Transkrypcja, RNA, promotor.pdf

Transkrypcja u prokariotów

W organizmach prokariotycznych można wyróżnić trzy etapy transkrypcji: inicjację, elongację i terminację. Syntezy wszystkich rodzajów

RNA dokonuje jedna polimeraza RNA, zbudowana z kilku podjednostek. Polimeraza RNA E. coli ma pięć podjednostek: dwie α , jedną

β , jedną β ’ oraz jedną podjednostkę σ ( ααββ ’ σ ). Taką formę enzymu nazywamy holoenzymem. Podjednostka σ może

oddysocjować od pozostałych podjednostek, co prowadzi do powstania formy określanej jako rdzeń enzymu. Podczas transkrypcji te

dwie formy polimerazy RNA pełnią różne role.

Inicjacja - Transkrypcja nie może się rozpoczynać od przypadkowego miejsca na DNA – miejscem startu musi być początek genu. Sygnały

do zainicjowania transkrypcji są zawarte w sekwencji zasad promotora, położonego bezpośrednio przed sekwencją genu ulegającemu

transkrypcji. Promotor zawiera specyficzne sekwencje nukleotydów działające jako miejsca przyłączenia się polimerazy RNA. Dwa

elementy sekwencji rozpoznawane przez polimerazę RNA u E. coli są określane jako sekwencja -10 oraz sekwencja -35. W różnych

promotorach te sekwencje mogą się trochę różnić, ale wszystkie odpowiadają tzw. sekwencji zgodnej -10 i -35. Za rozpoznanie i

wiązanie się polimerazy RNA z promotorem jest odpowiedzialna podjednostka σ , rozpoznająca kasetę -35. Przy braku tej podjednostki

enzym wciąż jeszcze może się wiązać z DNA, ale wiazanie to ma przypadkowy charakter. Po związaniu się enzymu z promotorem

powstaje najpierw zamknięty kompleks promotorowy (zamknięty kompleks inicjujący), w którym odcinek DNA stanowiący promotor

pozostaje w postaci dwuniciowej helisy. Enzym wiąże się z DNA na odcinku około 60 pz, obejmującym kasety -10 i -35. Aby rozpoczęła

się transkrypcja, dwuniciowa helisa ulega dysocjacji w rejonie kasety -10 bogatej w pary A-T, tworząc otwarty kompleks promotorowy.

Podjednostka σ oddysocjowuje od otwartego kompleksu, pozostawiając rdzeń enzymu. Równocześnie dwa pierwsze rybonukleotydy

wiążą się z DNA, tworzy się pierwsze wiązanie fosfodiestrowe i w ten sposób zostaje zainicjowana transkrypcja.

Elongacja - Podczas elongacji polimeraza RNA przesuwa się wzdłuż cząsteczki DNA i w miarę przemieszczania się – topi i rozplata

dwuniciową helisę. Enzym dołącza nukleotydy do końca 3’ rosnącego łańcucha RNA w kolejności dyktowanej przez ułożenie zasad w

matrycowej nici DNA. W większości przypadków najpierw transkrypcji ulega sekwencja liderowa o różnej długości w różnych genach, a

dopiero po niej – sekwencja kodująca genu. Na drugim końcu sekwencji kodującej również znajduje się odcinek nie kodujący

aminokwasów, określany jako niekodująca sekwencja 3’ końcowa i dopiero po niej transkrypcja się kończy. Podczas transkrypcji w

danym czasie rozpleceniu ulega tylko niewielki odcinek dwuniciowej helisy. Rozplataniu ulega odcinek DNA o długości 12-17 par zasad.

Na długości około 12 zasad rosnący RNA jest sparowany z nicią matrycową rozplecionego odcinka DNA. Rozplataniu ulega tylko krótki

fragment DNA, ponieważ rozplatanie jednego rejonu wymusza większą częstość skrętów rejonu przyległego, a to powoduje tworzenie

się napięć w cząsteczce DNA. Aby pokonać tę trudność, w miarę zachodzącej syntezy, RNA zostaje oddzielany od matrycy DNA, a DNA

ponownie odtwarza strukturę dwuniciowej helisy.

