Lecture 1 amazonaws com

Report 6 Downloads 114 Views
BIOB11 Term Test #1 Material [Lecture 1­8]  Lecture 1: Chromosomes, Heredity, Meiosis and Recombination • Diploid: Both members of pair of homologous  chromosomes, found in somatic cells  • Haploid: Only one member of each pair of  homologous chromosomes, produced by meiosis • Allele: Alternative forms of the same gene

• Dominant/ Recessive Genes: ­ Homozygous dominant aka wildtype • Homologous chromosome: Paired chromosomes of  diploid cells, that are similar in structure; contains two  sister chromatids •  Bivalent/Tetrad: Formed during meiosis by junction  of two homologous pair • Recombination/ Reciprocal genetic exchange:  Genetic rearrangement of genetic material via crossing  over or formation of bivalent • Homozygous: two identical alleles of a gene • •

Heterozygous: two different alleles of a gene

Synaptonemal complex: a ladderlike series of parallel  threads holding pairing homologous chromosomes in  meiosis for recombination to occur. • Nondisjunction: the failure of one or more pairs of  homologous chromosomes or sister chromatids (X =  2N cells that split into 1N) to separate normally during  nuclear division Ł JH Taylor’s experiment: Sister chromosomes can exchange  homologous segments of DNA ­ Down Syndrome (trisomy 21): 3 copies of chrom. # 21  • Autosome: Any chrom. that is not a sex chrom.   Mendel’s Laws:  1.  Law of Segregation : Two alleles of a gene separate  from each other = gametes; half of one allele & other,  sister chromosomes held together by cohesin at its  kinetochore is separated there. 2.  Law of Independent Assortment : Different genes  separate independently. R: two diff genes • Meiosis: Part of Gametogenesis (= Gamete formation),  providing diff combos everytime    Stages of meiosis: 1. Interphase; replication of DNA 2. Prophase I: Recombination, crossing 3. Metaphase I: Line up in middle 4. Anaphase I: First division, homologs 4N > 2*2N ­ PRIMARY N.D. 5. Telophase I: Cytokinesis. 6. Prophase II / Metaphase II 7. Anaphase II: Sister chromatids disjoin, 2* 1N  ­ SECONDARY N.D. 8. Telophase II  4 haploid cells • Spermatogenesis:  ­ Spermatogonia: Creation of identical mitoses= diploid cells  ­ Which grow & mature into a primary spermatocyte, via  meiosis = 2 2nd spermatocytes

­ Meiosis con’t creating 4 haploid spermatids, which  differentiate into sperm cells. • Oogenesis: ­ Oogonia: Mitosis creates identical diploid mitoses which grow  and differentiate into a primary oocyte ­> 2nd oocyte with a polar  body ­ After fertilization the Oocyte becomes an egg.  Lecture 2: • Absorption spectrum: A plot of intensity of light  absorbed relative to its wavelength ­ DNA absorbs light in UV range, max. absorption =  260nm, used to determine DNA concentration ­ double­stranded (ds)DNA:  • De­naturation: Separation of double helix into two  strands ­ When denatured, the absorbance increases 1.5X, because  dsDNA cannot move freely while ssDNA can rotate to get  max. absorbance; DNA must be positioned at precise  location and angle for max. absorption.  • Complexity: Measure of # of unique (vs repetitive  sequences in a genome), measured by Co t½ • Hybridization: 2 complementary DNA, form together  = dsDNA • Re­naturing/ Reannealing: Reassociating two single  stranded genetic material, via spectrometry ­Two strands cannot get together, if at higher temp than m.p.  Procedure: 1) Purify DNA, to cut to avg. size of 1000­2000bp 2) Denature then allow to renature at lower temp 3) Measure % renatured by absorption ­ Time for half of molecules to renature = Co t½, Co = [ ] ­ Cot curves: Low [ ] = unique = harder to find hybrid match • In situ hybridization: Finding the original gene  location  Procedure:  1) Denature, with hot salt solution 2) Incubate in a biotinylated probe (testtube) & wash  unhybridized DNA 3) dsDNA hybrid, labeled with fluorescein called avidin to  reveal location of bound labeled DNA probe 4) Counterstain DNA to see chromosome • Centromere: the point on a chromosome by which it is  attached to a spindle fiber during cell division • Telomere: structure at the end of a chromosome ­ More than one DNA probe glowing = repetitive, many greens  fluorescent probe is merged with DNA located the end of a DNA  = location of the Telomere  Evolution of the Genome: 1) Mutation: the changing of the structure of a gene,  resulting in a variant form that may be transmitted to  subsequent generations, caused by the alteration of  single base units in DNA, or the deletion, insertion, or  rearrangement of larger sections of genes or  chromosomes. ­ Slow, single base change, selection stabilizes mutation 2) Unequal crossing over: gene duplication or deletion  event that deletes a sequence in one strand and replaces 

