanometrske ločljivosti in malo motečih artefaktov.V kombinaciji z drugimi metodami nam je omogočila narediti velikostno konsistenten model zunanjega segmenta paličice. Pri sprožitvi kaskade reakcij fototransdukcije in njeni regulaciji je ključen rodopsin in kompleksi, ki jih tvori v svoji aktivirani obliki, s trnsducinom, GRK1 in arestinom. Iz tomografskih slik in strukturnih podatkov o PDE6, ki pretvarja cGMP v neciklično obliko, in GCs, ki pretvarja GMP v ciklično obliko, lahko sklepamo, da proteina delujeta tudi kot steberna proteina pri ohranjanju razdalje med membranskimi cikli. Pri fotostimulacji lahko merimo intrinzične optične signale, ki so posledica podaljšanja fotoreceptorskih celic ob fotostimulaciji. To bi lahko omogočala zgradba PDE6, katerega konformacija se pri aktivaciji spremeni in s tem poveča dolžino med membranskimi cikli. Razumevanje strukture proteinov in okolja v katerem poteka fototransdukcije je ključno za razumevanje bolezni mrežnice.

==Teja Mohar - Encimi za popravilo metabolitov==
V celici med seboj usklajeno deluje stotine metaboličnih encimov, ki so zelo specifični. A encimi niso popolni katalizatorji in zato, kljub njihovi visoki specifičnosti pod fiziološkimi razmerami, številni katalizirajo manj pogoste stranske reakcije, katerih rezultat so stranski produkti - nekanonični metaboliti. Lahko so neuporabna obremenitev metabolizma saj se lahko kopičijo v celicah in so lahko zaviralni in/ali reaktivni, kar včasih povzroči toksičnost. Zato so za trajno delovanje presnovnih poti potrebni mehanizmi za preprečevanje poškodb metabolitov ali za pretvorbo poškodovanih metabolitov nazaj v fiziološke oblike. Večje pomanjkanje encimov za popravilo metabolitov lahko pri ljudeh povzroči različne bolezni, pri višjih vretenčarjih pa ima lahko smrtonosne posledice. To kaže na njihovo pomembno vlogo pri celičnem metabolizmu. En popravljalni encim ima zmožnost katalizirati številne različne popravljalne reakcije. Velike metabolične poti pa lahko potrebujejo tudi več popravljalnih encimov. Glikoliza tako za popravilo napak potrebuje 10 popravljalnih encimov (G6PC3, PGP, ACYP1, NAXD, NAXE, L2HGDH, GLO1, GLO2, FN3K, MDP-1) in prenašalec (G6PT). Odkritje novih metabolitov, encimov in celotnih poti je omogočilo zdravljenje tudi prej slabo razumljenih bolezni. Glede na število popravljalnih encimov, ki so prisotni pri glikolizi je verjetno, da jih je treba odkriti še na stotine, ki ščitijo širok spekter presnovnih poti.

==Tea Amidović - Karakterizacija glikoproteoma==
Glikozilacija, ena od najpogostejših posttranslacijskih modifikacij, spremeni proteine in lipide na različne načine, kar ima za posledico prodorno foliacijo celične površine. Kljub veliki kompleksnosti v živalskih sistemih imajo glikanske strukture ključne biološke in fiziološke vloge, pomagajo pri zvijanju proteinov in pri biološkem prepoznavanju. Proteinski glikokonjugati, ki nastanejo kot rezultat glikozilacije, lahko prispevajo k pomembnim biološkim funkcijami. Razumevanje biologije glikokonjugata na ravni konjugata lahko zagotovi pomembne vpoglede v razvoj bioloških označevalcev in zdravil. Ugotavljamo, da so glikokonjugati več kot vsota njihovih posameznih komponent glikana in proteina. Nove raziskave, ki so osredotočene na glikom, kažejo na združevanje glikoma in proteoma na vseh ravneh, od glikanskih nizov do glikoproteomike in krioelektronske mikroskopije. Popolna analiza glikoproteinskih konjugatov kot tudi njihovih komponent je zdaj mogoča zahvaljujoč novim metodam. Vse večja zbirka orodij za karakterizacijo strukture, interakcij in bioloških funkcij proteinskih glikokonjugatov za razumevanje in nadzorovanje teh skrivnostnih biomolekul postaja ključnega pomena za preučevanje glikoproteoma.

==Urša Lah - Acetil-CoA in njegova vloga pri regulaciji kromatina==
Nastanek acetil-CoA je potreben za učinkovito regulacijo acetilacije histona v jedru. Acetilacija je do danes najbolj raziskana modifikacija histonov. Je proces, pri katerem gre za pripenjanje acetilne skupine iz acetil-CoA na N-terminalni repek enega od histonov. Acetil-CoA obstaja v dveh ločenih območjih v celici. Ločimo mitihondrijski in jedrski/citosolni acetil-CoA. Mitohondrijski izhaja predvsem iz delovanja encim piruvat dehidrogenaze in oksidacije maščobnih kislin. Citosolni acetil CoA pa je odgovoren za acetilacijo beljakovin in sintezo maščobnih kislin. Globalne ravni acetilacije histona so občutljive na razpoložljivost acetil-CoA v celici, ki niha kot odziv na razpoložljivost hranil ali presnovno reprogramiranje, ki je eden od znakov raka. ATP-citrat liaza (ACLY) je encim, ki proizvaja acetil-CoA iz citrata. Prisoten je tako v jedru, kot v citosolu. ACLY v jedru igra ključno vlogo pri ohranjanju acetilacije histona z vzdrževanjem acetil-CoA v jedru celic sesalcev, hkrati pa igra pomembno vlogo pri popravljanju DNK. Pomembno vlogo pa ima pri acetilaciji histona še encim ACSS2, ki pa neposredno uravnava tudi prostorski spomin pri sesalcih. Prav tako igra vlogo pri presnovi in tumorjih in je primerna tarča za raziskovanje v terapevtske namene. Acetilacija presnovnih encimov je zelo ohranjena tako pri prokariontih kot tudi pri evkariontih.

==Zara Bunc - Krebsov cikel kot tarča za zdravljenje raka==
Vsak aerobni organizem se za pridobitev energije primarno zanaša na Krebsov cikel, ki predstavlja osrednjo pot metabolizma in sinteze makromolekul. Znano je, da se v primeru razvoja celic v rakave, celični metabolizem in posledično tudi Krebsov cikel znatno spremenita. Slednje je predvsem posledica nakopičenja genetskih mutacij. Sprva je bila kot glavna presnovna pot v metabolizmu rakavih celic izpostavljena glikoliza, vendar študije v zadnjih letih nakazujejo tudi na velik vpliv Krebsovega cikla. Slednji predstavlja pomemben vir energije za rakave celice, s čemer omogoči pospešen razvoj raka. Pri raziskovanju specifik poteka Krebsovega cikla v rakavih celicah, se je pojavilo vprašanje, ali bi lahko raka zdravili s pomočjo vanj tarčno usmerjenih terapij. Posebnosti so se pojavile predvsem pri spremenjenih gorivih cikla (glukoza, glutamin, maščobne kisline), izražanju onkogenov in tumor supresorjev (MYC, P53, HIF, RAS) ter pri mutacijah encimov, ki sodelujejo v ciklu (SDH, FH, IDH). Obetavne so predvsem terapije, ki vključujejo inhibicijo določenih procesov z majhnimi molekulami. Ugotovili so, da ima zaenkrat najboljši terapevtski učinek inhibicija razgradnje glutamina (glutaminolize), saj je v rakavih celicah kot glavno gorivo cikla prisoten glutamin. Podobno efektivni so tudi inhibitorji mutiranih encimov cikla. Čeprav številne terapije že kažejo pozitivne učinke pri zaviranju razvoja raka, je trenutno večina še vedno v kliničnem testiranju.

==Žiga Koren - Vloga intermediatov Krebsovega cikla pri zaščiti pred ishemijo==
Ishemična bolezen srca, eden od vodilnih vzrokov smrti po celem svetu, letno terja kar sedem milijonov žrtev. Med pojavom napada bolezni lahko pride do srčnomišičnega infarkta, kjer se pomembne venčne arterije močno zožajo ali popolnoma zaprejo. Znanstveniki so za boj proti njej predlagali že veliko število terapij, vključno z analizo vloge intermediatov Krebsovega cikla ob pojavu le-te. Med epizodami hipoksije pride do močno povečane proizvodnje sukcinata in fumarata, ki imata tako energijsko vlogo ob pomanjkanju kisika, kot signalno vlogo ob njegovi vrnitvi. Za pojasnitev povišanih koncentracij omenjenih intermediatov sta predlagani dve poti, pri prvi gre za preplet Cahillijevega cikla s Krebsovim, pri drugi pa prride do metabolizma aminokisline aspartat. Sukcinat je pomemben pri preprečevanju ubikvitinacije ob hipoksiji induciranega faktorja 1 (HIF1) in vezavi na na receptor Gpr91, fumarat pa igra ključno vlogo pri aktivaciji oksidativne poti z NF-E2 povezanega faktorja (NRF2). Načeloma so povečane koncentracije intermediatov koristne, a obstajajo tudi z dokazi podprte teorije, da tovrstno kopičenje predstavlja velik napor za celice, ki lahko posledično vodi do poškodb o ponovni vzpostavitvi krvnega toka. Do poškodb pride zaradi močno povečane proizvodnje reaktivnih kisikovih delcev, ki lahko vodi do odprtja mitohondrijskih tranzicijskih por in posledično tudi do aktivacije apoptoze.

==Deni Krašna - Krebsov cikel - zvezdišče viroimunometabolizma==
Samorazmnoževalni proteinsko-nukleinsko kislinski kompleks, ali bolje rečeno virus, je samo intuitivno povezan z gostiteljevim metabolizmom. Brez ATP, ki ga ta zagotavlja se ni sposoben pritrditi niti na plazmalemo. Sinteza biomolekul in njihovih prekurzorjev, pomenbnih za virusno replikacijo ter brstenje, ravno tako pade na ramena gostiteljevega anabolizma. Zato ni nikakor čudno, da se virus razmnožuje z obzirom na Krebsov cikel. Le-tega med drugim zaradi njegove amfibolične lastnosti smatramo kot središče metabolizma. Nedavno pridobljeno znanje pa ga postavi tudi v središče virusne patogeneze in njenega razvoja. Zasidran proces, sicer skrit v mitohondriju in uravnan z vseh strani neba, pa je virusu težko oblegati, zato napade tudi anaplerotične reakcije. Med njimi na tudi poglavitne, piruvat – oksidirajoče reakcije, ter tako napoti gostiteljsko celico na kriva, vendar zanj ugodna pota. Celica pa ne ostane dolžna, svoje lovke véje iz globin, sicer že signalno signifikantnega cikla trikarboksilnih kislin, ter s svojimi signalno zmožnimi intermediarnimi metaboliti pokaže zobe in zažene vnetni, proti-virusni sistem. Imunoregulatorno funkcijo pa lahko pripišemo tudi nekaterim derivatom metabolitov TCA, ki predstaljajo odlično odskočno desko za pripravo terapevtskih učinkovin. Še posebej, ker se virus težko izogne znižanja plastičnosti metabolizma, in kompleksnosti prepeleta dinamike tako virusno kot gostiteljsko inducirane alarmacije.

==Tim David Agrež - Trenutni dosežki raziskav lncRNA v lipidnem metabolizmu in signalizaciji==
V zadnjem času se izvajajo mnoge raziskave na dolgih nekodirajočih RNA in njihovi funkciji v organizmu, saj je samo področje še sorazmerno neraziskano. Če nam uspe pojasniti njihovo vlogo in mehanizem v regulaciji lipidnega metabolizma in signalizacije bi to lahko pomenilo velik preskok v zdravljenju mnogih bolezni povezanih z metabolizmom. Glede na to, kar nam je že poznano lahko z gotovostjo trdimo, da imajo lncRNA v metabolizmu in signalizaciji lipidov pomembno vlogo na praktično vsaki točki. V seminarju sem opisal nekatere izmed pomembnejših lncRNA in kako le te vplivajo na regulacijo metabolizma lipidov in njihovo vlogo pri sprejemanju signalov medcelične komunikacije preko lipidnih signalnih molekul.

==Aleš Poljanšek - Ketonska telesca in njihov vpliv na nevrodegenerativne bolezni==
Nevrodegenerativne bolezni se pojavijo kot posledica propadanja nevronov in izgubljanja njihovih funkcij. Eden izmed glavnih vzrokov propadanja nevronov so motnje v metabolizmu, med katerimi je najbolj kritična motnja v metabolizmu glukoze, saj nevroni ne morejo proizvajati ATP-ja iz lipidov. Da bi ublažili hipometabolizem glukoze, so se znanstveniki posvetili izvajanju terapij, s katerimi bi povečali koncentracijo ketonski telesc v krvi. Ta lahko namreč delujejo kot nadomesten substrat v primeru nizke koncentracije glukoze v krvi ali zmanjšanja samega metabolizma glukoze. Sama ketonska telesca nastanejo v procesu, imenovanem ketogeneza, v katerem iz prostih maščobnih kislin v jetrnih celicah nastanejo ketonska telesca, med katerimi je najpomembnejši beta-hidroksibutirat, saj ga nevroni najlažje absorbirajo. Ta se nato sprostijo v kri in preko krvno-možganske pregrade nato vstopijo v možgane. Tam se ketonska telesca v procesu, imenovanem ketoliza, pretvorijo v acetil-CoA, ki se nato nadalje sintetizira v ATP. Ketonska telesca poleg tega, da služijo kot nadomesten substrat v nevronih, zmanjšujejo oksidativni stres, blažijo pa tudi nevroinflamacijo. V terapijah, pri katerih so zdravili različne nevrodegenerativne bolezni, se je pokazalo, da lahko s povečanjem koncentracije ketonskih telesc v krvi, za kar lahko poskrbimo s ketogeno dieto, z vnosom srednje-verižnih maščobnih kislin ali z vnosom ketonskih estrov, izboljšamo kognitivne sposobnosti, spomin in jezikovne sposobnosti pri Alzheimerjevi bolezni. Tovrstne terapije so bile učinkovite tudi pri Parkinsonovi bolezni in pri amiotrofični lateralni sklerozi.

==Tonja Jeromelj - Alteracije lipidnega metabolizma v rakavih matičnih celicah==
Lipidi v celicah predstavljajo glavno zalogo energije, kot gradniki se vgrajujejo tudi v celične membrane. Lipidni metabolizem je pomemben za vzdrževanje življenja, ki v ravnovesju izkorišča sintezo in razgradnjo energijsko bogatih molekul. Ogromna količina podatkov, zbranih v preteklih letih nakazuje na pomemben vpliv lipidnega metabolizma v rakavih matičnih celicah (cancer stem cells – CSC). CSC predstavljajo majhno populacijo rakavih celic, ki imajo značilnosti zdravih matičnih celic, zlasti sposobnost, da generirajo vse vrste celic, ki jih najdemo v določenem vzorcu raka. CSC ali tumor-initiating cells (TIC) so zaradi svoje raznolikosti odporne na tradicionalno zdravljenje. Odgovorne so za metastaze in ponovitev bolezni pri rakavih pacientih. V njih se prepletajo metabolične in signalne poti, ki so značilne za rakave in matične celice. Lipidni metabolizem ima v teh celicah signifikantno vlogo saj predstavlja kompleksno mrežo fleksibilnih metaboličnih poti. V biosintezi maščobnih kislin CSC kot druge celice pridobivajo strukturne komponente, ki so ključne za celično proliferacijo. Encimi, ki sodelujejo v regulaciji in lipogenezi pa regulirajo signalne poti kot je Hippo-YAP/TAZ, ki jih povezujemo z ohranjanjem matičnosti. Oksidacija maščobnih kislin služi kot glavna metabolična pot za zadostitev visokim energijskim potrebam teh celic, brez nevarnosti, ki jih predstavljajo reaktivne kisikove spojine. Zaradi odvisnosti CSC od lipidnega metabolizma, postaja to tematika številnih kliničnih študij, ki se ukvarjajo z eliminacijo celotne populacije rakavih celic.