Terminacja - Terminacja traskrypcji nie jest przypadkowa i zachodzi w określonych miejscach znajdujących się w pewnej odległości za

sekwencją kodującą genu. U E. coli do terminacji dochodzi przy sekwencjach palindromowych. Sekwencje te wykazuja symetrie

polegającą na tym, że ich pierwsza połowa jest dokładnie komplementarna do drugiej. W jednoniciowej cząsteczce RNA umożliwia to

tworzenie się komplementarnych par zasad między dwoma następującymi po sobie odcinkami łańcucha, czyli tworzenie się struktury

określanej jako spinka lub struktura typu nasada-pętla. Działa ona jako sygnał terminacji. W niektórych przypadkach za sekwencją

tworzącą spinkę w DNA znajduje się ciąg reszt A, które tworzą słabe pary zasad z resztami U w transkrypcje. Przyjmuje się, że polimeraza

RNA pauzuje tuż za strukturą spinki oraz że słabe pary A-U powodują odłączenie transkryptu od matrycy. W innych przypadkach nie

występuje ciąg reszt A i działa inny mechanizm, polegający na wiązaniu się białka Rho ( σ ), które zrywa pary zasad między matrycą a

transkryptem, gdy polimeraza pauzuje za strukturą spinki. Terminacja transkrypcji obejmuje oddzielenie się od matrycy transkryptu i

polimerazy RNA, która następnie ponownie asocjuje z podjednostką σ i przechodzi do kolejnej rundy transkrypcji.

Transkrypcja u eukariontów - U eukariontów transkrypcja zachodzi w podobny sposób jak u prokariotów. Etap inicjacji jest jednak

bardziej skomplikowany, terminacja nie polega na tworzeniu się spinki terminacyjnej, a transkrypcje katalizują trzy enzymy (polimerazy

RNA I, II i III), z których każdy transkrybuje inny zestaw genów i funkcjonuje w nieco odmienny sposób.

Polimeraza RNA II - Enzym ten transkrybuje geny kodujące białka. Wiazanie się polimerazy RNA II z promotorem wymaga kilku różnych

elementów sekwencji paromotorowych oraz udziału szeregu białek, nazywanych czynnikami transkrypcyjnymi. Promotor zwykle (ale

nie zawsze) zawiera element sekwencji DNA określany jako kaseta TATA, stanowiący miejsce przyłączenia się polimerazy RNA II.

Element ten ma sekwencję zgodną 5’TATA(A/T(A(A/T)3’ połozona w odległości około -25 pz od miejsca startu transkrypcji. Jego funkcja

polega na ulokowaniu polimerazy RNA w położeniu właściwym do rozpoczęcia transkrypcji. Przyłączenie polimerazy do kasety TATA

odbywa się z udziałem szeregu czynników transkrypcyjnych specyficznie współpracujących z tą polimerazą, oznaczonych jako TFIIA,

TFIIB itd. Czynniki te wiążą się z DNA w pobliżu kasety TATA i tworzą rodzaj platformy, z którą łączy się polimeraza RNA II. Czynniki

transkrypcyjne przyłączają się do promotora w określonym porządku. Jako pierwszy wiąże się czynnik TFIID, nastepnie czynnik TFIIA i

dalej TFIIB. Następnie dołącza się polimeraza RNA II, a po niejTFIIF, E, H i J, razem tworza one funkcjonalny kompleks, zdolny do

zainicjowania transkrypcji. Geny, które nie mają kasety TATA, w pobliżu miejsca startu transkrypcji mogą zawierać alternatywny

element inicjujący. Transkrypcja takich genów jest zwykle mało wydajna, a do inicjacji transkrypcji dochodzi w kilku różnych miejscach.

Często takie geny zawierają sekwencje bogate w pary GC znajdujące się w odległości 100-200 pz przed miejscem startu transkrypcji. Na

transkrypcje genów wpływa także szereg innych elementów promotora, mających charakterystyczne, zgodne sekwencje. Sekwencje te

działają jako miejsca wiązania innych czynników transkrypcyjnych regulujących transkrypcję przez stymulację lub represję inicjacji.

Przykładem takich sekwencji może być kaseta CCAAAT znajdywana w niektórych genach przed kasetą TATA. Wiele genów zawiera też

sekwencje wzmacniające (enhancerowe), które znacznie stymulują transkrypcję. Sekwencje te znajdują się poza miejscem

promotorowym, często w dużej odległości od genu i działają w sposób niezależny od orientacji w stosunku do genu. Podobnie

ulokowane w genomie są też sekwencje wyciszające (ang. silencers), które hamują transkrypcję.