it with a duplication from its homologous chromosome  during meiosis ­ Leads to duplications/ deletions. Diverge from mutation/  selection, selection stabilized • Duplication:  Arise from unequal crossing­over that  occurs during meiosis between misaligned homologous  chromosomes, creating new genetic material generated • Deletion: a mutation (aberration) in which a part of a  chromosome or a sequence of DNA is missing.  Deletion is the loss of genetic material; often lethal Ł Evolution of Globins Genes; carrier of O2:  ­ 3 Exon fusion & 2 introns, Duplication (2 with extra globin  gene), Divergence bc of mutation, separation of genes, with fake  gene remains (pseudogenes)  • Gene Family: A set of several similar genes, formed by  duplication of a single original gene ­ DNA is doubled stranded, anti parallel helixed and a  polynucleotide chain, where complementary base (equal amount  of each) pairing via H­bonds: A­T (2 Hbonds) & G­C (3  HBonds) ­ 3.5 picograms (10­12) = 3.2 billion base pairs ­ 22 autosomes & XY chromosomes, haploid size = 3 * 10 9 bp ­ 25,000 genes of avg. size 1.5kbp, 1.5% is protein encoding  while rest of the genome is repetitive. Lecture 3: • Karyotype: an organized profile of a person's  chromosomes • Inversion: A chromosomal aberration when a  chromosome is broken in two places, the centre  segment is then incorporated in chromosome in reverse  order, at the ends of a transposon • Transposition: Ability of genes to change position on  chromosomes, a transposable element is removed  from one site and inserted into a second site on  chromosome = DNA instability, affect gene expression  Ł McClintock Corn, Nobel 1983 ­ C Gene controlling maize kernel colour, purple is normal ­ If transposon (= disrupts gene function) jumps out early in  kernel development then kernels are mostly purple, if late then  colorless kernels with small purple parts (most cell division  already occurs) • Transposon: DNA segment capable of moving from  one place to another in genome • Genome: Complete set of genes/ genetic material in  cell/ organism  • Retrotransposon: Transposable elements req. reverse  transcriptase for movement in genome • Reverse transcriptase: An RNA dependent DNA  polymerase, Using RNA as a template to synthesize  complementary strand of DNA Generation of a Direct Repeat: 1) Target site, staggered cuts are made by transposase  2) Leaving end structures the middle is where transposon  is inserted 3) Repair synthesis where direct repeats are inserted   Method of bacterial transposition (Non replicative): 1) Tansposon DNA between two donor DNA

2) 3) 4) 5)