==Teo Trost - Oslabljen metabolizem razvejanih aminokislin==
Razvejane aminokisline (BCAA), levcin, izolevcin in valin, igrajo ključno vlogo pri zdravju. So esencialne, njihov metabolizem pa je precej kompleksen in medorgansko odvisen. Poteka v mitohondrijih, prva stopnja lahko poteka tudi v mišičnem tkivu, druga pa v jetrih. Napake v metabolizmu lahko vodijo do kopičenja intermediatov (metabolitov) ali pa kar celih BCAA. Povišana koncentracija BCAA v krvi lahko aktivira tarčni protein rapamicina (mTOR), ki se aktivira tudi z inzulinom. Ko je mTOR aktiviran, se aktivira tudi ribosomska proteinska kinaza S6, ki pa fosforilira in s tem inaktivira inzulinski receptorski substrat, kar pa vodi do blokirane inzulinske signalizacije. Posledica tega je tudi razvoj diabetes mellitus tipa 2. Oslabljen metabolizem BCAA pa lahko rezultira tudi kot bolezen javorjevega sirupa ali številne kardiometabolične bolezni zaradi zamenjave metabolnega goriva v srčni mišici (iz glukoze na BCAA). Ugotavljali so tudi povezavo med telesno aktivnostjo in BCAA in ali je povišana koncentracija BCAA pri idealnih pogojih škodljiva zdravju ali ne. Prav tako so se začele izvajati študije, ki bi ugotovile potencialno povezavo med BCAA in PDAC oziroma vrsto raka trebušne slinavke, ki je pogosto povezan z ljudmi, diagnosticiranimi z debelostjo in/ali diabetesom.

==Leila Bohorč - Katabolizem lizina pri rastlinah: vloga saharopinske poti pri odzivu na abiotski in biotski stres==
Suše, poplave, ekstremne temperature, patogeni… pri rastlinah povzročajo abiotski oziroma biotski stres. Na to se morajo ustrezno odzvat in prilagodit metabolizem, da ga zaščitijo pred posledicami dehidracije, osmotskega in oksidativnega stresa, pomanjkanja hranilnih snovi in ATP, okužb… Sprožijo se različne metabolne poti, med njimi tudi katabolizem aminokisline lizin. Ta se ob stresu začne nabirat v celici, kar sproži saharopinsko pot, po kateri se lizin preko saharopina in α-aminoadipat semialdehida z encimom LKR/SDH pretvori v pipekolat. Lizin predstavlja tudi alternativni substrat za celično dihanje, saj se α-aminoadipat semialdehid lahko preko α-aminoadipata pretvori tudi v acetil-CoA. Pri nekaterih reakcijah se elektroni direktno prenesejo v dihalno verigo, na koncu pa acetil-CoA seveda vstopi v Krebsov cikel. Ob biotskem stresu iz lizina preko intermediata dehidropipekolične kisline nastane pipekolat in se nato pretvori v N-hidroksipipekolat, ki je ena izmed ključnih molekul, ki pri rastlini regulirajo sprožitev obrambnega mehanizma sistemsko pridobljene odpornosti, ki zdrave dele rastline ščiti pred morebitno okužbo. Znanstveniki predvidevajo, da tudi pipekolat, ki nastane v saharopinski poti sodeluje v imunskem odzivu rastline. Čeprav biotski stres aktivira tudi encime saharopinske poti, sama NHP pot nanjo nima vpliva.

==Lara Rajterič - Vloga metabolizma razvejanih aminokislin pri zdravljenju raka==
Razvejane aminokisline, levcin, izolevcin in valin, so esencialne aminokisline, ki so v celicah vključene v številne metabolne procese. Razvejane aminokisline in njihovi katabolni produkti sodelujejo v različnih celičnih mehanizmih, kot so preskrba celic z energijo, anabolizem in katabolizem proteinov ter signalna transdukcija. V zadnjem času se vse več študij ukvarja z raziskovanjem sprememb v metabolizmu aminokislin. Izkazalo se je, da so le te močan faktor v karcinogenezi, ki vključuje celično rast, delitev, migracijo itd. Tumorske celice imajo namreč neomejeno sposobnost delitve, kar močno poveča njihove energetske potrebe. Posledično se morajo prilagoditi oz. reprogramirati svoj metabolizem tako, da lahko sploh preživijo v okolju z relativno malo razpoložjivimi hranili. Za razumevanje reprogramiranja metabolizma aminokislin je pomembno predvsem poznavanje delovanja proteinov, ki v njem sodelujejo. Najpomembnejši v tem procesu so katabolni encimi transaminaze razvejanih aminokislin (BCAT1 in 2), kompleks dehidrogenaza razvejanih aminokislin v povezavi s svojo kinazo in fosfatazo (BCKDH-BCKDK-PPM1K kompleks), transporterji aminokislin in njihovi metaboliti. Globje razumevanje njihovega delovanja in spremenjene ekspresije predstavlja veliko možnost za napredek pri razvoju diagnostičnih pristopov za odkrivanje in terapij za zdravljenje nekaterih rakavih obolenj.

==Ivana Stojić - Motnje cikla sečnine v povezavi z zgodnjimi znaki raka==
Cikel sečnine je glavna pot, po kateri sesalci odstranjujejo odpadni dušik. Specifične spremembe v izražanju večine encimov se pojavljajo v številnih tumorjih, kar vodi do splošnega presnovnega znaka, imenovanega disregulacija. Pri več vrstah raka je izražanje proteinov cikla sečnine ne regulirano, kar zagotavlja presnovne koristi za preživetje in rast tumorja. Glavne spremembe, opisane v izražanju encimov cikla pri različnih oblikah raka na različnih stopnjah, so dinamične in jih je zato treba obravnavati na poseben način. Disregulacija izzove preusmeritev dušika ter poveča sintezo pirimidina, ki povzroči spremembe na genomskem podpisu, katerega sestavljajo mutacija na ravni DNA, RNA in proteinov. Mutacijsko prevladovanje je povezano s povečanim številom hidrofobnih tumorskih antigenov in boljšim odzivom na zaviralce imunskih kontrolnih točk, neodvisno od mutacijske obremenitve. Cikel sečnine je bil ovrednoten na podlagi motenj v jetrih, izoliranih iz kahektičnih podgan s tumorjem, kjer se je sinteza sečnine avtoinhibirala v prisotnosti mnogih substratov. Sečnina v krvi je bila višja pri podganah s tumorjem, kar kaže na povečano sintezo sečnine. Razumevanje aktivnosti poti cikla sečnine je ključno za interakcije med rakom in imunskimi celicami ter diagnozo za zdravljenje raka.

==Špela Auer - Kompleks II (sukcinat dehidrogenaza)==
Celično dihanje je proces v katerem živa bitja pridobivajo ATP. Eden izmed procesov v tej metabolni poti je oksidativna fosforilacija, katere del je tudi encim sukcinat dehidrogenaza (SDH) oziroma kompleks II. Je povezovalni člen med Krebsovim ciklom in oksidativno fosforilacijo, saj oksidira sukcinat v fumarat, potem pa elektrone prenese preko FAD in treh [Fe-S] centrov na ubikinon. Encim je sestavljen iz 4 podenot (podenote A, B, C in D), ki imajo vsaka svojo funkcijo. Zorenje encima omogočajo sestavljalni faktorji. Najpomembnejši so SDHAF1, SDHAF2, SDHAF3 in SDHAF4. SDHAF1 omogoča vezavo treh [Fe-S] centrov na podenoto B s pomočjo proteinov ISCU, HSPA9 in HSC20, pri tem naj bi pomagal še SDHAF3. SDHAF2 pritrja FAD na podenoto A, SDHAF4 pa zmanjšuje avtooksidacijo. Delovanje SDH-ja je regulirano s pomočjo sukcinatnih kompetitorjev (npr. malat), ubikinonskih inhibitorjev (karboksin) in posttranslacijskih modifikacij, kamor prištevamo fosforilacije, acetilacije in sukcinilacije. Fosforilacija (poteče kot odgovor na nastanek reaktivnih kisikovih spojin), deacetilacija (odstrani acetilni del na SDHA, da se substrat lažje veže) in sukcinilacija povečajo SDH aktivnost; obratni procesi pa jo zmanjšajo. Mutacije sukcinat dehidrogenaze so povezane s številnimi boleznimi, ki jih v osnovi delimo na rakave in nevrodegenerativne bolezni, med njih med drugim spadajo tudi hipertenzija, palpitacija, različne vrste raka in paragangliomov, je pa to področje še precej neraziskano.

==Gal Kastelic - Sestavljalne poti kompleksov oksidativne fosforilacije==
Oksidativna fosforilacija ali OXPHOS je primarni vir ATP molekul v evkariontskih celicah. V njej sodeluje 5 večjih heteromernih encimov (kompleksi I, II, III, IV in V), ki se sestavijo po zapletenih in včasih med seboj odvisnih poteh. Vsak encim, razen kompleksa II, je mešanica podenot, ki so kodirane bodisi v jedrni DNA, te se sintetizirajo v citosolu, in so v mitohondrij transportirane s posebnimi mehanizmi na membranah mitohondrija (TOM in TIM) bodisi v mitohondrijski DNA, te pa sintetizirajo mitohondrijski ribosomi v matriksu, in jih s pomočjo OXA1 translokaz ustavijo na membrano mitohondrija. Sestavljalne poti se med kompleksi bistveno ne razlikujejo, vsi se sestavijo najprej z vstavljanjem hidrofobnih podenot v notranji mitohondrijski membrani, ali pa na membrani krist in nato z združevanjem multiproteinskih intermediatov in vstavljanjem kofaktorjev. Najbolj izstopa kompleks V, pri katerem so vsi koraki sestavljanja omejeni na membrano krist, sestavljen protein pa se ne nahaja vzdolž membrane kriste, pač pa na njenem zavoju. Da se proteini in kofaktorji pravilno povežejo, so potrebni številni sestavljalni faktorji in pa združevanje posameznih kompleksov v različne superkomplekse, katerih funkcija še vedno ni popolnoma znana.

==Primoz Senica Pavletic - Mehanizmi mitohondrijske respiratorne prilagoditve==
Živalske celice uporabljajo najrazličnejše regulatorne mehanizme za prilagoditev na stres v okolju. Povišan stres je povezan s povišanjem porabe ATP. Mitohondrij je kot glavni organel za proizvodnjo ATP reguliran glede na potrebo le-tega. Eden od regulatornih mehanizmov je nadzor nad izražanju mitohondrijskih genov. Glavni regulator je PGC1α, ki, tako sam kot tudi z vezavo na transkripcijske faktorje, vpliva na izražanje genov. Drugi način regulacije mitohondrijske biogeneze je s kontrolo translacije jedrne mRNA, ki ima zakodirane mitohondrijske proteine in proteine, ki na druge načine sodelujejo pri mitohondrijski biogenezi. Glavni regulator translacije mitohondrijskih proteinov je kompleks mTORC1–4E-BP1/2 in RNA-vezani protein CLUH. Z zaviranjem zgornjega bralnega okvirja (uORF = upstream open reading frames) na PPARGC1A mRNA (kodira PGC1α) se regulira tudi translacije le-tega. Ko so polipeptidi proteinov dihalne verige sintetizirani, se transportirajo preko membranskega proteina TOM v med membranski matriks, kjer se še dodatno modificirajo in preko membranskega proteina TIM vsidrajo v notranjo mitohondrijsko membrano. V membrani z drugimi podenotami tvorijo kvartalne strukture. Ob povečani porabi ATP se proteini dihalne verige lahko dodatno postransladijsko spremenjio in povečajo kapaciteto proizvodnje ATP. Kapaciteta proizvodnje ATP v mitohondriju se lahko poveča tudi s tvorbo super struktur v dihalni verigi.

BIO2 Seminar 2022

2022-11-19T14:37:57Z

Primož Šenica Pavletič:

= Biokemijski seminar =
doc. dr. Gregor Gunčar, K2.022

== Seznam seminarjev ==
{| class="wikitable"
! ime in priimek !! poglavje !! naslov seminarja !! recenzent 1 !! recenzent 2 !! datum oddaje !! datum recenzije !! datum predstavitve
|-
! Tinkara Korošec
| 12 || Vpliv bakterijskega oponašanja evkariontskih signalih molekul na človeka || Martin Kresal || Lena Kogoj || 24/10/20 || 25/10/20 || 26/10/20
|-
! Marcel Tušek
| 12 || Pomembnost mitofagije, njena vloga ter korelacija z Atg32 receptorjem || Laura Trček || Naja Pečovnik Wutt || 24/10/20 || 25/10/20 || 26/10/20
|-
! Pia Kristanc
| 12 || Toksini kot inhibitorji ionskih kanalov || Filip Petrovič || Matija Novel || 24/10/20 || 25/10/20 || 26/10/20
|-
! Samo Pucihar
| 12 || Vpliv dopaminskega D1 receptorja na raka || Patricija Kolander || Sofija Stevanović || 24/10/20 || 25/10/20 || 26/10/20
|-
! Luka Fink
| 12 || Kako fosforilacija integrinov regulira celične stike in signalizacijo || Tonja Jeromelj || Martin Kresal || 28/10/20 || 31/10/20 || 02/11/20
|-
! Tin Vranješ
| 12 || Strukturni pogled signalizacije z G proteini povezanih receptorjev v zunanjem segmentu paličice|| Marcel Tušek || Laura Trček || 28/10/20 || 31/10/20 || 02/11/20
|-
! Lucija Kovaček
| 12 || Nekroptoza in njena vloga pri raku || Pia Kristanc || Filip Petrovič || 28/10/20 || 31/10/20 || 02/11/20
|-
! Mark Varlamov
| 12 || GPCR-nadzorovana kemotaksa v amebah vrste D. discoideum || Samo Pucihar || Patricija Kolander || 28/10/20 || 31/10/20 || 02/11/20
|-
! Klemen Justin
| 14-15 || || Luka Fink || Tonja Jeromelj || 04/11/20 || 07/11/20 || 09/11/20
|-
! Teja Mohar
| 14-15 || Encimi za popravilo metabolitov || Tin Vranješ || Marcel Tušek || 04/11/20 || 07/11/20 || 09/11/20
|-
! Tea Amidović
| 14-15 || Karakterizacija glikoproteoma || Lucija Kovaček || Pia Kristanc || 04/11/20 || 07/11/20 || 09/11/20
|-
! Taja Pojbič
| 14-15 || Pentoza-fosfatna pot in rak || Mark Varlamov || Samo Pucihar || 04/11/20 || 07/11/20 || 09/11/20
|-
! Deni Krašna
| 16 || Krebsov cikel - zvezdišče viroimunometabolizma || Klemen Justin || Luka Fink || 11/11/20 || 14/11/20 || 16/11/20
|-
! Zara Bunc
| 16 || Krebsov cikel kot tarča za zdravljenje raka || Teja Mohar || Tin Vranješ || 11/11/20 || 14/11/20 || 16/11/20
|-
! Urša Lah
| 16 || Acetil CoA in kromatin || Tea Amidović || Lucija Kovaček || 11/11/20 || 14/11/20 || 16/11/20
|-
! Žiga Koren
| 16 || Vloga intermediatov krebsovega cikla pri zaščiti pred ishemijo || Taja Pojbič || Mark Varlamov || 11/11/20 || 14/11/20 || 16/11/20
|-
! Tim-David Agrež
| 17 || Trenutni dosežki raziskav lncRNA v lipidnem metabolizmu in signalizaciji || Deni Krašna || Klemen Justin || 18/11/20 || 21/11/20 || 23/11/20
|-
! Aleš Poljanšek
| 17 || Ketonska telesca in njihov vpliv na nevrodegenerativne bolezni || Zara Bunc || Teja Mohar || 18/11/20 || 21/11/20 || 23/11/20
|-
! Tonja Jeromelj
| 17 || Alteracije lipidnega metabolizma v rakavih matičnih celicah || Urša Lah || Tea Amidović || 18/11/20 || 21/11/20 || 23/11/20
|-
! Miha Tomšič
| 17 || || Žiga Koren || Taja Pojbič || 18/11/20 || 21/11/20 || 23/11/20
|-
! Leila Bohorč
| 18 || Katabolizem lizina pri rastlinah: vloga saharopinske poti pri odzivu na abiotski in biotski stres || Tim-David Agrež || Deni Krašna || 25/11/20 || 28/11/20 || 30/11/20
|-
! Teo Trost
| 18 || || Aleš Poljanšek || Zara Bunc || 25/11/20 || 28/11/20 || 30/11/20
|-
! Ivana Stojić
| 18 || Motnje cikla sečnine v povezavi z zgodnjimi znaki raka || Tinkara Korošec || Urša Lah || 25/11/20 || 28/11/20 || 30/11/20
|-
! Lara Rajterič
| 18 || Vloga metabolizma razvejanih aminokislin pri zdravljenju raka || Miha Tomšič || Žiga Koren || 25/11/20 || 28/11/20 || 30/11/20
|-
! Primož Šenica Pavletič
| 19 || Mehanizmi mitohondrijske respiratorne prilagoditve || Leila Bohorč || Tim-David Agrež || 02/12/20 || 05/12/20 || 07/12/20
|-
! Špela Auer
| 19 || Kompleks II sukcinat dehidrogenaza || Teo Trost || Aleš Poljanšek || 02/12/20 || 05/12/20 || 07/12/20
|-
! Gal Kastelic
| 19 || Sestavljalne poti kompleksov oksidativne fosforilacije || Ivana Stojić || Tinkara Korošec || 02/12/20 || 05/12/20 || 07/12/20
|-
! Miljan Trajković
| 19 || || Lara Rajterič || Miha Tomšič || 02/12/20 || 05/12/20 || 07/12/20
|-
! Taja Mužič
| 20 || || Primož Šenica Pavletič || Leila Bohorč || 09/12/20 || 12/12/20 || 14/12/20
|-
! Mia Kobal
| 20 || || Špela Auer || Teo Trost || 09/12/20 || 12/12/20 || 14/12/20
|-
! Laura Simonič
| 20 || || Gal Kastelic || Ivana Stojić || 09/12/20 || 12/12/20 || 14/12/20
|-
! Karin Rak
| 20 || || Miljan Trajković || Lara Rajterič || 09/12/20 || 12/12/20 || 14/12/20
|-
! Ula Mikoš
| 21 || Vitamin E || Taja Mužič || Primož Šenica Pavletič || 16/12/20 || 19/12/20 || 21/12/20
|-
! Lara Zupanc
| 21 || || Mia Kobal || Špela Auer || 16/12/20 || 19/12/20 || 21/12/20
|-
! Lena Kogoj
| 21 || SPM lipidi || Laura Simonič || Gal Kastelic || 16/12/20 || 19/12/20 || 21/12/20
|-
! Naja Pečovnik Wutt
| 22 || || Karin Rak || Miljan Trajković || 16/12/20 || 19/12/20 || 21/12/20
|-
! Matija Novel
| 22 || Dopaminski transporter: regulacija in mehanizem interakcije z dopaminom || Ula Mikoš || Taja Mužič || 30/12/20 || 02/01/21 || 04/01/21
|-
! Sofija Stevanović
| 22 || || Lara Zupanc || Mia Kobal || 30/12/20 || 02/01/21 || 04/01/21
|-
! Martin Kresal
| 23 || || Lena Kogoj || Laura Simonič || 30/12/20 || 02/01/21 || 04/01/21
|-
! Laura Trček
| 23 || || Naja Pečovnik Wutt || Karin Rak || 30/12/20 || 02/01/21 || 04/01/21
|-
! Filip Petrovič
| 23 || || Matija Novel || Ula Mikoš || 06/01/21 || 09/01/21 || 11/01/21
|-
! Patricija Kolander
| 23 || || Sofija Stevanović || Lara Zupanc || 06/01/21 || 09/01/21 || 11/01/21
|}