Polimeraza RNA I - transkrybuje trzy spośród czterech genów kodujących rybosomowe RNA (18S, 28S, i 5,8S rRNA). Promotor

rozpoznawany przez ten enzym ma dwa ważne elementy sekwencji konieczne do efektywnej transkrypcji: element rdzeniowy

pokrywający się częściowo z miejscem startu transkrypcji oraz element kontrolny, ulokowany w odległości około 100 pz przed miejscem

startu. Sekwencje te wiażą polimerazę RNA I oraz współdziałające z nią czynniki transkrypcyjne. Sekwencja rdzeniowa (ang. core

sequence) warunkuje zajście transkrypcji, zaś sekwencja kontrolna uczestniczy w symulacji szybkości jej inicjacji. Sygnałem terminacji

jest sekwencja zgodna o długości 18 pz, znajdująca się 600 pz poniżej końca genu.

Polimeraza RNA III - Enzym ten transkrybuje geny kodujące transportujący RNA i 5S rRNA. Sekwencje promotorowe rozpoznawane

przez polimerazę RNA III są o tyle niezwykłe, że występują w obrębie sekwencji kodującej genów, poniżej miejsca startu transkrypcji. Są

to tak zwane wewnętrzne regiony kontrolne (ICR – ang. internal control regions) i są zlokalizowane w obrębie do 100 nukleotydów

poniżej miejsca startu transkrypcji. Gen 5S rRNA zawiera sekwencje określaną jako kaseta C, która działa jako miejsce wiązania

czynników transkrypcyjnych i polimerazy RNA III. Ważna jest także, położona przed nią druga sekwencja, nazywana kasetą A. W genach

tRNA ICR występuje w postaci dwóch silnie zachowawczych sekwencji, określanych jako kasety a i B, które razem stanowią miejsce

wiązania czynników transkrypcyjnych i polimerazy RNA III. Terminacja transkrypcji katalizowanej przez polimerazę RNA III nastepuje w

miejscu DNA rozpoznawanym przez enzym i zawierającym ciąg reszt A, zlokalizowanym w niewielkiej odległości za końcem genu.

Struktura tRNA - Cząsteczki tRNA zawierają od 74 do 95 nukleotydów. Między komplementarnymi częściami łańcucha

polinukleotydowego tworzą się pary zasad, co prowadzi do powstania charakterystycznej dla cząsteczek tRNA drugorzędowej struktury

liścia koniczyny. „Liść koniczyny” składa się z kilku struktur o charakterze spinki RNA. Są to: Ramię akceptorowe utworzone wskutek

sparowania zasad końców 5’ i 3’ tRNA. Sekwencja CCA, występujaca na 3’ końcu nie jest jednak sparowana i stanowi miejsce

przyłączenia aminokwasu. Ramię D albo DHU jest strukturą spinki zawierającą nasadę i pętlę, w której znajduje się dihydrouracyl,

zasada nietypowa dla RNA. Ramię antykodonowe, odpowiedzialne za rozpoznanie i wiązanie się z kodonem w mRNA. Ramię

dodatkowe albo zmienne, występujące tylko w niektórych tRNA. Może być małe i zawierać tylko 2-3 nukleotydów (tRNA klasy I) lub

wieksze, w którym znajduje się 13-21 nukleotydów i do pięciu par zasad w nasadzie ramienia (tRNA klasy II) Ramię T φ C nazywane też

ramieniem rybotymidynowym, zawiera sekwencję T φ C , w której φ jest modyfikowaną zasadą, zwaną pseudouracylem.