Transposase binding on ends of transposon Transposon is cleaved from donor Target DNA is placed with cleaved piece Transposon is integrated into the Target DNA ­ The donor DNA rejoins ends after loss of transposon   Bacterial transposition (Replicative): 1) Donor with retrotransposon 2) Transcription by RNA polymerase 3) Reverse transcription to single stranded cDNA 4) Conversion to double stranded DNA to insert into  target DNA ­ Results in a recipient & donor DNA w/ retrotransposon • Centimorgan: a map unit used to express the distance  btwn two gene loci on a chromosome. A spacing of one  centimorgan = 1% chance that two genes will be  separated by crossing over. • Genetic map: Genetic markers to relative positions on  a chromosome based on crossover freq.  ­ Examine recombination frequency between two traits (usually  visible) to estimate the distance between two genes on the same  chromosome (linked genes) ­ If genes are far apart = more crossover recombinants ­ If genes are close together, the recombo freq is lower • Molecular/Physical map: An estimate of the true  distance, in base pairs, between 2 items of interest,  more precise  exact distant btwn genes can be  determined ­ Molecular approach uses info from genetic map, to find  general order and linkage of genes; use of bioinformatics ­ Both genetic and physical maps provide the likely order of  items along a chromosome • Polymorphism:  Genetic variation within a population  = natural selection operate. The occurrence of  something in several different forms ­ There are conserved sequences found in all species, these  conserved areas are likely same in all species bc variation in  these area will lead to unfunctional regions Ł Speech Gene, FOXP2: Gene that influences fine motor control  of lips/tongue, speech impediments in humans are a result of a  mutation on FOXP2. Apes have a substitution in his region • Restriction fragment length polymorphism (RFLP):  a base change resulting in abolition/ creation of a  recognition sequence for a restriction enzyme (= R.  enzymes in bacteria will recognize sequence & cleave  DNA at specific recog. sites (100x exists)  ­ Eg. EcoR1 digest, a mutation in the EcoRI recognition sites  creates an RFLP, only works well on sites that has that sequence,  if not recognize less variation on fragment size • Single nucleotide polymorphism (SNP): a base  change, which may or may not lead to a RFLP. Many  must be detected by direct DNA sequencing. ­  Millions of SNPs in human genome, Individuals differ by 3mil  SNPs, correlate SNP pattern with disease, drug reaction Lecture 4: Ł Beadle and Tatum Experiment ­ Proposal of One gene­one enzyme hypothesis: Production of  a protein is encoded by a gene and enzymes are produced  from single or group of protein(s)

1) Initially a wildtype neurospora as able to be grown in  minimal medium to create mutations spores were exposed to  radiation 2) Neurospora was then grown in supplemented medium and  following meiosis the mutated spores were taken to see if they  could grow in minimal medium; they couldn’t only in  supplemented medium 3) Mutants now tested in two different minimal mediums: one  supplemented with amino acids the other sup. with vitamins,  only vitamin supplemented produced growth;  this resulted in  observation that mutant had deficiency in enzyme to form  vitamins (biosynthesis) hence needed vitamins. 4) Further tested with several vitamins = mutation in gene  encoding protein involved in making the vitamin pantothenic  acid. ­ P. acid is part of making Co­enzyme A, if provide with P. acid,  it can bypass the mutant block = norm growth • Transcription: The process by which genetic  information (DNA) nucleotides = synthesized  molecules of RNA, with the DNA serving as a  template. ­ Transcribed in nucleus = pre mRNA, processed into mRNA ­ mRNA transported out to cytoplasm to be translated by  ribosomes into polypetides, the folded = mature   Prokaryotic RNA polymerase consists of several subunits & a  one type of polymerase for all transcriptional activities. 1) RNA polymerase transcribes DNA into RNA, from 5’ to 3’  2) Unwinding of DNA = arrangement stress; alleviated by  supercoiling; NTP hydrolysis provides energy  3) Many polymerases can act on same gene at the same time • Core enzyme: A single type of RNA Polymerase  composed of 5 subunits tightly associated ­ If core enzyme is purified from bacterial cells (eg E. Coli) and  added to bacterial DNA, enzyme binds to DNA and synthesizes  RNA at random initiation sites • Sigma factor: A purified accessory polypeptide that is  added to RNA polymerase before attachment to DNA,  transcription will begin at select locations ­ Sigma factor binds to sequences at ­10/­35, when sigma factor  is lost = RNA chain is elongated • Holoenzyme: Sigma factor + core enzyme = complete  & = proper opening of double helix • TATA box: Regulatory sequence that is most proximal  upstream (from start site) and also a core promoter  element (= site of assembly of pre­initiation complex of  RNA Poly II & general transcription factors before  transcription occurs) ­ A promoter is a region upstream (away from start site) from  agene that regulates initiation of transcription ­ Eg. PEPCK gene (phosphoenolpyruvate carboxykinse);  lacking TATA box = less transcription; or downstream promoter  element, down stream from start site • Consensus sequence: The most common version of a  conserved sequence (= amino acid sequences of  particular polypeptide/ nucleotide, homologous =  haven’t diverged = conserved over evolution) ­ exist upstream (5’ to…) the gene they control and RNA  polymerase interacts and specifically binds to some of these. ­ found at ­35 and ­10 in prokaryotes