*številka v okencu za temo pomeni poglavje v Lehningerju, v katerega naj izbrana tema spada
Razporeditev je začasna in se lahko še spremeni, načeloma pa se termini do vključno 18. poglavja ne bodo spreminjali.
Prosim, da mi sporočite morebitne napake ali če vas nisem razporedil.

== Gradivo za predavanja ==
Gradivo za predavanja in seminarje najdete na http://bio.ijs.si/~zajec/bio2/
username: bio2
password: samozame

==Naloga==
'''Vaša naloga za seminar je: '''
Samostojno pripraviti seminar o seminarski temi, ki vam je bila dodeljena. Za osnovo morate vzeti pregledni članek iz revije, ki ima faktor vpliva nad 5 (npr. [http://www.sciencedirect.com/science/journal/09680004/ TIBS]. Poiskati morate še vsaj tri znanstvene članke, ki se nanašajo na opisano temo, in jih uporabiti kot podlago za seminarsko nalogo! Članki so dostopni [https://libgen.is/ tukaj].

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2021|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju '''v 200 besedah''' (+- dvajset besed) - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom. Pvzetek je tudi del pisnega izdelka.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5–12 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi). Obseg seminarja naj bo 2700 do 3000 besed , a ne več kot 3500 besed. Seminarska naloga mora vsebovati najmanj tri slike, bolje več. Eno sliko morate narisati sami in to pod sliko posebej označiti. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. 
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli, v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva, določenega v tabeli, določijo popravke (v elektronski obliki) in podajo oceno pisnega dela. Popravljen seminar oddajte z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 15-18 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo najmanj dve vprašanji. Vsi ostali morajo postaviti še dve dodatni vprašanji v okviru celega seminarskega obdobja. Vprašanja, ki ste jih postavili, vpišite na [https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdV9OFlNzI3XyS8FRGnuIbG89gwH_36uwz29ocigV--2CXSbQ/viewform tukaj].
* Na dan predstavitve morate docentu še pred predstavitvijo oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu, elektronsko verzijo seminarja in predstavitev pa oddati na strežnik na dan predstavitve do polnoči.
* Seminarska naloga in povzetek morajo biti v slovenskem jeziku, razen za študente, katerih materni jezik ni slovenščina. Ti lahko oddajo seminar v angleškem jeziku.

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki mi jih pošiljate, poimenujete po naslednjem receptu:
* 312_BIO_Priimek_Ime.docx za seminar, npr. 312_BIO_Guncar_Gregor.docx
* 312_BIO_Priimek_ime_final.docx za končno verzijo seminarja
* 312_BIO_Priimek_Ime_rec_Priimek2.docx za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. 312_BIO_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* 312_BIO_Priimek_Ime.pptx za prezentacijo, npr 312_BIO_Guncar_Gregor.pptx
* 312_BIO_Priimek_ime_poprava.doc(x) za popravljeno končno verzijo seminarja, če so popravki manjši

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [https://docs.google.com/forms/d/1EQDYwFO-DEzZ2R7jf8DhLqIeV4FFxRd3-ScceEASpt4/viewform recenzentsko poročilo] na spletu. Recenzentsko poročilo morate oddati najkasneje do 21:00, en dan pred predstavitvijo seminarja.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik odda svoje mnenje o predstavitvi takoj po predstavitvi z online glasovanjem.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje ... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se držite ene same. V seminarskih nalogah in diplomskih nalogah FKKT uprabljajte shemo citiranja, ki je pobarvana zeleno.
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.
Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.zveza-zotks.si/gzm/dokumenti/literatura.html Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. 
'''Citiranje knjig:''' 
Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. 
Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. 

Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. 
Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. 
Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.).

'''Citiranje člankov:''' 
Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. 
Lartigue, C., Glass, J. I., Alperovich, N., Pieper, R., Parmar, P. P., Hutchison III, C. A., Smith, H. O. in Venter, J. C.
Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, 317, str. 632-638.

Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: 
Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. 
Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.

Revija Science uporablja skrajšani zapis: 
C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) 

V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). Navesti morate tudi vse avtorje dela, razen v primeru, ko jih je 10 ali več. Takrat navedite le prvih devet, za ostale pa uporabite okrajšavo in sod. (in sodelavci). Pred zadnjim avtorjem naj bo vedno besedica "in".

'''Citiranje spletnih virov:''' 
Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov 
strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life 
Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

TBK 2022 Povzetki seminarjev

2021-03-19T20:05:45Z

Primož Šenica Pavletič:

=== Ime in priimek: Naslov seminarja ===

Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae dicta sunt explicabo. Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit aspernatur aut odit aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores eos qui ratione voluptatem sequi nesciunt. Neque porro quisquam est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, consectetur, adipisci velit, sed quia non numquam eius modi tempora incidunt ut labore et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. Ut enim ad minima veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis suscipit laboriosam, nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur? Quis autem vel eum iure reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae consequatur, vel illum qui dolorem eum fugiat quo voluptas nulla pariatur?

=== Živa Urh: Zmanjšanje transkripcijske aktivnosti povzroči stresno pogojena jedrna kondenzacija NELF ===

V stresnih razmerah celice preklopijo iz običajnega v bolj omejen način delovanja, da se zaščitijo pred poškodbami. Pri tem si pomagajo na različne načine. Eden od načinov je varnostni program imenovan toplotni šok, ki je povezan s hitro regulacijo genske aktivnosti (zmanjšanjem transkripcije) v stresnih situacijah. Stres povzroči nastanek jedrnih kondenzatov NELF, ki nastanejo, ko NELF tvori kapljice. NELF ali negativni podaljševalni dejavnik, je proteinski kompleks iz več podenot, ki se ob jedrnem signalu oblikuje v kondenzate oz. kapljice. Vezava kompleksa NELF na promotorje vzdrževalnih genov je tista, ki povzroči slabšo mobilnost RNA polimeraze II in posledično slabše prepisovanje genov ter tako zmanjša proizvodnjo proteinov, ki niso nujni v stresnih razmerah. Mehanizem nastanka jedrnih kondenzatov je povezan z defosforilacijo NELF in nadaljnjo SUMOilacijo. Ta dva procesa spadata pod posebne post-translacijske modifikacije (PTM), ki so bistvene za kondenzacijo NELF. Pomembno vlogo pri formaciji kondenzatov NELF imajo tudi neurejene regije (IDR), ki jih najdemo pri posameznih podenotah tega proteinskega kompleksa. IDR so deli proteinov brez fiksne strukture in delujejo kot lovke. Povezave med lovkami podenot A in E med so bistvenega pomena za tvorbo kapljic oz. kondenzatov. Celice, ki zaradi pomanjkanja lovk pri podenotah ne tvorijo kondenzatov NELF tudi ne zmanjšajo transkripcije. Posledično take celice normalno prepisujejo gene in so tako bolj dovzetne za celično smrt.

=== Tinkara Butara: Kako rastline zaznajo napad herbivorov ===

Rastline niso nemočni opazovalci dogajanja okoli njih, ampak se na okoliške dražljaje tudi odzivajo. Skozi evolucijo so razvile posebne obrambne mehanizme, ki se sprožijo kot odgovor na elicitorje. Elicitorji so kemijske zvrsti, ki jih lahko izločajo herbivori ali pa rastline same. Te kemijske zvrsti se vežejo na proteinske receptorje na celični membrani in tako sprožijo odziv, na primer na objedanje. Sporočilo o nevarnosti se nato širi do lokalno poškodovanih delov rastline in sistemsko opozarja celotno rastlino na poškodbo. Rastlini lastni elicitorji so najpreprostejši tip, med katerimi je najbolj univerzalen zunajcelični ATP. Primerni elicitorji herbivorov so prebavni encimi v njihovi slini ter konjugati maščobnih kislin in aminokislin. Odziv rastline na napad herbivora pa je lahko povezan tudi s simbiotskimi organizmi herbivora. Ti lahko izločajo snovi s katerimi omogočijo lažji razvoj insekta ali pa s tem pomagajo rastlini. Pomemben sprožilec rastlinskega odziva na herbivore so tudi fizični dražljaji, ki jih ti povzročajo. Pri tem se sproščajo hlapne snovi, ki lahko služijo privabljanju naravnih sovražnikov herbivora ali pa širijo sporočilo o nevarnosti do drugih rastlin. Kot odziv na elicitorje se v večini primerov tvorita rastlinska hormona jasmonska in salicilna kislina, ki sta del obrambnih mehanizmov rastlin. Karakterizacija rastlinskih elicitorjev nam ponuja orodje za razvoj agrokemikalij, ki bodo odganjale herbivore in hkrati ščitile rastline.

=== Pia Špehar: Mehanizem delovanja proteina omogoča odpornost na zdravila proti raku ===

Leta 1986 je celični biokemik Kazumitsu Ueda odkril, da ima protein ABCB1 zmožnost, da iz rakavih celic transportira mnoge kemoterapevtike in tako telesu omogoči odpornost na kemoterapijo. ABCB1 spada med ABC-prenašalce, in sicer je eden izmed tistih prenašalcev, ki iz celic izločajo toksične hidrofobne komponente. Najdemo ga v membranah celic v jetrih, možganih, testisih in placenti. Skoraj 30 let po odkritju funkcije proteina, je Ueda s svojo ekipo lahko določil še mehanizem njegovega delovanja, in sicer z izvedbo več raziskav. Sprva so protein kristalizirali v stanju pred in po transportu substrata ter primerjali stanji med seboj, izvedli pa so tudi analizo s FRET tehniko. Ugotovili so, da substrat vstopi v osrednjo votlino skozi del proteina v notranjosti celice. Nato se veže na vrh osrednje votline proteina, kjer se nahaja hidrofobno aromatsko omrežje, ki ima pomembno vlogo pri prepoznavanju substratov. Vezava substrata na to omrežje sproži konformacijsko spremembo proteina. Za spremembo je potrebna tudi energija, ki jo priskrbi molekula ATP. Vezava ATP-ja sproži tudi nastanek omrežja, ki povzroči, da se protein začne zvijati in obračati, skrči se tudi osrednja votlina proteina. Ko se osrednja votlina skrči, se substrat izloči v zunajcelični prostor. Pri celotnem procesu je pomembna tudi hidroliza ATP, ki služi temu, da se protein vrne nazaj v prvotno stanje.

=== Pia Trošt: Barvna povezava v sposobnosti korale, da preživi višje temperature ===

Zaradi naraščajočega vpliva antropogenih dejavnikov koralni grebeni hitro propadajo in korale se morajo prilagoditi vse bolj stresnemu okolju. Acropora tenuis je ena glavnih vrst koral ob obali Okinave na Japonskem in se pojavlja v treh barvnih različicah (N, G in P), med katerimi je bila opažena različna stopnja beljenja pri povišani temperaturi. Korale živijo v sožitju z algami iz družine Symbiodiniaceae. Pri različicah N in P je bila zaznana zmanjšana fotosintetska aktivnost simbiontov, medtem ko je različica G ohranila aktivnost tudi pri povišani temperaturi. Raziskava je pokazala, da vse barvne različice gostijo isti klad simbiontov, torej različne temperaturne odpornosti ni mogoče pripisati razliki v Symbiodiniaceae. Ker je bil genom A. tenuis dekodiran, je bilo mogoče identificirati gene za fluorescenčne proteine (GFP, CFP, RFP in ChrP). Poletna raziskava profilov izražanja posameznih proteinov je pokazala, da je bilo izražanje CFP in RFP pri vseh različicah nizko, različica P je pokazala višje izražanje ChrP, različica G pa višje izražanje GFP, ki se je ohranilo tudi pri višji temperaturi. Rezultati kažejo, da imajo vse različice enak nabor genov za fluorescenco, torej so barvne različice vzrok različnega izražanja genov FP, ki povečajo odpornost koral proti beljenju.

=== Gašper Struna: Kako sistem toksin-antitoksin vpliva na odpornost bakterij na antibiotike ===

Sistemi toksin-antitoksin (TA) imajo pomembno vlogo v bakterijah. Vplivajo na stabilnost plazmida in imajo pomembno vlogo pri postsegregacijskem propadu. Če plazmida ni, antitoksin ne prepreči delovanja toksina in toksin povzroči propad celice. Poznamo sedem tipov TA sistemov, med katerimi je najpogostejši tip II. Pri tem tipu antitoksin prepreči delovanje toksina tako, da se močno veže nanj in s tem inhibira njegovo delovanje. TA sistem tipa II najdemo tudi v bakteriji Pseudoaltermonas rubra, in sicer je ta TA sistem predstavnik para ParE/PF03693. V raziskavi so ugotovili, da antitoksin (PrpA) iz tega para zmanjša delovanje toksina na več načinov, in sicer tako da se neposredno veže na toksin ali pa se veže na promotor TA operona in deluje kot represor. PrpA ima pomembno vlogo tudi pri replikaciji, saj se lahko veže na podobno mesto kot iniciatorski protein RepB in s tem onemogoči začetek replikacije. PrpA ima na N-koncu vezavno mesto za DNA, s C-koncem pa interagira s toksinom, je tudi labilen, vezava na toksin pa ga stabilizira. Pari ParE/PF03693 so tudi v nekaterih virulentnih bakterijah in njihova nadaljnja študija bi lahko pripomogla k boljšemu razumevanju odpornosti bakterij na antibiotike in njihovem virulentnem delovanju.