 Most  eukaryotic RNAs are synthesized as preRNAs, which  are then processed to yield a functional mature RNA • Ribosome: protein complex, found in large numbers in  the cytoplasm of living cells. They bind messenger  RNA and transfer RNA to synthesize polypeptides and  proteins. • Nucleolus: Incomplete rRNA genes at the site of  ribosome assembly (cytoplasm) • Nucleolar organizer region (NOR): Where ribosomal  RNA (rRNA = RNA of a ribosome) is synthesized  (specific sites within the nucleus) ­ Contains many tandemly repeated (=cluster of DNA sequence  that repeats itself without interruption) copies of the rRNA  genes.  1. RNA Polymerase: an enzyme that brings about the  formation of a polymer RNA; multisubunit complex. ­ In eukaryotes, three different polymerases are used and are  separated by their receptiveness to α­amanitin:  2. Pol I: responsible for synthesis of large (rRNAs) 3. Pol II: mRNAs 4. Pol III: small RNAs (e.g. tRNA).    Penman Experiment:  1)  Pulse and Chase   Pulse chase experiments were active in deciphering how  processing occurs; a basic biochemical tool; molecule or pop. of  molecules = determine fate over a time course. ­ Pulse: add radioactive precursor to cells for short  period. Merging of label into macromolecule pool ­ Chase: Wash “chase away” the radioactive precursor  then examine the radioactive macromolecules after an  incubation period ­ ­ Plotting fraction # against another parameter (absorbance  value eg. optical density): highest [ ] of fractions is middle sized,  but three distinct peaks 2)  Nucleolar and cytoplasmic fractions were prepared  3)  RNA Isolated   4)  Separate RNA by size, (centrifuge)   a. Svedberg (S Value): Sedimentation  coefficient of RNA; the S value is correlated  with size and shape, so S values are generally  not additive.  Sedimentation/Centrifugation: 1) In sucrose solution, spun in centrifuge 2) Small at the top, middle and large at bottom. 3) Poke hole, drip from largest to smallest, collect  fractions ­ Primary rRNA transcripts = 45S, processes to 28, 18 & 5.8S 5)  Determine the distribution of RNA & follow radio   labeled RNA ­ RNA processing:  45S 32S 41S 28S 18S 5.8S 28S 18S 5.8S ­ 5.8S, 18S and 28S are stable rRNA that assemble with proteins  and build ribosomes ­ The RNA absorbance (= measure of amount of RNA of each  class) remains constant from 10 mins to 150mins, in nucleolus 

with mostly 45S & 32S. As for absorbance in cytoplasm,  remains similar of 28 > 18 > 4S  ­ The radioactivity increases from 10mins to 150min from most  activity in the 45S then 32S in nucleolus. Next, the radioactivity  in cytoplasm mostly in 4S then all of 18 & 28S has activity by  150mins Lecture 5: • Heterogeneous nuclear RNA (hnRNA): Large group  of RNA molecules (incld. Pre mRNA) that have large  molecular weights (up to 80S), represent many  different nucleotide sequences & only found in nucleus 1. Pulse and chase method used to observe the conversion  of hnRNA to smaller mRNA a. Label cells for short period with 32p, purifed  RNA, centrifuge to separate molecules by  size, determine optimal density &  radioactivity = newly synthesized RNA are  very large b. Chased, and found that large  small because  no presence of hnRNA, 90% rRNA because  rRNA is most stable (half life of hnRNA is  min – hrs while rRNA is day – months =  accumulation of them) ­ Eukary. mRNAs are created from these larger precursors    Expression Control 1. Nuclear Gene is transcribed by RNA polymerase II  (which binds upstream 5’ to 3’ of the gene to be  transcribed, addition or loss of subunits,  phosphorylation of subunits alter its activity such that  initiation, elongation and termination) ­ Transcription of a poly II gene is regulated by transcription  factors that recruit RNA polymerase & sequences in the  promoter of the gene (binding sites for poly II subunits) 2. hnRNA is processed into mRNA 3. Exported to the cytoplasm 4. Translation  Initiation of transcription from an eukaryotic polymerase  II promoter 1)  TATA binding protein (RBP)  bends DNA, partial  unwinding occurs to serve as binding site. 2) Other transcription factors recruited by TBP & TBP­ associated factors (TAF) • RNA polymerase is held in place until TFIIH (= a  Protein kinase: Enzyme that transfers phosphate  groups to other proteins = often regulates activities of  other proteins = switch) phosphoryates the carboxyl  terminal domain of polymerase II where 52 repeats of 7  amino acids exists • Pre­initiation complex: The state where all the factors  are recruited and the non­phosphoryated tail, once the  tail is phosphorylated = tail released  • Phosphorylation: Introduce a phosphate group into (a  molecule or compound). • mRNA cap: The 5’ methylguanosine cap before the 5’  untranslated region, nucleases work from 5’ to 3’, this  cap prevents the 5’ end to be digested by nucleases,  aids in transport of mRNA, role in initiation of mRNA  translation

­ Found @ 7th position of Guanosine (= consisting of guanine  combined with ribose) is methylated as are 2’ positions of  riboses 1 & 2 (= a sugar of the pentose class, a constituent of  nucleosides and enzymes) • Poly A tail: Initially, begins as a 20 nucleotides  sequence that serves as recognition site for proteins;  associated with RNA poly II. A string of adenosine  residue at the 3’ end of a mRNA added after  transcription, length variable 250 nucleotides, is to  protect mRNA from premature degradation by  exonucleases • Untranslated region (UTRs): Noncoding segments  contained at both 5’ and 3’ ends of mRNA ­ A mature mRNA usually consists of a 5’ cap, the 5’  untranslated leader, the ‘coding’ region, the 3’ untranslated  region, and a poly A tail. • Complementary DNA (cDNA): Relationship between  sequences of bases in the two strands of double helix of  DNA, nucleotides adenine­thymine and guanine­ cytosine; LACKS INTRONS • Reverse transcriptase*

• •

Genomic clone: Contains both introns and exons

Exon: Parts of a split gene that contribute to a mature  RNA product; containing information coding for a  protein or peptide sequence • Intron:  Part of a split gene (= genes with intervening  sequences), a segment of a DNA or RNA molecule that  does not code for proteins and interrupts the sequence  of genes 1) After hnRNA has 5’ capping and poly A tail added  2) Removal of 3’ end by nuclease and polyadenylation ­ Removal of introns occurs by RNA splicing reactions. Splicing  can be autonomous (self­splicing RNAs), or mediated by a  multisubunit complex = spliceosome. 3) Splice junction: Endonucleolytic cleavage of intron at  these locations 4) Ligation of exons; exons remove self and attach back  together ­By comparing the DNA sequences of genomic and cDNA clones, conserved splice junction sequences were  discovered; Consensus sequences at the intron/exon junctions  are used to identify the proper splice sites. ­ Hybridization assays and DNA sequencing are useful for  determining exactly what has occurred in mRNA maturation. Lecture 6 • Consensus sequence:*



Frame shift mutation/Missense mutation: Mutations  which a single base pair is either added or deleted from  DNA , this results in incorrect reading frame from point  of mutation (everything is shifted) • Nonsense mutation: Mutations that product stop  codons within genes causing premature termination of  the encoded polypeptide chain ­ 1982; Cech discovers self­splicing RNA in the Tetrahymena ­ Incorrect splicing = mutations; protein function is stopped ie.  not exported to cytoplasm, degraded & no protein prod.