=== Nuša Kos Thaler: Hitra evolucija litičnih genov v enoverižnih RNA bakteriofagih ===

Levivirusi so bakteriofagi z majhnim enoverižnim RNA genomom, ki ga sestavljajo 3–4 geni. Eden od njih je gen ''sgl'' (ang. single gene lysis), ki kodira protein za sprožitev avtolize gostiteljske celice in sprostitev virionov. Za razliko od dvoverižnih DNA bakteriofagov, ki encimsko razgradijo peptidoglikan (glavno enoto celične stene bakterijskih celic), protein Sgl pri lizi po navadi deluje kot nekompetitivni inhibitor in preprečuje njegov nastanek. Geni ''sgl'' so zelo majhni, raznoliki in pogosto vstavljeni v druge gene, zaradi česar jih težko odkrijemo. V nedavnih raziskavah so našli več deset tisoč genomov levivirusov, ki jih pred kratkim še nismo poznali. V določenih so odkrili gene ''sgl'' in preizkušali njihovo aktivnost na ''E. coli'' ter ugotovili, da lahko hitro ustvarijo gen ''sgl''. Bazna zaporedja najdenih genov ''sgl'' imajo zelo malo ali celo nobene podobnosti z baznimi zaporedji že preučevanih genov ''sgl''. V genomu posameznega bakteriofaga se lahko pojavlja več genov ''sgl'', kar pomeni, da bi lahko levivirusi hkrati okužili in lizirali celice evolucijsko oddaljenih bakterijskih vrst. Zaradi svoje raznolikosti, hitre evolucije in zmožnosti spreminjanja so potencialni vir za razvoj proteinskih antibiotikov in fagne terapije.

=== Nataša Vujović: How HER2 positive breast cancer cells evade treatments that utilize T cells ===

Immunotherapy continues to show exciting promise in more effectively treating cancer especially hematologic malignancies but they have not proven effective in treating solid tumors. The T lymphocyte is of key importance to the immune system and is at the core of adaptive immunity. Their roles include directly killing infected host cells, activating other immune cells, producing cytokines and regulating the immune response. Global research efforts centering on T cell-engaging therapies like T-cell bispecific antibodies (TCBs) and chimeric antigen receptors (CARs), are conducted in hope of finding a more effective treatment for cancer. TCBs are typically designed to bind to a selected tumor-associated antigen and to a T cell receptor (TCR). CAR T cells are T cells that have been genetically engineered to produce an artificial T cell receptor for use in immunotherapy. Researchers have now found a novel mechanism of resistance to T cell therapies used by HER2 positive breast cancer cells. The resistance is obtained by disruption of interferon-gamma signaling. IFN-γ has a critical role in recognizing and eliminating pathogens. The disruption of its pathways happens by JAK2 down-modulation. The kinase JAK2 transduces the signal initiated by interferon-gamma. JAK2 was shown to be repeatedly disrupted in several resistant models.

=== Urša Zevnik: FOXO3, gen, povezan z dolgoživostjo, ščiti možganske matične celice pred stresom ===

Forkhead box O3 (FOXO3) je protein, ki sodeluje pri številnih procesih, ki podaljšujejo življenjsko dobo in zavirajo s starostjo povezane bolezni. Ugotovili so, da imajo posamezniki z določeno različico tega gena kar trikrat večjo možnost, da dočakajo sto let.
Ena izmed njegovih funkcij je tudi obramba nevralnih matičnih celic pred oksidativnim stresom. V oksidirajočih pogojih v celici pride do oksidacije cisteina na FOXO3, kar prepreči njegovo fosforilacijo. Tak protein se transportira v jedro, kjer deluje kot transkripcijski faktor. Med drugim poveča prepisovanje encima glicin-N-metiltransferaze (GNMT), ki katalizira reakcijo, pri kateri se porablja S-adenozil metionin (SAM). SAM kot metilni donor omogoča dozoritev jedrnih laminov, ker pa je zaradi več GNMT njegova razpoložljivost manjša, lamini ne dozorijo pravilno in se združujejo v skupke. To privede do prepustnosti jedrne membrane, iz jedra uhajajo fragmenti DNA, celica jih zamenja za virusne nukleotide in sproži interferonski odziv tipa I. Ta povzroči, da nevralne matične celice preidejo v dormantno stanje in se prenehajo deliti. To je ugodno, saj nevroni, nastali v stresnih razmerah, nebi preživeli, celice pa bi se pri delitvah izčrpavale. Tkivo bi torej prej izgubilo sposobnost obnavljanja in se prej postaralo.

=== Sara Borišek: Dieta z visoko vsebnostjo maščob lahko prekomerno aktivira destruktivni protein NOX-2 ===

Debelost je prisotna pri ljudeh že od nekdaj, v zadnjih letih pa je odstotek debelosti pri ljudeh kar precej narasel, predvsem pri mladih, s tem pa so narasle tudi zdravstvene težave ljudi s prekomerno težo. Predvsem je z debelostjo asociirana prehrana, ki vsebuje velik delež maščob ta pa s srčnimi obolenji. V ospredju je hipertrofija levega srčnega prekata, ki je eno izmed glavnih srčnih obolenj in povečuje tveganje za smrt. Hipertrofija levega prekata je zgostitev in povečanje sten levega prekata. Vse več pozornosti zato dobiva NADPH oksidaza 2 ali NOX-2, ki ima zaradi svojega vpliva na oksidativno škodo, povzročeno s prehrano, glavno vlogo pri ustvarjanju bioaktivnega superoksida. Znanstveniki so v raziskavi, ki je potekala na Šoli za biološko znanost Univerze v Readingu preverili ali obstaja povezava med proteinom NOX-2 in prehrano, ki vsebuje visok odstotek maščob pri hipertrofiji levega prekata. Trenutne ugotovitve so, da prehrana z visoko vsebnostjo maščob povzroči oksidativni stres, ki ga nadzira protein NOX-2, kar podpira hipertrofijo levega srčnega prekata. Zanimanje za selektivno ciljanje na protein NOX-2 kot terapevtsko strategijo je naraslo, zato so v raziskavi predlagali specifično ciljanje aktivacije srčnega proteina NOX-2, ki bi lahko bil izvedljiv pristop k ohranjanju funkcije miokarda v presnovnih pogojih.

=== Nika Ferk: Formulacije na osnovi biomaterijalov za boj proti virusnim nalezljivim boleznim ===

V seminarski nalogi si bomo podrobneje pogledali kako se človeštvo in današnja znanost spopadata z izzivi patogenih delcev in boleznimi, ki jih le te povzročajo. Z nalezljivo kužnimi boleznimi se človeštvo soča že od nekdaj. Skozi razvijanje tehnologij smo ustvarili cepiva. Običajno se klasična cepiva, pridobljena iz živih oslabljenih patogenov in inaktiviranih virusov, rekombinantnih proteinov in sintetičnih peptidov. S cepivi v telesu povzročimo imunski odziv in nastanek protiteles. Skozi napredovanje tehnologije, natančneje biotehnologije in nanotehnologije so na trg prišli biomateriali. Biomateriali imajo dober potencial za boj proti kužnim boleznim, predvsem zaradi njihovih lasnosti kot so: oblike in značilnosti površine, ki skupaj močno vplivajo na učinkovit način prenosa delcev. Še pomembneje pa je, da biomateriali omogočajo dostavo antigenov in imunsko stimulirajočih snovi, ki predstavljajo močan pristop cepljenja pri aktivaciji imunskih odzivov. Same pa lahko tudi vplivajo na zaščito materiala, ki ga nosijo in s tem lahko podaljšajo sproščanje. Raziskani in najbolj potencialni biomaterijali so sintetični in naravni polimerni delci, lipidi, samosestavljeni proteini, virusom podobni delci (VPD) in anorganski delci. Eden izmed najbolj uspešnejših biološko razgradljivih biomaterijalov je PLGA ali poli(mlečno-ko-glikolna kislina). Poleg kisline so bili tudi zelo uspešni anorganski nano delci, formulirani so bili kot sistem za dajenje cepiv zaradi njihovih ustreznih fiziokemijskih lastnosti.

=== Špela Rapuš: Kako mikobakterije tvorijo membranske vezikle ===

Mikobakterije sicer uvrščamo med Grampozitivne bakterije, vendar imajo precej bolj zapleteno celično ovojnico. Ta sestoji iz notranje membrane, sloja peptidoglikana in dodatne mikomembrane, v kateri so značilne mikolične kisline. Odkrili so, da te bakterije tvorijo membranske vezikle na dva različna načina, odvisno od zunanjih pogojev, katerim so podvržene. Če mikobakterijo izpostavimo poškodovanju DNA se bo sprožil proces, angl. bubbling cell death, pri katerem se bodo tvorili membranski vezikli iz notranje membrane. Če pa bakterijo izpostavimo stresu na celično ovojnico, se ta odzove s procesom imenovanim angl. mycomembrane blebbing, pri katerem se iz mikomembrane odcepljajo vezikli. Kot modelni organizem so pri raziskavi uporabili Corynebacterium glutamicum in jo izpostavili mitomicinu C, ki je induciral stres na DNA in penicilinu G oz. deficitu biotina, ki sta zavirala biosintezo celične stene. Pri tem so se tvorili membranski vezikli na različne načine. Preučili so tudi lipidno sestavo membranskih veziklov in z rezultati skušali dokazati njihov izvor. Do podobnih ugotovitev pa so prišli tudi pri nekaterih drugih mikobakterijah. Membranski vezikli so izrednega pomena v proizvodnji cepiv in antibiotikov, zato so njihova dognanja velikega pomena.

=== Leila Bohorč: Dokaz o obstoju različnih mehanizmov delovanja majhnih molekul, ki inhibirajo vstop filovirusov v celico ===

Virusa ebola in Marburg spadata v družino filovirusov, ki veljajo za ene najnevarnejših patogenov na svetu. Za vstop v celice uporabljajo mehanizem, ki je posredovan z enim samim glikoproteinom na površini virusa. Odkritih je bilo že mnogo potencialnih inhibitorjev, a je ravno visoka smrtnost eden izmed razlogov za slabo poznavanje mehanizmov. Majhne molekule, ki lahko inhibirajo vstop filovirusov v celico, so lahko že odobrena zdravila, ki se sicer uporabljajo pri zdravljenju drugih bolezni. Na glikoproteinu virusa ebola je primarno vezavno mesto hidrofoben žep na območju notranje fuzijske zanke. Dve izmed številnih molekul, ki se lahko vežejo tja, sta ospemifen in toremifen, ki se razlikujeta le v stranski verigi. Toremifen se lahko zaradi bazične aminske funkcionalne skupine akumulira tudi v lizosomih, kar poveča njegovo učinkovitost. Dimetilaminska stranska veriga na tej molekuli pa nima posebne vloge pri direktni vezavi molekule na hidrofoben žep. Na glikoproteinu ebole obstaja še sekundarno vezavno mesto na območju domene HR2. Na bazični žep v tej regiji se vežejo le specifične molekule kot sta fluoksetin in toremifen. Ti molekuli proti eboli delujeta sinergično, proti Marburgu pa antagonistično. Na glikoproteinu virusa Marburg je domena HR2 primarno vezavno mesto.

=== Ivana Vukšinić: Sekvestracija žvepla v času pomanjkanja hranil pospeši nastanek mnogoceličnega organizma ===

Ko je v okolju na voljo dovolj hranil, gliva sluzavka vrste Dictyostelium discoideum obstaja v obliki enoceličnega organizma, ob morebitnem nastopu stradanja pa se posamezne celice začnejo združevati in tvorijo agregat, ki se obnaša kot mnogoceličen organizem. Med kulminacijo se iz njega razvije sorokarp s sporangijem, v katerem se tvorijo spore, ki populaciji omogočijo preživetje neugodnih razmer. To sposobnost uravnava novo odkrit mehanizem, s katerim od žvepla odvisno metabolično stikalo narekuje celično diferenciacijo. V času pomanjkanja hranil pride do porasta reaktivnih kisikovih spojin (ROS), ki so v velikih količinah celici škodljive, kar privede do velike potrebe po sintezi antioksidanta glutationa (GSH). To povzroči sekvestracijo cisteina, enega izmed prekurzorjev GSH, kar omeji razpoložljivost te aminokisline za potrebe drugih procesov v celici. Cistein je namreč ena od le dveh aminokislin, ki vsebujeta žveplo, to pa ima med drugim pomembno vlogo pri sintezi večine proteinov in železo-žveplovih klastrov, ki so ključne funkcionalne skupine v metaboličnih encimih. Izkazalo se je, da sekvestracija žvepla upočasni sintezo proteinov, inhibira proliferacijo celic in tako utira pot mnogoceličnemu razvoju. Izsledke raziskave bi lahko uporabili pri preučevanju drugih proliferacijskih celic, kot so rakave celice, pri katerih bi ciljanje procesov žveplovega metabolizma lahko izboljšalo protitumorno imunost.

=== Primož Šenica Pavletič: Nov način preprečevanja širjenja malarije z gensko spremenjenimi komarji ===

Malarija je bolezen, ki vsako leto prizadene na milijone ljudi v najrevnejših državah sveta. Bolezen povzroči parazit plazmodij, glavni prenašalci pa so komarji. Za zdravljenje in preprečevanje bolezni obstaja kar nekaj zdravil, vendar so ta za večino ljudi, ki živijo v državah v razvoju nedostopna. Ena najboljših rešitev za zajezitev bolezni je genska modifikacija malaričnih komarjev. Številne študije nakazujejo na veliko učinkovitost nadzorovanja populacije z genskim inženiringom. V raziskavah so komarjem vstavili gen za rezistenco na parazit ali pa so z vstavljenimi geni povzročili zmanjšanje celotne populacije. To pomeni širjenje genov, ki povzročajo pristransko razmerje med spoloma (več moških osebkov), oziroma širjenje genov, ki bi naredili samice neplodne. Glavni cilj je preprečiti ženskim osebkom prenašati parazit plazmodij na gostitelja in s tem širiti bolezen. Za spremembo DNA se uporablja tehnika CRISPR-Cas9S. S CRISPR-Cas9S lahko spremenimo genom na kateremkoli mestu. Znanstveniki so povečali možnost, da se želena lastnost prenese na naslednje generacije tako, da so uporabili gene drive. Gene drive spodbudi celico, da prepiše želeni del gena na homologni kromosom. Gene drive je zelo učinkovit, saj se je v 5 – 7 generacijah (odvisno od števila osebkov, ki so imeli gene drive že od začetka) razširil na več kot 95% populacije.

Temelji biokemije 2023 - seminar

2021-03-13T13:34:54Z

Primož Šenica Pavletič:

[http://www.example.com link title]= Temelji biokemije- seminar =

Seminarje vodi prof. dr. Brigita Lenarčič. Seminarji so obvezni.

Ocena seminarjev (6-10) predstavlja enako število odstotkov, ki se prišteje h končni pisni oceni izpita.
Stran na strežniku s seminarskimi nalogami je zaščitena.
Uporabniško ime je: tbk, password pa: samozame## "##" sta dve številki, ki ju izveste na predavanjih.
Tudi za urejanje Wiki strani potrebujete geslo, ki se od zgornjega razlikuje. Postopek pridobitve Wiki uporabniškega imena in gesla je opisan [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Main_Page tukaj].

== Seznam seminarjev ==

{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Povezava'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
|-
| Anna Scott||Moj naslov v slovenščini||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190214100038.htm||05.03.||08.03.||11.03.||r1||r2||r3
|-
| Gašper Struna||Kako sistem toksin-antitoksin vpliva na odpornost bakterij na antibiotike ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210201144911.htm||05.03.||08.03.||11.03.||David Valte||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger
|-
| Pia Špehar||Mehanizem delovanja proteina omogoča odpornost na zdravila proti raku||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201229080253.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Sofija Stevanović||Gaja Starc||Nuša Brdnik
|-
| Tinkara Butara||Kako rastline zaznajo napad herbivorov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210216133437.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Klara Ažbe||Mark Loborec||Ema Kavčič
|-
| Pia Trošt||Barvna povezava v sposobnosti korale, da preživi višje temperature||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210221154616.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Mia Kobal||Vanja Ivošević||Urša Štefan
|-
| Živa Urh||Zmanjšanje transkripcijske aktivnosti povzroči stresno pogojena jedrna kondenzacija NELF ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210210170104.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Andraž Rotar||Petja Premrl||Maj Priveršek
|-
| Urša Zevnik||FOXO3, gen povezan z dolgoživostjo, ščiti možganske matične celice pred stresom||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210219155903.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Gašper Struna||David Valte||Klara Kolenc
|-
| Nika Ferk||Formulacije na osnovi biomaterialov za boj proti virusnim nalezljivim boleznim||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210209113902.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Špehar||Sofija Stevanović||Gaja Starc
|-
| Nataša Vujović||Kako se HER2 pozitivne celice raka dojk izognejo terapijam, ki vključujejo T celice||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210223135516.htm
||12.03.||15.03.||18.03.||Tinkara Butara||Klara Ažbe||Mark Loborec
|-
| Thaler Nuša Kos||Hitra evolucija litičnih genov v enoverižnih RNA bakteriofagih||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210205121236.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Trošt||Mia Kobal||Vanja Ivošević
|-
| Sara Borišek||Dieta z visoko vsebnostjo maščob lahko prekomerno aktivira destruktivni protein NOX-2||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210302075358.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Živa Urh||Andraž Rotar||Petja Premrl
|-
| Lana Bajec||||||19.03.||22.03.||25.03.||Urša Zevnik||Gašper Struna||David Valte
|-
| Leila Bohorč||Dokaz za različne mehanizme delovanja inhibitorjev vstopa filovirusov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210208134421.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nika Ferk||Pia Špehar||Sofija Stevanović
|-
| Špela Rapuš||Kako mikobakterije tvorijo membranske vezikle||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210114163907.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nataša Vujović||Tinkara Butara||Klara Ažbe
|-
| Pavletič Primož Šenica||Nov način preprečevanja širjenja malarije z gensko spremenjenimi komarji||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201103140613.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt||Mia Kobal
|-
| Ivana Vukšinić||Sekvestracija žvepla v času pomanjkanja hranil pospeši nastanek mnogoceličnega organizma||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224143527.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Ela Kovač||Živa Urh||Andraž Rotar
|-
| Zarja Weingerl||||||26.03.||29.03.||01.04.||Lana Bajec||Urša Zevnik||Gašper Struna
|-
| Teja Spruk||||||26.03.||29.03.||01.04.||Leila Bohorč||Nika Ferk||Pia Špehar
|-
| Magdalena Ilievska||||||26.03.||29.03.||01.04.||Špela Rapuš||Nataša Vujović||Tinkara Butara
|-
| Metka Rus||||||26.03.||29.03.||01.04.||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt
|-
| Pia Sotlar||Zdravljenje s sistemom za urejanje genoma, ki temelji na metodi CRISPR, uničuje rakave celice||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201118161129.htm||26.03.||29.03.||01.04.||Ivana Vukšinić||Ela Kovač||Živa Urh
|-
| Nik Vidmar||||||02.04.||05.04.||08.04.||Zarja Weingerl||Lana Bajec||Urša Zevnik
|-
| Ana Maučec||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210226103805.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Teja Spruk||Leila Bohorč||Nika Ferk
|-
| Neža Peternel||||||02.04.||05.04.||08.04.||Magdalena Ilievska||Špela Rapuš||Nataša Vujović
|-
| Zoran Džon Ivanić||Reprogramiranje za povrnitev mladostne epigenetske informacije in vida||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201202114531.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos
|-
| Pia Mencin||||||02.04.||05.04.||08.04.||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić||Ela Kovač
|-
| Marko Kovačić||Vpliv avtofagije na prilagajanje celic drugačnim okoljskim razmeram||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201210112157.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Nik Vidmar||Zarja Weingerl||Lana Bajec
|-
| Karidia Kolbl||||||09.04.||12.04.||15.04.||Ana Maučec||Teja Spruk||Leila Bohorč
|-
| Klara Razboršek||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201111122815.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Neža Peternel||Magdalena Ilievska||Sara Borišek
|-
| Katja Resnik||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201022151749.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica
|-
| Simona Kocheva||||||09.04.||12.04.||15.04.||Pia Mencin||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić
|-
| Miha Razdevšek||Epigenetske spremembe povezane z Alzheimerjevo boleznijo||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200928152907.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Marko Kovačić||Nik Vidmar||Zarja Weingerl
|-
| Janja Bohte||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210226140455.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Karidia Kolbl||Ana Maučec||Teja Spruk
|-
| Tea Amidović||||||16.04.||19.04.||22.04.||Klara Razboršek||Neža Peternel||Magdalena Ilievska
|-
| Patricija Kolander||||||16.04.||19.04.||22.04.||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus
|-
| Lev Jošt||||||16.04.||19.04.||22.04.||Simona Kocheva||Pia Mencin||Pia Sotlar
|-
| Tina Zajec||||||30.04.||03.05.||06.05.||Miha Razdevšek||Marko Kovačić||Nik Vidmar
|-
| Tina Urh||||||30.04.||03.05.||06.05.||Janja Bohte||Karidia Kolbl||Ana Maučec
|-
| Žan Žnidar||||||30.04.||03.05.||06.05.||Tea Amidović||Klara Razboršek||Neža Peternel
|-
| Boštjan Kramberger||||https://www.nature.com/articles/s41467-021-21185-5?fbclid=IwAR2jbjZ3amUYlXu2j8l94OQTS7ram6kTx9ZRekmN6ncmNCUyjsRuV3DF0mk||30.04.||03.05.||06.05.||Patricija Kolander||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić
|-
| Nuša Brdnik||||||30.04.||03.05.||06.05.||Lev Jošt||Simona Kocheva||Pia Mencin
|-
| Ema Kavčič||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Zajec||Miha Razdevšek||Marko Kovačić
|-
| Urša Štefan||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Urh||Janja Bohte||Karidia Kolbl
|-
| Maj Priveršek||||||07.05.||10.05.||13.05.||Žan Žnidar||Tea Amidović||Klara Razboršek
|-
| Klara Kolenc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander||Katja Resnik
|-
| Gaja Starc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Nuša Brdnik||Lev Jošt||Simona Kocheva
|-
| Mark Loborec||||||14.05.||17.05.||20.05.||Ema Kavčič||Tina Zajec||Miha Razdevšek
|-
| Vanja Ivošević||||||14.05.||17.05.||20.05.||Urša Štefan||Tina Urh||Janja Bohte
|-
| Petja Premrl||||||14.05.||17.05.||20.05.||Maj Priveršek||Žan Žnidar||Tea Amidović
|-
| David Valte||||||14.05.||17.05.||20.05.||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander
|-
| Sofija Stevanović||||||14.05.||17.05.||20.05.||Gaja Starc||Nuša Brdnik||Lev Jošt
|-
| Klara Ažbe||||||21.05.||24.05.||27.05.||Mark Loborec||Ema Kavčič||Tina Zajec
|-
| Mia Kobal||||||21.05.||24.05.||27.05.||Vanja Ivošević||Urša Štefan||Tina Urh
|-
| Andraž Rotar||||||21.05.||24.05.||27.05.||Petja Premrl||Maj Priveršek||Žan Žnidar
|-
| Ela Kovač||||||21.05.||24.05.||27.05.||Sara Borišek||Špela Rapuš||Tinkara Butara
|-}

==Naloga==
* samostojno pripraviti seminar, katerega tema je novica iz področja biokemije na portalu [http://www.sciencedaily.com ScienceDaily], ki je bila objavljena kasneje kot 1. avgusta 2020. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka za seminar uporabite še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* članke na temo lahko iščete [https://scholar.google.com/ z Google učenjakom].
* naslov izbrane teme in povezavo do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo
* [[TBK2021 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1-2 sliki. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
*Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji//bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 10 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni. Prvi recenzent vodi predstavitve in razpravo ter skrbi za to, da vse poteka v zastavljenih časovnih okvirih.
* Predstavitvi sledi razprava do 5 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate poimenujete po spodnjih pravilih. Ne uporabljajte ČŽŠčžš!
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2021_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2021_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2021_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2021_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2021_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2021_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_clanek.pdf

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://docs.google.com/forms/d/1Hdg2OHCyG24qwLTnFt09yZTng46RIwaIiUqnKOdsJxQ/viewform recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar tako, da odda svoje [https://docs.google.com/forms/d/1VvE-jaKikfiDO5Gdybqgp9mf_0uJZfBbIK8PLXKDaS0/viewform mnenje] najkasneje v enem tednu po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Faktor vpliva==
Faktor vpliva (angl. impact factor) neke revije pove, kolikokrat so bili v poprečju citirani članki v tej reviji v dveh letih skupaj pred objavo tega faktorja. Faktorje vpliva za posamezno revijo lahko najdete v [http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?command=CONNECT&base=JCR COBISS-u]. V polje "Naslov revije" vnesite ime revije za katero želite izvedeti faktor vpliva in pritisnite na gumb POIŠČI. V skrajnem desnem stolpcu se bodo izpisali faktorji vpliva za revije, ki ustrezajo vašim iskalnim kriterijem. Zadetkov za posamezno revijo je več zato, ker so navedeni faktorji vpliva za posamezno leto. Za tekoče leto faktorji vpliva še niso objavljeni, zato se orientirajte po faktorjih vpliva zadnjih par let. Če faktorja vpliva za vašo izbrano revijo ne najdete v bazi COBISS, potem izberite članek iz kakšne druge revije.

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same. Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. '''Citiranje knjig:''' Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.). '''Citiranje člankov:''' Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.Revija Science uporablja skrajšani zapis: C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). '''Citiranje spletnih virov:''' Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

Temelji biokemije 2023 - seminar

2021-03-12T20:06:40Z

Primož Šenica Pavletič:

[http://www.example.com link title]= Temelji biokemije- seminar =

Seminarje vodi prof. dr. Brigita Lenarčič. Seminarji so obvezni.

Ocena seminarjev (6-10) predstavlja enako število odstotkov, ki se prišteje h končni pisni oceni izpita.
Stran na strežniku s seminarskimi nalogami je zaščitena.
Uporabniško ime je: tbk, password pa: samozame## "##" sta dve številki, ki ju izveste na predavanjih.
Tudi za urejanje Wiki strani potrebujete geslo, ki se od zgornjega razlikuje. Postopek pridobitve Wiki uporabniškega imena in gesla je opisan [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Main_Page tukaj].

== Seznam seminarjev ==

{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Povezava'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
|-
| Anna Scott||Moj naslov v slovenščini||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190214100038.htm||05.03.||08.03.||11.03.||r1||r2||r3
|-
| Gašper Struna||Kako sistem toksin-antitoksin vpliva na odpornost bakterij na antibiotike ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210201144911.htm||05.03.||08.03.||11.03.||David Valte||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger
|-
| Pia Špehar||Mehanizem delovanja proteina omogoča odpornost na zdravila proti raku||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201229080253.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Sofija Stevanović||Gaja Starc||Nuša Brdnik
|-
| Tinkara Butara||Kako rastline zaznajo napad herbivorov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210216133437.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Klara Ažbe||Mark Loborec||Ema Kavčič
|-
| Pia Trošt||Barvna povezava v sposobnosti korale, da preživi višje temperature||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210221154616.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Mia Kobal||Vanja Ivošević||Urša Štefan
|-
| Živa Urh||Zmanjšanje transkripcijske aktivnosti povzroči stresno pogojena jedrna kondenzacija NELF ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210210170104.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Andraž Rotar||Petja Premrl||Maj Priveršek
|-
| Urša Zevnik||FOXO3, gen povezan z dolgoživostjo, ščiti možganske matične celice pred stresom||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210219155903.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Gašper Struna||David Valte||Klara Kolenc
|-
| Nika Ferk||Formulacije in površine na osnovi biomaterialov za boj proti virusnim nalezljivim boleznim||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210209113902.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Špehar||Sofija Stevanović||Gaja Starc
|-
| Nataša Vujović||Kako se HER2 pozitivne celice raka dojk izognejo terapijam, ki vključujejo T celice||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210223135516.htm
||12.03.||15.03.||18.03.||Tinkara Butara||Klara Ažbe||Mark Loborec
|-
| Thaler Nuša Kos||Hitra evolucija litičnih genov v enoverižnih RNA bakteriofagih||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210205121236.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Trošt||Mia Kobal||Vanja Ivošević
|-
| Sara Borišek||Dieta z visoko vsebnostjo maščob lahko prekomerno aktivira destruktivni protein NOX-2||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210302075358.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Živa Urh||Andraž Rotar||Petja Premrl
|-
| Lana Bajec||||||19.03.||22.03.||25.03.||Urša Zevnik||Gašper Struna||David Valte
|-
| Leila Bohorč||Dokaz za različne mehanizme delovanja inhibitorjev vstopa filovirusov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210208134421.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nika Ferk||Pia Špehar||Sofija Stevanović
|-
| Špela Rapuš||Kako mikobakterije tvorijo membranske vezikle||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210114163907.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nataša Vujović||Tinkara Butara||Klara Ažbe
|-
| Pavletič Primož Šenica||Nov način preprečevanja širjenja malarije s gensko spremenjenimi komarji||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201103140613.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt||Mia Kobal
|-
| Ivana Vukšinić||Sekvestracija žvepla v času pomanjkanja hranil pospeši nastanek mnogoceličnega organizma||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224143527.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Ela Kovač||Živa Urh||Andraž Rotar
|-
| Zarja Weingerl||||||26.03.||29.03.||01.04.||Lana Bajec||Urša Zevnik||Gašper Struna
|-
| Teja Spruk||||||26.03.||29.03.||01.04.||Leila Bohorč||Nika Ferk||Pia Špehar
|-
| Magdalena Ilievska||||||26.03.||29.03.||01.04.||Špela Rapuš||Nataša Vujović||Tinkara Butara
|-
| Metka Rus||||||26.03.||29.03.||01.04.||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt
|-
| Pia Sotlar||Zdravljenje s sistemom za urejanje genoma, ki temelji na metodi CRISPR, uničuje rakave celice||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201118161129.htm||26.03.||29.03.||01.04.||Ivana Vukšinić||Ela Kovač||Živa Urh
|-
| Nik Vidmar||||||02.04.||05.04.||08.04.||Zarja Weingerl||Lana Bajec||Urša Zevnik
|-
| Ana Maučec||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210226103805.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Teja Spruk||Leila Bohorč||Nika Ferk
|-
| Neža Peternel||||||02.04.||05.04.||08.04.||Magdalena Ilievska||Špela Rapuš||Nataša Vujović
|-
| Zoran Džon Ivanić||Reprogramiranje za povrnitev mladostne epigenetske informacije in vida||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201202114531.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos
|-
| Pia Mencin||||||02.04.||05.04.||08.04.||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić||Ela Kovač
|-
| Marko Kovačić||Vpliv avtofagije na prilagajanje celic drugačnim okoljskim razmeram||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201210112157.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Nik Vidmar||Zarja Weingerl||Lana Bajec
|-
| Karidia Kolbl||||||09.04.||12.04.||15.04.||Ana Maučec||Teja Spruk||Leila Bohorč
|-
| Klara Razboršek||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201111122815.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Neža Peternel||Magdalena Ilievska||Sara Borišek
|-
| Katja Resnik||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201022151749.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica
|-
| Simona Kocheva||||||09.04.||12.04.||15.04.||Pia Mencin||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić
|-
| Miha Razdevšek||Epigenetske spremembe povezane z Alzheimerjevo boleznijo||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200928152907.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Marko Kovačić||Nik Vidmar||Zarja Weingerl
|-
| Janja Bohte||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210305123802.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Karidia Kolbl||Ana Maučec||Teja Spruk
|-
| Tea Amidović||||||16.04.||19.04.||22.04.||Klara Razboršek||Neža Peternel||Magdalena Ilievska
|-
| Patricija Kolander||||||16.04.||19.04.||22.04.||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus
|-
| Lev Jošt||||||16.04.||19.04.||22.04.||Simona Kocheva||Pia Mencin||Pia Sotlar
|-
| Tina Zajec||||||30.04.||03.05.||06.05.||Miha Razdevšek||Marko Kovačić||Nik Vidmar
|-
| Tina Urh||||||30.04.||03.05.||06.05.||Janja Bohte||Karidia Kolbl||Ana Maučec
|-
| Žan Žnidar||||||30.04.||03.05.||06.05.||Tea Amidović||Klara Razboršek||Neža Peternel
|-
| Boštjan Kramberger||||https://www.nature.com/articles/s41467-021-21185-5?fbclid=IwAR2jbjZ3amUYlXu2j8l94OQTS7ram6kTx9ZRekmN6ncmNCUyjsRuV3DF0mk||30.04.||03.05.||06.05.||Patricija Kolander||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić
|-
| Nuša Brdnik||||||30.04.||03.05.||06.05.||Lev Jošt||Simona Kocheva||Pia Mencin
|-
| Ema Kavčič||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Zajec||Miha Razdevšek||Marko Kovačić
|-
| Urša Štefan||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Urh||Janja Bohte||Karidia Kolbl
|-
| Maj Priveršek||||||07.05.||10.05.||13.05.||Žan Žnidar||Tea Amidović||Klara Razboršek
|-
| Klara Kolenc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander||Katja Resnik
|-
| Gaja Starc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Nuša Brdnik||Lev Jošt||Simona Kocheva
|-
| Mark Loborec||||||14.05.||17.05.||20.05.||Ema Kavčič||Tina Zajec||Miha Razdevšek
|-
| Vanja Ivošević||||||14.05.||17.05.||20.05.||Urša Štefan||Tina Urh||Janja Bohte
|-
| Petja Premrl||||||14.05.||17.05.||20.05.||Maj Priveršek||Žan Žnidar||Tea Amidović
|-
| David Valte||||||14.05.||17.05.||20.05.||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander
|-
| Sofija Stevanović||||||14.05.||17.05.||20.05.||Gaja Starc||Nuša Brdnik||Lev Jošt
|-
| Klara Ažbe||||||21.05.||24.05.||27.05.||Mark Loborec||Ema Kavčič||Tina Zajec
|-
| Mia Kobal||||||21.05.||24.05.||27.05.||Vanja Ivošević||Urša Štefan||Tina Urh
|-
| Andraž Rotar||||||21.05.||24.05.||27.05.||Petja Premrl||Maj Priveršek||Žan Žnidar
|-
| Ela Kovač||||||21.05.||24.05.||27.05.||Sara Borišek||Špela Rapuš||Tinkara Butara
|-}