Self Splicing Group 1 introns: found in nuclear RNA  of lower eukaryotes, some organelles forms elaborate  3D structure due to intra­strand base­pairing  • Self Splicing Group 2 introns: Discovered in fungal  mitochondria, These introns undergo self splicing;  found in organelles • Lariat: Intermediate of group 2 introns, shape that  resembles a loop, with two exons lined up.  Self splicing in group 2 introns 1. The A site at the 2’ attaches to the G site at the 5’ end  creating a loop shape = phosphodiester bond 2. The free 3’ OH of displaced exon attacks the 3’ splice  site on beginning of exon 2, intron is then released as a  free lariat   Northern blotting (RNA gel blotting) : used to demonstrate of  RNA splicing, separation of RNA on gel, hybridization with  specific gene probe;  ­ Can be used to show that RNA processing occurs stepwise,  showing the origin and molecular weight of the fragents, low =  complete RNA 1. A pop. of RNA; electrophoresis to separate by size 2. Blot onto a sheet of paper; solid support; immobilized  RNA 3. Add gene probe where only complimentary RNA will  bind 4. Wash and expose to x­ray film to detect radio labeled  hybrids Spliceosome: In higher eukaryotes, Macromolecular complex  containing various proteins and ribonucleoproteins that  functions to remove introns from primary transcript • snRNP: AKA “snurps” Specific ribonucleoprotein  particles contained in splicosomes, composed of  snRNAs bound to specific proteins • Small Nuclear RNAs (snRNAs): RNAs req for mRNA  processing, function in nucleus called U1,U2…U6 ­ Base pairing between snRNAs and between snRNAs and  hnRNA intron sequences strategically position molecules for  cleavage and religation events   Spliceosome mediated RNA splicing: 1. U1 binds to splice donor 2. U2 binds to branch point (the A site); both base pair  w/ conserved sequences 3. U4/U6 interstrand pairing; A lariat is formed by the  intron 4. U6 displaces U1, acts as ribozyme; Cleavage occurs at  the splice donor site. 5. Extensive pairing btwn snRNAs & snRNA/hnRNA,  The adjacent exons are ligated together ­ ultimately makes A site closer to splicing site ­ Splicing/polyadenylation factors associate with phosphorylated  CTD (Carbon terminal domain) of RNA polymerase; organizes  factors for capping, intron removal • Ribozyme: An RNA molecule that functions as a  catalyst in cellular reactions; Self­splicing implies that  RNA has catalytic activity, like an enzyme ­ New riboenzymes can be created by synthesizing random  chains of RNA, but their functionality is a question; used of an  assay (= testing of catalytic activity)

­ Ability to bind to amino acid lysine and tRNA means that a  riboenzyme identified have function equivalent of amino­acyl  tRNA synthetases. ­ Riboenzymes used in AIDs treatment by stopping the ADIS  mRNA by binding AIDS mRNA & cleaving it or creation of  AIDS proteins stopped by riboenzyme binding to AIDs protein  & cleaving it. • Small interfering RNA (siRNA): 21 ­23 nucleotide,  double stranded fragments formed when double  stranded RNA initiates DNA silencing • RNA Silencing: A process where small non­coding  RNA (derived from longer dsPrecursors) trigger  sequence specific inhibition of gene expression  Jorgensen flower pigment: Light purple flower expected to be  more purple when added more purple pigments but observed is  an albino flower, both endogenous and added genes were  expressed but RNA encoded were destroyed = post  transcriptional gene silencing.  • Micro RNA (miRNA): Small RNA 20­23 nu,  synthesized from many sites in the genome and  involved in inhibiting translation or increasing  degradation of complementary mRNA ­ Small interfering RNAs (siRNAs) and microRNAs (miRNAs)  play roles in development and defense by mediating destruction  of dsRNA or inhibiting translation   Formation & mechanism of action  siRNA miRNA; bobby pin 1 Origin: dsDNA is  Origin: ss­precursor RNA  cleaved by  that contains complementary  endonucleases dicer to  sequences that allow them to  small siRNA, over  fold into pseudo dsRNA (pri  hanging ends miRNA), cleaved by  endonuclease Drosha at  terminal c==* VAL Ł To elucidating the genetic code: 1) A new tool; In vitro translation system 1. Lyse cells = centrifuge to remove membranes 2. Addition of radioactive amino acids with RNA = radio  active protein [ ] ^  2) An organic chemist; Org. synthesis of polynucleotides 1. Bacterial extract with synthetic mRNA makes  polypeptides, = 3/64 triplets 3) Brute force 1. Organic synthesis cannot control the ratios of  nucleotides made, the relative [ ] of triplets is  statistically determined,  analyzed amino acid content  of the protein produced by this mixture  Random co­polymer UUUG Eg. Codon: p(UUU) = 3*(¾) = 27/64 of getting UUU 4) Brilliance 1) Kgorana discovered how to synthesize defined triplets 2) Nirenberg & Ledger: filter binding assays I. Set up 20 cell free reactions each with 1 radioactive  amino acid and 19 unlabelled amino acids II. Give each with same defined triplet III. Filter, to determine which is radioactive IV. Bound amino acid + trinucleotide retained in filter, in all  other cases the AA* will go through  All triplets decoded this way • Codon: Sequence of a nucleotides triplet in mRNA that  specify amino acids ­ the ‘genetic code’ is a triplet code, with each triplet set of  nucleotides in RNA decoded into an amino acid. Three of the 64  codons are ‘stop’ codons that signal the end of the polypeptide  chain. • Anticodon: A three nucleotide sequence in each tRNA  that functions in recognition of the complementary  mRNA codon • Transfer RNA (tRNA): small RNAs (~75AA) that  translates the info encoded in nucleotide alphabet of an  mRNA into amino acid alphabet of a polypeptide,  ­ tRNAs = adaptors. The anticodon of a tRNA forms  complementary base pairs with the triplet codon in mRNA. ­ tRNA brings proper amino acid to ribosome ­ The anticodon site for amino acid attachement is at the 5’ end  on the amino acid acceptor stem • Wobble hypothesis: Crick’s proposal that the steric req  between the anticodon of the tRNA and the codon of 