==Naloga==
* samostojno pripraviti seminar, katerega tema je novica iz področja biokemije na portalu [http://www.sciencedaily.com ScienceDaily], ki je bila objavljena kasneje kot 1. avgusta 2020. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka za seminar uporabite še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* članke na temo lahko iščete [https://scholar.google.com/ z Google učenjakom].
* naslov izbrane teme in povezavo do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo
* [[TBK2021 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1-2 sliki. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
*Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji//bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 10 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni. Prvi recenzent vodi predstavitve in razpravo ter skrbi za to, da vse poteka v zastavljenih časovnih okvirih.
* Predstavitvi sledi razprava do 5 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate poimenujete po spodnjih pravilih. Ne uporabljajte ČŽŠčžš!
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2021_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2021_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2021_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2021_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2021_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2021_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_clanek.pdf

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://docs.google.com/forms/d/1Hdg2OHCyG24qwLTnFt09yZTng46RIwaIiUqnKOdsJxQ/viewform recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar tako, da odda svoje [https://docs.google.com/forms/d/1VvE-jaKikfiDO5Gdybqgp9mf_0uJZfBbIK8PLXKDaS0/viewform mnenje] najkasneje v enem tednu po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Faktor vpliva==
Faktor vpliva (angl. impact factor) neke revije pove, kolikokrat so bili v poprečju citirani članki v tej reviji v dveh letih skupaj pred objavo tega faktorja. Faktorje vpliva za posamezno revijo lahko najdete v [http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?command=CONNECT&base=JCR COBISS-u]. V polje "Naslov revije" vnesite ime revije za katero želite izvedeti faktor vpliva in pritisnite na gumb POIŠČI. V skrajnem desnem stolpcu se bodo izpisali faktorji vpliva za revije, ki ustrezajo vašim iskalnim kriterijem. Zadetkov za posamezno revijo je več zato, ker so navedeni faktorji vpliva za posamezno leto. Za tekoče leto faktorji vpliva še niso objavljeni, zato se orientirajte po faktorjih vpliva zadnjih par let. Če faktorja vpliva za vašo izbrano revijo ne najdete v bazi COBISS, potem izberite članek iz kakšne druge revije.

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same. Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. '''Citiranje knjig:''' Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.). '''Citiranje člankov:''' Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.Revija Science uporablja skrajšani zapis: C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). '''Citiranje spletnih virov:''' Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

Temelji biokemije 2023 - seminar

2021-03-08T11:52:25Z

Primož Šenica Pavletič:

[http://www.example.com link title]= Temelji biokemije- seminar =

Seminarje vodi prof. dr. Brigita Lenarčič. Seminarji so obvezni.

Ocena seminarjev (6-10) predstavlja enako število odstotkov, ki se prišteje h končni pisni oceni izpita.
Stran na strežniku s seminarskimi nalogami je zaščitena.
Uporabniško ime je: tbk, password pa: samozame## "##" sta dve številki, ki ju izveste na predavanjih.
Tudi za urejanje Wiki strani potrebujete geslo, ki se od zgornjega razlikuje. Postopek pridobitve Wiki uporabniškega imena in gesla je opisan [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Main_Page tukaj].

== Seznam seminarjev ==

{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Povezava'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
|-
| Anna Scott||Moj naslov v slovenščini||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190214100038.htm||05.03.||08.03.||11.03.||r1||r2||r3
|-
| Gašper Struna||Kako sistem toksin-antitoksin vpliva na odpornost bakterij na antibiotike ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210201144911.htm||05.03.||08.03.||11.03.||David Valte||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger
|-
| Pia Špehar||Mehanizem delovanja proteina omogoča odpornost na zdravila proti raku||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201229080253.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Sofija Stevanović||Gaja Starc||Nuša Brdnik
|-
| Tinkara Butara||Kako rastline zaznajo napad herbivorov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210216133437.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Klara Ažbe||Mark Loborec||Ema Kavčič
|-
| Pia Trošt||Barvna povezava v sposobnosti korale, da preživi višje temperature||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210221154616.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Mia Kobal||Vanja Ivošević||Urša Štefan
|-
| Živa Urh||Zmanjšanje transkripcijske aktivnosti povzroči stresno pogojena jedrna kondenzacija NELF ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210210170104.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Andraž Rotar||Petja Premrl||Maj Priveršek
|-
| Urša Zevnik||Gen za dolgoživost ščiti možganske matične celice pred stresom||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210219155903.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Gašper Struna||David Valte||Klara Kolenc
|-
| Nika Ferk||Formulacije in površine na osnovi biomaterialov za boj proti virusnim nalezljivim boleznim||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210209113902.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Špehar||Sofija Stevanović||Gaja Starc
|-
| Nataša Vujović||Nov mehanizem odpornosti celica raka dojke HER2 na T-celična bispecifična protitelesa in CAR-T||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210223135516.htm
||12.03.||15.03.||18.03.||Tinkara Butara||Klara Ažbe||Mark Loborec
|-
| Thaler Nuša Kos||Hitra evolucija litičnih genov v enoverižnih RNA bakteriofagih||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210205121236.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Trošt||Mia Kobal||Vanja Ivošević
|-
| Sara Borišek||Dieta z visoko vsebnostjo maščob lahko prekomerno aktivira destruktivni protein NOX2||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210302075358.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Živa Urh||Andraž Rotar||Petja Premrl
|-
| Lana Bajec||||||19.03.||22.03.||25.03.||Urša Zevnik||Gašper Struna||David Valte
|-
| Leila Bohorč||Dokaz za različne mehanizme delovanja inhibitorjev vstopa filovirusov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210208134421.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nika Ferk||Pia Špehar||Sofija Stevanović
|-
| Špela Rapuš||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210114163907.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nataša Vujović||Tinkara Butara||Klara Ažbe
|-
| Pavletič Primož Šenica||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201103140613.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt||Mia Kobal
|-
| Ivana Vukšinić||Vpliv metabolizma žvepla na razvoj mnogoceličnih organizmov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224143527.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Ela Kovač||Živa Urh||Andraž Rotar
|-
| Zarja Weingerl||||||26.03.||29.03.||01.04.||Lana Bajec||Urša Zevnik||Gašper Struna
|-
| Teja Spruk||||||26.03.||29.03.||01.04.||Leila Bohorč||Nika Ferk||Pia Špehar
|-
| Magdalena Ilievska||||||26.03.||29.03.||01.04.||Špela Rapuš||Nataša Vujović||Tinkara Butara
|-
| Metka Rus||||||26.03.||29.03.||01.04.||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt
|-
| Pia Sotlar||Zdravljenje s sistemom za urejanje genoma, ki temelji na metodi CRISPR, uničuje rakave celice||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201118161129.htm||26.03.||29.03.||01.04.||Ivana Vukšinić||Ela Kovač||Živa Urh
|-
| Nik Vidmar||||||02.04.||05.04.||08.04.||Zarja Weingerl||Lana Bajec||Urša Zevnik
|-
| Ana Maučec||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210226103805.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Teja Spruk||Leila Bohorč||Nika Ferk
|-
| Neža Peternel||||||02.04.||05.04.||08.04.||Magdalena Ilievska||Špela Rapuš||Nataša Vujović
|-
| Zoran Džon Ivanić||Reprogramiranje za povrnitev mladostne epigenetske informacije in povrnitev vida||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201202114531.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos
|-
| Pia Mencin||||||02.04.||05.04.||08.04.||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić||Ela Kovač
|-
| Marko Kovačić||Vpliv avtofagije na prilagajanje celic drugačnim okoljskim razmeram||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201210112157.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Nik Vidmar||Zarja Weingerl||Lana Bajec
|-
| Karidia Kolbl||||||09.04.||12.04.||15.04.||Ana Maučec||Teja Spruk||Leila Bohorč
|-
| Klara Razboršek||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201111122815.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Neža Peternel||Magdalena Ilievska||Sara Borišek
|-
| Katja Resnik||||||09.04.||12.04.||15.04.||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica
|-
| Simona Kocheva||||||09.04.||12.04.||15.04.||Pia Mencin||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić
|-
| Miha Razdevšek||Epigenetske spremembe povezane z Alzheimerjevo boleznijo||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200928152907.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Marko Kovačić||Nik Vidmar||Zarja Weingerl
|-
| Janja Bohte||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210305123802.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Karidia Kolbl||Ana Maučec||Teja Spruk
|-
| Tea Amidović||||||16.04.||19.04.||22.04.||Klara Razboršek||Neža Peternel||Magdalena Ilievska
|-
| Patricija Kolander||||||16.04.||19.04.||22.04.||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus
|-
| Lev Jošt||||||16.04.||19.04.||22.04.||Simona Kocheva||Pia Mencin||Pia Sotlar
|-
| Tina Zajec||||||30.04.||03.05.||06.05.||Miha Razdevšek||Marko Kovačić||Nik Vidmar
|-
| Tina Urh||||||30.04.||03.05.||06.05.||Janja Bohte||Karidia Kolbl||Ana Maučec
|-
| Žan Žnidar||||||30.04.||03.05.||06.05.||Tea Amidović||Klara Razboršek||Neža Peternel
|-
| Boštjan Kramberger||||https://www.nature.com/articles/s41467-021-21185-5?fbclid=IwAR2jbjZ3amUYlXu2j8l94OQTS7ram6kTx9ZRekmN6ncmNCUyjsRuV3DF0mk||30.04.||03.05.||06.05.||Patricija Kolander||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić
|-
| Nuša Brdnik||||||30.04.||03.05.||06.05.||Lev Jošt||Simona Kocheva||Pia Mencin
|-
| Ema Kavčič||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Zajec||Miha Razdevšek||Marko Kovačić
|-
| Urša Štefan||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Urh||Janja Bohte||Karidia Kolbl
|-
| Maj Priveršek||||||07.05.||10.05.||13.05.||Žan Žnidar||Tea Amidović||Klara Razboršek
|-
| Klara Kolenc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander||Katja Resnik
|-
| Gaja Starc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Nuša Brdnik||Lev Jošt||Simona Kocheva
|-
| Mark Loborec||||||14.05.||17.05.||20.05.||Ema Kavčič||Tina Zajec||Miha Razdevšek
|-
| Vanja Ivošević||||||14.05.||17.05.||20.05.||Urša Štefan||Tina Urh||Janja Bohte
|-
| Petja Premrl||||||14.05.||17.05.||20.05.||Maj Priveršek||Žan Žnidar||Tea Amidović
|-
| David Valte||||||14.05.||17.05.||20.05.||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander
|-
| Sofija Stevanović||||||14.05.||17.05.||20.05.||Gaja Starc||Nuša Brdnik||Lev Jošt
|-
| Klara Ažbe||||||21.05.||24.05.||27.05.||Mark Loborec||Ema Kavčič||Tina Zajec
|-
| Mia Kobal||||||21.05.||24.05.||27.05.||Vanja Ivošević||Urša Štefan||Tina Urh
|-
| Andraž Rotar||||||21.05.||24.05.||27.05.||Petja Premrl||Maj Priveršek||Žan Žnidar
|-
| Ela Kovač||||||21.05.||24.05.||27.05.||Sara Borišek||Špela Rapuš||Tinkara Butara
|-}

==Naloga==
* samostojno pripraviti seminar, katerega tema je novica iz področja biokemije na portalu [http://www.sciencedaily.com ScienceDaily], ki je bila objavljena kasneje kot 1. avgusta 2020. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka za seminar uporabite še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* članke na temo lahko iščete [https://scholar.google.com/ z Google učenjakom].
* naslov izbrane teme in povezavo do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo
* [[TBK2021 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1-2 sliki. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
*Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji//bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 10 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni. Prvi recenzent vodi predstavitve in razpravo ter skrbi za to, da vse poteka v zastavljenih časovnih okvirih.
* Predstavitvi sledi razprava do 5 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate poimenujete po spodnjih pravilih. Ne uporabljajte ČŽŠčžš!
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2021_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2021_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2021_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2021_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2021_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2021_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_clanek.pdf

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://docs.google.com/forms/d/1Hdg2OHCyG24qwLTnFt09yZTng46RIwaIiUqnKOdsJxQ/viewform recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar tako, da odda svoje [https://docs.google.com/forms/d/1VvE-jaKikfiDO5Gdybqgp9mf_0uJZfBbIK8PLXKDaS0/viewform mnenje] najkasneje v enem tednu po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Faktor vpliva==
Faktor vpliva (angl. impact factor) neke revije pove, kolikokrat so bili v poprečju citirani članki v tej reviji v dveh letih skupaj pred objavo tega faktorja. Faktorje vpliva za posamezno revijo lahko najdete v [http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?command=CONNECT&base=JCR COBISS-u]. V polje "Naslov revije" vnesite ime revije za katero želite izvedeti faktor vpliva in pritisnite na gumb POIŠČI. V skrajnem desnem stolpcu se bodo izpisali faktorji vpliva za revije, ki ustrezajo vašim iskalnim kriterijem. Zadetkov za posamezno revijo je več zato, ker so navedeni faktorji vpliva za posamezno leto. Za tekoče leto faktorji vpliva še niso objavljeni, zato se orientirajte po faktorjih vpliva zadnjih par let. Če faktorja vpliva za vašo izbrano revijo ne najdete v bazi COBISS, potem izberite članek iz kakšne druge revije.

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same. Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. '''Citiranje knjig:''' Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.). '''Citiranje člankov:''' Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.Revija Science uporablja skrajšani zapis: C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). '''Citiranje spletnih virov:''' Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

Temelji biokemije 2023 - seminar

2021-03-08T11:51:08Z

Primož Šenica Pavletič:

[http://www.example.com link title]= Temelji biokemije- seminar =

Seminarje vodi prof. dr. Brigita Lenarčič. Seminarji so obvezni.

Ocena seminarjev (6-10) predstavlja enako število odstotkov, ki se prišteje h končni pisni oceni izpita.
Stran na strežniku s seminarskimi nalogami je zaščitena.
Uporabniško ime je: tbk, password pa: samozame## "##" sta dve številki, ki ju izveste na predavanjih.
Tudi za urejanje Wiki strani potrebujete geslo, ki se od zgornjega razlikuje. Postopek pridobitve Wiki uporabniškega imena in gesla je opisan [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Main_Page tukaj].

== Seznam seminarjev ==

{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Povezava'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
|-
| Anna Scott||Moj naslov v slovenščini||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190214100038.htm||05.03.||08.03.||11.03.||r1||r2||r3
|-
| Gašper Struna||Kako sistem toksin-antitoksin vpliva na odpornost bakterij na antibiotike ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210201144911.htm||05.03.||08.03.||11.03.||David Valte||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger
|-
| Pia Špehar||Mehanizem delovanja proteina omogoča odpornost na zdravila proti raku||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201229080253.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Sofija Stevanović||Gaja Starc||Nuša Brdnik
|-
| Tinkara Butara||Kako rastline zaznajo napad herbivorov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210216133437.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Klara Ažbe||Mark Loborec||Ema Kavčič
|-
| Pia Trošt||Barvna povezava v sposobnosti korale, da preživi višje temperature||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210221154616.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Mia Kobal||Vanja Ivošević||Urša Štefan
|-
| Živa Urh||Zmanjšanje transkripcijske aktivnosti povzroči stresno pogojena jedrna kondenzacija NELF ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210210170104.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Andraž Rotar||Petja Premrl||Maj Priveršek
|-
| Urša Zevnik||Gen za dolgoživost ščiti možganske matične celice pred stresom||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210219155903.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Gašper Struna||David Valte||Klara Kolenc
|-
| Nika Ferk||Formulacije in površine na osnovi biomaterialov za boj proti virusnim nalezljivim boleznim||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210209113902.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Špehar||Sofija Stevanović||Gaja Starc
|-
| Nataša Vujović||Nov mehanizem odpornosti celica raka dojke HER2 na T-celična bispecifična protitelesa in CAR-T||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210223135516.htm
||12.03.||15.03.||18.03.||Tinkara Butara||Klara Ažbe||Mark Loborec
|-
| Thaler Nuša Kos||Hitra evolucija litičnih genov v enoverižnih RNA bakteriofagih||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210205121236.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Trošt||Mia Kobal||Vanja Ivošević
|-
| Sara Borišek||Dieta z visoko vsebnostjo maščob lahko prekomerno aktivira destruktivni protein NOX2||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210302075358.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Živa Urh||Andraž Rotar||Petja Premrl
|-
| Lana Bajec||||||19.03.||22.03.||25.03.||Urša Zevnik||Gašper Struna||David Valte
|-
| Leila Bohorč||Dokaz za različne mehanizme delovanja inhibitorjev vstopa filovirusov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210208134421.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nika Ferk||Pia Špehar||Sofija Stevanović
|-
| Špela Rapuš||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210114163907.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nataša Vujović||Tinkara Butara||Klara Ažbe
|-
| Pavletič Primož Šenica|||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201103140613.htm|19.03.||22.03.||25.03.||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt||Mia Kobal
|-
| Ivana Vukšinić||Vpliv metabolizma žvepla na razvoj mnogoceličnih organizmov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224143527.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Ela Kovač||Živa Urh||Andraž Rotar
|-
| Zarja Weingerl||||||26.03.||29.03.||01.04.||Lana Bajec||Urša Zevnik||Gašper Struna
|-
| Teja Spruk||||||26.03.||29.03.||01.04.||Leila Bohorč||Nika Ferk||Pia Špehar
|-
| Magdalena Ilievska||||||26.03.||29.03.||01.04.||Špela Rapuš||Nataša Vujović||Tinkara Butara
|-
| Metka Rus||||||26.03.||29.03.||01.04.||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt
|-
| Pia Sotlar||Zdravljenje s sistemom za urejanje genoma, ki temelji na metodi CRISPR, uničuje rakave celice||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201118161129.htm||26.03.||29.03.||01.04.||Ivana Vukšinić||Ela Kovač||Živa Urh
|-
| Nik Vidmar||||||02.04.||05.04.||08.04.||Zarja Weingerl||Lana Bajec||Urša Zevnik
|-
| Ana Maučec||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210226103805.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Teja Spruk||Leila Bohorč||Nika Ferk
|-
| Neža Peternel||||||02.04.||05.04.||08.04.||Magdalena Ilievska||Špela Rapuš||Nataša Vujović
|-
| Zoran Džon Ivanić||Reprogramiranje za povrnitev mladostne epigenetske informacije in povrnitev vida||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201202114531.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos
|-
| Pia Mencin||||||02.04.||05.04.||08.04.||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić||Ela Kovač
|-
| Marko Kovačić||Vpliv avtofagije na prilagajanje celic drugačnim okoljskim razmeram||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201210112157.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Nik Vidmar||Zarja Weingerl||Lana Bajec
|-
| Karidia Kolbl||||||09.04.||12.04.||15.04.||Ana Maučec||Teja Spruk||Leila Bohorč
|-
| Klara Razboršek||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201111122815.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Neža Peternel||Magdalena Ilievska||Sara Borišek
|-
| Katja Resnik||||||09.04.||12.04.||15.04.||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica
|-
| Simona Kocheva||||||09.04.||12.04.||15.04.||Pia Mencin||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić
|-
| Miha Razdevšek||Epigenetske spremembe povezane z Alzheimerjevo boleznijo||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200928152907.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Marko Kovačić||Nik Vidmar||Zarja Weingerl
|-
| Janja Bohte||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210305123802.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Karidia Kolbl||Ana Maučec||Teja Spruk
|-
| Tea Amidović||||||16.04.||19.04.||22.04.||Klara Razboršek||Neža Peternel||Magdalena Ilievska
|-
| Patricija Kolander||||||16.04.||19.04.||22.04.||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus
|-
| Lev Jošt||||||16.04.||19.04.||22.04.||Simona Kocheva||Pia Mencin||Pia Sotlar
|-
| Tina Zajec||||||30.04.||03.05.||06.05.||Miha Razdevšek||Marko Kovačić||Nik Vidmar
|-
| Tina Urh||||||30.04.||03.05.||06.05.||Janja Bohte||Karidia Kolbl||Ana Maučec
|-
| Žan Žnidar||||||30.04.||03.05.||06.05.||Tea Amidović||Klara Razboršek||Neža Peternel
|-
| Boštjan Kramberger||||https://www.nature.com/articles/s41467-021-21185-5?fbclid=IwAR2jbjZ3amUYlXu2j8l94OQTS7ram6kTx9ZRekmN6ncmNCUyjsRuV3DF0mk||30.04.||03.05.||06.05.||Patricija Kolander||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić
|-
| Nuša Brdnik||||||30.04.||03.05.||06.05.||Lev Jošt||Simona Kocheva||Pia Mencin
|-
| Ema Kavčič||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Zajec||Miha Razdevšek||Marko Kovačić
|-
| Urša Štefan||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Urh||Janja Bohte||Karidia Kolbl
|-
| Maj Priveršek||||||07.05.||10.05.||13.05.||Žan Žnidar||Tea Amidović||Klara Razboršek
|-
| Klara Kolenc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander||Katja Resnik
|-
| Gaja Starc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Nuša Brdnik||Lev Jošt||Simona Kocheva
|-
| Mark Loborec||||||14.05.||17.05.||20.05.||Ema Kavčič||Tina Zajec||Miha Razdevšek
|-
| Vanja Ivošević||||||14.05.||17.05.||20.05.||Urša Štefan||Tina Urh||Janja Bohte
|-
| Petja Premrl||||||14.05.||17.05.||20.05.||Maj Priveršek||Žan Žnidar||Tea Amidović
|-
| David Valte||||||14.05.||17.05.||20.05.||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander
|-
| Sofija Stevanović||||||14.05.||17.05.||20.05.||Gaja Starc||Nuša Brdnik||Lev Jošt
|-
| Klara Ažbe||||||21.05.||24.05.||27.05.||Mark Loborec||Ema Kavčič||Tina Zajec
|-
| Mia Kobal||||||21.05.||24.05.||27.05.||Vanja Ivošević||Urša Štefan||Tina Urh
|-
| Andraž Rotar||||||21.05.||24.05.||27.05.||Petja Premrl||Maj Priveršek||Žan Žnidar
|-
| Ela Kovač||||||21.05.||24.05.||27.05.||Sara Borišek||Špela Rapuš||Tinkara Butara
|-}

==Naloga==
* samostojno pripraviti seminar, katerega tema je novica iz področja biokemije na portalu [http://www.sciencedaily.com ScienceDaily], ki je bila objavljena kasneje kot 1. avgusta 2020. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka za seminar uporabite še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* članke na temo lahko iščete [https://scholar.google.com/ z Google učenjakom].
* naslov izbrane teme in povezavo do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo
* [[TBK2021 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1-2 sliki. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
*Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji//bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 10 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni. Prvi recenzent vodi predstavitve in razpravo ter skrbi za to, da vse poteka v zastavljenih časovnih okvirih.
* Predstavitvi sledi razprava do 5 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate poimenujete po spodnjih pravilih. Ne uporabljajte ČŽŠčžš!
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2021_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2021_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2021_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2021_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2021_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2021_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_clanek.pdf

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://docs.google.com/forms/d/1Hdg2OHCyG24qwLTnFt09yZTng46RIwaIiUqnKOdsJxQ/viewform recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar tako, da odda svoje [https://docs.google.com/forms/d/1VvE-jaKikfiDO5Gdybqgp9mf_0uJZfBbIK8PLXKDaS0/viewform mnenje] najkasneje v enem tednu po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Faktor vpliva==
Faktor vpliva (angl. impact factor) neke revije pove, kolikokrat so bili v poprečju citirani članki v tej reviji v dveh letih skupaj pred objavo tega faktorja. Faktorje vpliva za posamezno revijo lahko najdete v [http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?command=CONNECT&base=JCR COBISS-u]. V polje "Naslov revije" vnesite ime revije za katero želite izvedeti faktor vpliva in pritisnite na gumb POIŠČI. V skrajnem desnem stolpcu se bodo izpisali faktorji vpliva za revije, ki ustrezajo vašim iskalnim kriterijem. Zadetkov za posamezno revijo je več zato, ker so navedeni faktorji vpliva za posamezno leto. Za tekoče leto faktorji vpliva še niso objavljeni, zato se orientirajte po faktorjih vpliva zadnjih par let. Če faktorja vpliva za vašo izbrano revijo ne najdete v bazi COBISS, potem izberite članek iz kakšne druge revije.

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same. Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. '''Citiranje knjig:''' Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.). '''Citiranje člankov:''' Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.Revija Science uporablja skrajšani zapis: C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). '''Citiranje spletnih virov:''' Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

Temelji biokemije 2023 - seminar

2021-03-08T10:44:54Z

Primož Šenica Pavletič:

[http://www.example.com link title]= Temelji biokemije- seminar =

Seminarje vodi prof. dr. Brigita Lenarčič. Seminarji so obvezni.

Ocena seminarjev (6-10) predstavlja enako število odstotkov, ki se prišteje h končni pisni oceni izpita.
Stran na strežniku s seminarskimi nalogami je zaščitena.
Uporabniško ime je: tbk, password pa: samozame## "##" sta dve številki, ki ju izveste na predavanjih.
Tudi za urejanje Wiki strani potrebujete geslo, ki se od zgornjega razlikuje. Postopek pridobitve Wiki uporabniškega imena in gesla je opisan [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Main_Page tukaj].

== Seznam seminarjev ==

{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Povezava'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
|-
| Anna Scott||Moj naslov v slovenščini||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190214100038.htm||05.03.||08.03.||11.03.||r1||r2||r3
|-
| Gašper Struna||Kako sistem toksin-antitoksin vpliva na odpornost bakterij na antibiotike ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210201144911.htm||05.03.||08.03.||11.03.||David Valte||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger
|-
| Pia Špehar||Mehanizem delovanja proteina omogoča odpornost na zdravila proti raku||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201229080253.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Sofija Stevanović||Gaja Starc||Nuša Brdnik
|-
| Tinkara Butara||Kako rastline zaznajo napad herbivorov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210216133437.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Klara Ažbe||Mark Loborec||Ema Kavčič
|-
| Pia Trošt||Barvna povezava v sposobnosti korale, da preživi višje temperature||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210221154616.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Mia Kobal||Vanja Ivošević||Urša Štefan
|-
| Živa Urh||Zmanjšanje transkripcijske aktivnosti povzroči stresno pogojena jedrna kondenzacija NELF ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210210170104.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Andraž Rotar||Petja Premrl||Maj Priveršek
|-
| Urša Zevnik||Gen za dolgoživost ščiti možganske matične celice pred stresom||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210219155903.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Gašper Struna||David Valte||Klara Kolenc
|-
| Nika Ferk||Formulacije in površine na osnovi biomaterialov za boj proti virusnim nalezljivim boleznim||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210209113902.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Špehar||Sofija Stevanović||Gaja Starc
|-
| Nataša Vujović||Nov mehanizem odpornosti celica raka dojke HER2 na T-celična bispecifična protitelesa in CAR-T||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210223135516.htm
||12.03.||15.03.||18.03.||Tinkara Butara||Klara Ažbe||Mark Loborec
|-
| Thaler Nuša Kos||Hitra evolucija litičnih genov v enoverižnih RNA bakteriofagih||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210205121236.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Trošt||Mia Kobal||Vanja Ivošević
|-
| Sara Borišek||Dieta z visoko vsebnostjo maščob lahko prekomerno aktivira destruktivni protein NOX2||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210302075358.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Živa Urh||Andraž Rotar||Petja Premrl
|-
| Lana Bajec||||||19.03.||22.03.||25.03.||Urša Zevnik||Gašper Struna||David Valte
|-
| Leila Bohorč||Dokaz za različne mehanizme delovanja inhibitorjev vstopa filovirusov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210208134421.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nika Ferk||Pia Špehar||Sofija Stevanović
|-
| Špela Rapuš||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210114163907.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nataša Vujović||Tinkara Butara||Klara Ažbe
|-
| Pavletič Primož Šenica||||||19.03.||22.03.||25.03.||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt||Mia Kobal
|-
| Ivana Vukšinić||Vpliv metabolizma žvepla na razvoj mnogoceličnih organizmov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224143527.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Ela Kovač||Živa Urh||Andraž Rotar
|-
| Zarja Weingerl||||||26.03.||29.03.||01.04.||Lana Bajec||Urša Zevnik||Gašper Struna
|-
| Teja Spruk||||||26.03.||29.03.||01.04.||Leila Bohorč||Nika Ferk||Pia Špehar
|-
| Magdalena Ilievska||||||26.03.||29.03.||01.04.||Špela Rapuš||Nataša Vujović||Tinkara Butara
|-
| Metka Rus||||||26.03.||29.03.||01.04.||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt
|-
| Pia Sotlar||Zdravljenje s sistemom za urejanje genoma, ki temelji na metodi CRISPR, uničuje rakave celice||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201118161129.htm||26.03.||29.03.||01.04.||Ivana Vukšinić||Ela Kovač||Živa Urh
|-
| Nik Vidmar||||||02.04.||05.04.||08.04.||Zarja Weingerl||Lana Bajec||Urša Zevnik
|-
| Ana Maučec||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210226103805.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Teja Spruk||Leila Bohorč||Nika Ferk
|-
| Neža Peternel||||||02.04.||05.04.||08.04.||Magdalena Ilievska||Špela Rapuš||Nataša Vujović
|-
| Zoran Džon Ivanić||Reprogramiranje za povrnitev mladostne epigenetske informacije in povrnitev vida||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201202114531.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos
|-
| Pia Mencin||||||02.04.||05.04.||08.04.||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić||Ela Kovač
|-
| Marko Kovačić||Vpliv avtofagije na prilagajanje celic drugačnim okoljskim razmeram||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201210112157.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Nik Vidmar||Zarja Weingerl||Lana Bajec
|-
| Karidia Kolbl||||||09.04.||12.04.||15.04.||Ana Maučec||Teja Spruk||Leila Bohorč
|-
| Klara Razboršek||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201111122815.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Neža Peternel||Magdalena Ilievska||Sara Borišek
|-
| Katja Resnik||||||09.04.||12.04.||15.04.||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica
|-
| Simona Kocheva||||||09.04.||12.04.||15.04.||Pia Mencin||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić
|-
| Miha Razdevšek||Epigenetske spremembe povezane z Alzheimerjevo boleznijo||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200928152907.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Marko Kovačić||Nik Vidmar||Zarja Weingerl
|-
| Janja Bohte||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210305123802.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Karidia Kolbl||Ana Maučec||Teja Spruk
|-
| Tea Amidović||||||16.04.||19.04.||22.04.||Klara Razboršek||Neža Peternel||Magdalena Ilievska
|-
| Patricija Kolander||||||16.04.||19.04.||22.04.||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus
|-
| Lev Jošt||||||16.04.||19.04.||22.04.||Simona Kocheva||Pia Mencin||Pia Sotlar
|-
| Tina Zajec||||||30.04.||03.05.||06.05.||Miha Razdevšek||Marko Kovačić||Nik Vidmar
|-
| Tina Urh||||||30.04.||03.05.||06.05.||Janja Bohte||Karidia Kolbl||Ana Maučec
|-
| Žan Žnidar||||||30.04.||03.05.||06.05.||Tea Amidović||Klara Razboršek||Neža Peternel
|-
| Boštjan Kramberger||||https://www.nature.com/articles/s41467-021-21185-5?fbclid=IwAR2jbjZ3amUYlXu2j8l94OQTS7ram6kTx9ZRekmN6ncmNCUyjsRuV3DF0mk||30.04.||03.05.||06.05.||Patricija Kolander||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić
|-
| Nuša Brdnik||||||30.04.||03.05.||06.05.||Lev Jošt||Simona Kocheva||Pia Mencin
|-
| Ema Kavčič||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Zajec||Miha Razdevšek||Marko Kovačić
|-
| Urša Štefan||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Urh||Janja Bohte||Karidia Kolbl
|-
| Maj Priveršek||||||07.05.||10.05.||13.05.||Žan Žnidar||Tea Amidović||Klara Razboršek
|-
| Klara Kolenc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander||Katja Resnik
|-
| Gaja Starc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Nuša Brdnik||Lev Jošt||Simona Kocheva
|-
| Mark Loborec||||||14.05.||17.05.||20.05.||Ema Kavčič||Tina Zajec||Miha Razdevšek
|-
| Vanja Ivošević||||||14.05.||17.05.||20.05.||Urša Štefan||Tina Urh||Janja Bohte
|-
| Petja Premrl||||||14.05.||17.05.||20.05.||Maj Priveršek||Žan Žnidar||Tea Amidović
|-
| David Valte||||||14.05.||17.05.||20.05.||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander
|-
| Sofija Stevanović||||||14.05.||17.05.||20.05.||Gaja Starc||Nuša Brdnik||Lev Jošt
|-
| Klara Ažbe||||||21.05.||24.05.||27.05.||Mark Loborec||Ema Kavčič||Tina Zajec
|-
| Mia Kobal||||||21.05.||24.05.||27.05.||Vanja Ivošević||Urša Štefan||Tina Urh
|-
| Andraž Rotar||||||21.05.||24.05.||27.05.||Petja Premrl||Maj Priveršek||Žan Žnidar
|-
| Ela Kovač||||||21.05.||24.05.||27.05.||Sara Borišek||Špela Rapuš||Tinkara Butara
|-}