the mRNA is flexible at the 3rd position = only allow  two codons that differ at 3rd to share the same tRNA  during protein synthesis  ­ Often the 5’ nucleotide of tRNA anticodon will base pari with  any 3’ nucleotide of the codon = same tRNA > 1codon  Wobble base: Codon/Anti codon Anticodon Codon (wobblebase) U A or G G U or C I inosine derived from G U, C or A • Amino acyl tRNA synthetase (AARS): An enzyme  that recognizes and covalently link amino acids to the  3’ ends of their equivalent tRNA, each amino acid is  recognize by specific AARS,    Catalyze two step reaction joining AA + tRNA Amino acid activation: ATP + AA  AA­AMP + PPi tRNA charging: AA­AMP + tRNA  AA­tRNA + AMP   Mechanism for translation: 1. Initiation codon: AUG, the site where ribosome  attaches to the mRNA at assure that the ribosome is in  the proper reading frame to reach entire msg or a  missence protein is produced. ­ In Eukaryotes Initiator tRNA finds mRNA 5’ cap structure  recognized by initiation factor & binds, multicomplex formed  and scans til identifies start codon, consensus sequence around  AUG 2. Elongation: Cycles of elongation add amino acids to  the growing chain, ribosome must move relative to  mRNA ­ Tu are elongation factors that bring AA­tRNA to ribosome  when bound to GTP = T­GDP ­ Ts are elongation factors that sponsors exchange of GTP for  GDP on Tu = reactivates Tu Tu­GTP + AA­tRNA  AA­tRNA to ribosome   Process of elongation APE sites: a) At site A peptide bond formation by Peptidyl transferase:  [Portion of the large ribosomal subunit that is responsible for  catalyzing peptide bond formation]  Peptide bond formation when (P­site)OH + H (A­site) H2O  (water is released) to create single bond between amino &  carboxy group  b) Translocation: [move (a portion of a chromosome) to a new  position on the same or another chromosome] occurs moving  peptidyl tRNA to P site, GTP req  c) A Site is empty, ready for next codon decoding d) Release of uncharged tRNA from E Site 3. Termination: Decoding of stop codon (3) as a  termination signal, release of mature polypeptide ­ No tRNA to decode = stop ­ Release factors bind, GTP hydrolysis ­ Complete polypeptides are released ­ Ribosomes are dissociates from mRNA   Overall for translation need: mRNA (template for codon),  functional ribosome (decoding, moving), amino acyl­tRNA  (Adapt and read codon, bring AA), energy (driving) ­ In prokaryotes, a Shine­Dalgarno sequence 5’ to the AUG  start codon in mRNA 1. Small ribosome subunit & initiation factors req, GTP  required, tRNA 2. A,P,E sites: The ribosome has 3 functional sites

A = Aminoacyl/  Acceptor P = Peptidyl E = Exit

Incoming AA­tRNA bind Growing polypeptide is held in place Uncharged tRNAs are released



Polysome (polyribosome): The complex formed by an  mRNA & a number of ribosomes in the process of  translating that mRNA ­ Implicates that many copies of a protein can be produced from  a single mRNA

Lecture 9: Nuclear & chromatin structure