==Naloga==
* samostojno pripraviti seminar, katerega tema je novica iz področja biokemije na portalu [http://www.sciencedaily.com ScienceDaily], ki je bila objavljena kasneje kot 1. avgusta 2020. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka za seminar uporabite še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* članke na temo lahko iščete [https://scholar.google.com/ z Google učenjakom].
* naslov izbrane teme in povezavo do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo
* [[TBK2021 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1-2 sliki. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
*Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji//bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 10 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni. Prvi recenzent vodi predstavitve in razpravo ter skrbi za to, da vse poteka v zastavljenih časovnih okvirih.
* Predstavitvi sledi razprava do 5 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate poimenujete po spodnjih pravilih. Ne uporabljajte ČŽŠčžš!
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2021_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2021_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2021_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2021_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2021_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2021_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_clanek.pdf

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://docs.google.com/forms/d/1Hdg2OHCyG24qwLTnFt09yZTng46RIwaIiUqnKOdsJxQ/viewform recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar tako, da odda svoje [https://docs.google.com/forms/d/1VvE-jaKikfiDO5Gdybqgp9mf_0uJZfBbIK8PLXKDaS0/viewform mnenje] najkasneje v enem tednu po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Faktor vpliva==
Faktor vpliva (angl. impact factor) neke revije pove, kolikokrat so bili v poprečju citirani članki v tej reviji v dveh letih skupaj pred objavo tega faktorja. Faktorje vpliva za posamezno revijo lahko najdete v [http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?command=CONNECT&base=JCR COBISS-u]. V polje "Naslov revije" vnesite ime revije za katero želite izvedeti faktor vpliva in pritisnite na gumb POIŠČI. V skrajnem desnem stolpcu se bodo izpisali faktorji vpliva za revije, ki ustrezajo vašim iskalnim kriterijem. Zadetkov za posamezno revijo je več zato, ker so navedeni faktorji vpliva za posamezno leto. Za tekoče leto faktorji vpliva še niso objavljeni, zato se orientirajte po faktorjih vpliva zadnjih par let. Če faktorja vpliva za vašo izbrano revijo ne najdete v bazi COBISS, potem izberite članek iz kakšne druge revije.

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same. Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. '''Citiranje knjig:''' Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.). '''Citiranje člankov:''' Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.Revija Science uporablja skrajšani zapis: C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). '''Citiranje spletnih virov:''' Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

Temelji biokemije 2023 - seminar

2021-03-08T10:44:30Z

Primož Šenica Pavletič:

[http://www.example.com link title]= Temelji biokemije- seminar =

Seminarje vodi prof. dr. Brigita Lenarčič. Seminarji so obvezni.

Ocena seminarjev (6-10) predstavlja enako število odstotkov, ki se prišteje h končni pisni oceni izpita.
Stran na strežniku s seminarskimi nalogami je zaščitena.
Uporabniško ime je: tbk, password pa: samozame## "##" sta dve številki, ki ju izveste na predavanjih.
Tudi za urejanje Wiki strani potrebujete geslo, ki se od zgornjega razlikuje. Postopek pridobitve Wiki uporabniškega imena in gesla je opisan [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Main_Page tukaj].

== Seznam seminarjev ==

{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Povezava'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
|-
| Anna Scott||Moj naslov v slovenščini||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190214100038.htm||05.03.||08.03.||11.03.||r1||r2||r3
|-
| Gašper Struna||Kako sistem toksin-antitoksin vpliva na odpornost bakterij na antibiotike ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210201144911.htm||05.03.||08.03.||11.03.||David Valte||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger
|-
| Pia Špehar||Mehanizem delovanja proteina omogoča odpornost na zdravila proti raku||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201229080253.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Sofija Stevanović||Gaja Starc||Nuša Brdnik
|-
| Tinkara Butara||Kako rastline zaznajo napad herbivorov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210216133437.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Klara Ažbe||Mark Loborec||Ema Kavčič
|-
| Pia Trošt||Barvna povezava v sposobnosti korale, da preživi višje temperature||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210221154616.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Mia Kobal||Vanja Ivošević||Urša Štefan
|-
| Živa Urh||Zmanjšanje transkripcijske aktivnosti povzroči stresno pogojena jedrna kondenzacija NELF ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210210170104.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Andraž Rotar||Petja Premrl||Maj Priveršek
|-
| Urša Zevnik||Gen za dolgoživost ščiti možganske matične celice pred stresom||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210219155903.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Gašper Struna||David Valte||Klara Kolenc
|-
| Nika Ferk||Formulacije in površine na osnovi biomaterialov za boj proti virusnim nalezljivim boleznim||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210209113902.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Špehar||Sofija Stevanović||Gaja Starc
|-
| Nataša Vujović||Nov mehanizem odpornosti celica raka dojke HER2 na T-celična bispecifična protitelesa in CAR-T||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210223135516.htm
||12.03.||15.03.||18.03.||Tinkara Butara||Klara Ažbe||Mark Loborec
|-
| Thaler Nuša Kos||Hitra evolucija litičnih genov v enoverižnih RNA bakteriofagih||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210205121236.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Trošt||Mia Kobal||Vanja Ivošević
|-
| Sara Borišek||Dieta z visoko vsebnostjo maščob lahko prekomerno aktivira destruktivni protein NOX2||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210302075358.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Živa Urh||Andraž Rotar||Petja Premrl
|-
| Lana Bajec||||||19.03.||22.03.||25.03.||Urša Zevnik||Gašper Struna||David Valte
|-
| Leila Bohorč||Dokaz za različne mehanizme delovanja inhibitorjev vstopa filovirusov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210208134421.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nika Ferk||Pia Špehar||Sofija Stevanović
|-
| Špela Rapuš||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210114163907.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nataša Vujović||Tinkara Butara||Klara Ažbe
|-
| Pavletič Primož Šenica||||| |19.03.||22.03.||25.03.||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt||Mia Kobal
|-
| Ivana Vukšinić||Vpliv metabolizma žvepla na razvoj mnogoceličnih organizmov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224143527.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Ela Kovač||Živa Urh||Andraž Rotar
|-
| Zarja Weingerl||||||26.03.||29.03.||01.04.||Lana Bajec||Urša Zevnik||Gašper Struna
|-
| Teja Spruk||||||26.03.||29.03.||01.04.||Leila Bohorč||Nika Ferk||Pia Špehar
|-
| Magdalena Ilievska||||||26.03.||29.03.||01.04.||Špela Rapuš||Nataša Vujović||Tinkara Butara
|-
| Metka Rus||||||26.03.||29.03.||01.04.||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt
|-
| Pia Sotlar||Zdravljenje s sistemom za urejanje genoma, ki temelji na metodi CRISPR, uničuje rakave celice||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201118161129.htm||26.03.||29.03.||01.04.||Ivana Vukšinić||Ela Kovač||Živa Urh
|-
| Nik Vidmar||||||02.04.||05.04.||08.04.||Zarja Weingerl||Lana Bajec||Urša Zevnik
|-
| Ana Maučec||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210226103805.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Teja Spruk||Leila Bohorč||Nika Ferk
|-
| Neža Peternel||||||02.04.||05.04.||08.04.||Magdalena Ilievska||Špela Rapuš||Nataša Vujović
|-
| Zoran Džon Ivanić||Reprogramiranje za povrnitev mladostne epigenetske informacije in povrnitev vida||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201202114531.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos
|-
| Pia Mencin||||||02.04.||05.04.||08.04.||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić||Ela Kovač
|-
| Marko Kovačić||Vpliv avtofagije na prilagajanje celic drugačnim okoljskim razmeram||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201210112157.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Nik Vidmar||Zarja Weingerl||Lana Bajec
|-
| Karidia Kolbl||||||09.04.||12.04.||15.04.||Ana Maučec||Teja Spruk||Leila Bohorč
|-
| Klara Razboršek||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201111122815.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Neža Peternel||Magdalena Ilievska||Sara Borišek
|-
| Katja Resnik||||||09.04.||12.04.||15.04.||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica
|-
| Simona Kocheva||||||09.04.||12.04.||15.04.||Pia Mencin||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić
|-
| Miha Razdevšek||Epigenetske spremembe povezane z Alzheimerjevo boleznijo||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200928152907.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Marko Kovačić||Nik Vidmar||Zarja Weingerl
|-
| Janja Bohte||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210305123802.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Karidia Kolbl||Ana Maučec||Teja Spruk
|-
| Tea Amidović||||||16.04.||19.04.||22.04.||Klara Razboršek||Neža Peternel||Magdalena Ilievska
|-
| Patricija Kolander||||||16.04.||19.04.||22.04.||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus
|-
| Lev Jošt||||||16.04.||19.04.||22.04.||Simona Kocheva||Pia Mencin||Pia Sotlar
|-
| Tina Zajec||||||30.04.||03.05.||06.05.||Miha Razdevšek||Marko Kovačić||Nik Vidmar
|-
| Tina Urh||||||30.04.||03.05.||06.05.||Janja Bohte||Karidia Kolbl||Ana Maučec
|-
| Žan Žnidar||||||30.04.||03.05.||06.05.||Tea Amidović||Klara Razboršek||Neža Peternel
|-
| Boštjan Kramberger||||https://www.nature.com/articles/s41467-021-21185-5?fbclid=IwAR2jbjZ3amUYlXu2j8l94OQTS7ram6kTx9ZRekmN6ncmNCUyjsRuV3DF0mk||30.04.||03.05.||06.05.||Patricija Kolander||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić
|-
| Nuša Brdnik||||||30.04.||03.05.||06.05.||Lev Jošt||Simona Kocheva||Pia Mencin
|-
| Ema Kavčič||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Zajec||Miha Razdevšek||Marko Kovačić
|-
| Urša Štefan||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Urh||Janja Bohte||Karidia Kolbl
|-
| Maj Priveršek||||||07.05.||10.05.||13.05.||Žan Žnidar||Tea Amidović||Klara Razboršek
|-
| Klara Kolenc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander||Katja Resnik
|-
| Gaja Starc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Nuša Brdnik||Lev Jošt||Simona Kocheva
|-
| Mark Loborec||||||14.05.||17.05.||20.05.||Ema Kavčič||Tina Zajec||Miha Razdevšek
|-
| Vanja Ivošević||||||14.05.||17.05.||20.05.||Urša Štefan||Tina Urh||Janja Bohte
|-
| Petja Premrl||||||14.05.||17.05.||20.05.||Maj Priveršek||Žan Žnidar||Tea Amidović
|-
| David Valte||||||14.05.||17.05.||20.05.||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander
|-
| Sofija Stevanović||||||14.05.||17.05.||20.05.||Gaja Starc||Nuša Brdnik||Lev Jošt
|-
| Klara Ažbe||||||21.05.||24.05.||27.05.||Mark Loborec||Ema Kavčič||Tina Zajec
|-
| Mia Kobal||||||21.05.||24.05.||27.05.||Vanja Ivošević||Urša Štefan||Tina Urh
|-
| Andraž Rotar||||||21.05.||24.05.||27.05.||Petja Premrl||Maj Priveršek||Žan Žnidar
|-
| Ela Kovač||||||21.05.||24.05.||27.05.||Sara Borišek||Špela Rapuš||Tinkara Butara
|-}

==Naloga==
* samostojno pripraviti seminar, katerega tema je novica iz področja biokemije na portalu [http://www.sciencedaily.com ScienceDaily], ki je bila objavljena kasneje kot 1. avgusta 2020. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka za seminar uporabite še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* članke na temo lahko iščete [https://scholar.google.com/ z Google učenjakom].
* naslov izbrane teme in povezavo do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo
* [[TBK2021 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1-2 sliki. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
*Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji//bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 10 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni. Prvi recenzent vodi predstavitve in razpravo ter skrbi za to, da vse poteka v zastavljenih časovnih okvirih.
* Predstavitvi sledi razprava do 5 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate poimenujete po spodnjih pravilih. Ne uporabljajte ČŽŠčžš!
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2021_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2021_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2021_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2021_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2021_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2021_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_clanek.pdf

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://docs.google.com/forms/d/1Hdg2OHCyG24qwLTnFt09yZTng46RIwaIiUqnKOdsJxQ/viewform recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar tako, da odda svoje [https://docs.google.com/forms/d/1VvE-jaKikfiDO5Gdybqgp9mf_0uJZfBbIK8PLXKDaS0/viewform mnenje] najkasneje v enem tednu po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Faktor vpliva==
Faktor vpliva (angl. impact factor) neke revije pove, kolikokrat so bili v poprečju citirani članki v tej reviji v dveh letih skupaj pred objavo tega faktorja. Faktorje vpliva za posamezno revijo lahko najdete v [http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?command=CONNECT&base=JCR COBISS-u]. V polje "Naslov revije" vnesite ime revije za katero želite izvedeti faktor vpliva in pritisnite na gumb POIŠČI. V skrajnem desnem stolpcu se bodo izpisali faktorji vpliva za revije, ki ustrezajo vašim iskalnim kriterijem. Zadetkov za posamezno revijo je več zato, ker so navedeni faktorji vpliva za posamezno leto. Za tekoče leto faktorji vpliva še niso objavljeni, zato se orientirajte po faktorjih vpliva zadnjih par let. Če faktorja vpliva za vašo izbrano revijo ne najdete v bazi COBISS, potem izberite članek iz kakšne druge revije.

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same. Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. '''Citiranje knjig:''' Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.). '''Citiranje člankov:''' Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.Revija Science uporablja skrajšani zapis: C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). '''Citiranje spletnih virov:''' Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.