Synteza i dojrzewanie - Informacyjny RNA, powstający w komórkach eukariotycznych na drodze transkrypcji genów kodujących białka

katalizowanej przez polimerazę RNA II, podczas translacji stanowi bezpośrednią matrycę do syntezy białka. Sekwencje kodujące

eukariotycznych genów, zawarte są w serii eksonów, są nieciągłe, porozdzielane sekwencjami niekodującymi – intronami. Transkrypcji

ulegaja zarówno sekwencje eksonowe, jak i intronowe genu, co prowadzi do powstania cząsteczki prekursorowej, określanej jako pre-

mRNA. Przekształcenie się pre-mRNA w matrycę do syntezy białka polega na szeregu etapów dojrzewania prowadzącej do ostatecznej

formy cząsteczki mRNA. Niekodujące sekwencje intronowi zostają usunięte w procesie określanym jako splicing, co zapewnia ciągłość

sekwencji kodujących i decyduje o tym, że mRNA jest dokładną matrycą do syntezy białka. Ponadto koniec 5’ mRNA zostaje zmieniony

przez przyłączenie zmodyfikowanego nukleozydu (tworzy się struktura określana jako czapeczka – ang. cap), a koniec 3’ ulega

modyfikacji polegającej na przyłączeniu ogona złożonego z nukleotydów adenylowych (do 250 reszt A) w procesie określanym jako

poliadenylacja. RNA powstający z udziałem polimerazy RNA II występuje w jądrze jako populacja cząsteczek o różnej długości (co

odzwierciedla różnice wielkości genów) i różnych stadiach dojrzewania, którą określa się jako heterogenny jądrowy RNA (hnRNA – ang.

heterogeneus nuclear RNA). w Komórkach prokariotycznych mRNA nie ulega procesom dojrzewania, a jego translacja rozpoczyna się

jeszcze przed zakończeniem się transkrypcji. Prokariotyczne geny normalnie nie zawierają intronów, splicing jest więc nie potrzebny.

Splicing - Proces ten zachodzi w jadrze i polega na usunięciu z pre-mRNA intronowych sekwencji niekodujących, dając mRNA, w których

sekwencje kodujące, odpowiadające eksonom, stanowią jeden nieprzerwany ciąg. Po splicingu dojrzały mRNA jest eksportowany do

cytoplazmy, gdzie funkcjonuje jako matryca do syntezy białka. Splicing katalizuje grupa małych jądrowych rybonukleoprotein (snRNP –

ang. small nuclear ribonucleoproteons). Składają się one z małych jadrowych RNA (snRNA) bogatych w U (U RNA), skompleksowanych z

białkami. Istnieje wiele różnych cząsteczek snRNP, ale najliczniej występują U1, U2, U3, U4, U5, i U6, które katalizują reakcje splicingu.

Blokowanie końca 5’ - Końce 5’ eukariotycznych mRNA podlegają zmianie określanej jako synteza czapeczki, polegającej na przyłączeniu

zmodyfikowanego nukleozydu – 7-metyloguanozyny. Czapeczka jest przyłączana do pre-mRNA przez enzym guanylotransferazę, który

łaczy GTP z pierwszym nukleotydem mRNA poprzez nietypowe wiązanie 5’ → 5’ trifosforanowe. Następnie enzym określany jako

metylotransferaza, łączy grupę -CH3 z azotem 7 pierścienia guaniny oraz zwykle także z grupami 2’ hydroksylowymi reszt rybozy

następnych dwóch nukleotydów. Blokowanie końca 5’ przez czapeczkę chroni mRNA przed ich degradacją przez endonukleazy w

cytoplazmie oraz stanowi sygnał umożliwiający rozpoznanie przez rybosom początku cząsteczki mRNA.

Inicjacja transkrypcji - Jako inicjację określa się zdarzenia zachodzące w obrębie promotora, a także daleko położonych rejonów

zwanych enhancerami (wzmacniaczami), które umożliwiają polimerazie II RNA podjęcie działania. W przeciwieństwie do prokariontów u

polimeraza II RNA wymaga do zapoczątkowania reakcji obecności pewnych białek, które określa się mianem czynników

transkrypcyjnych tzw. TF-ów (ang. transcription factors). Białka te w określonym porządku wiążą się do DNA w obrębie promotora,

enhancerów bądź silencerów. To właśnie ich obecność lub brak w danej komórce decyduje w znacznej mierze o rozpoczęciu lub też nie

transkrypcji konkretnego genu. Oprócz białek na transkrypcję mogą również wpływać hormony. Należy tu jednak zaznaczyć, że

jakkolwiek TF-y są istotne w regulacji ekspresji informacji genetycznej, tak najważniejsza jest struktura chromatyny. Wiadomo, że aby

zaszła transkrypcja danego genu musi mieć do niego dostęp "aparat enzymatyczny". Jeśli gen jest łatwo dostępny i komórka dysponuje

odpowiednimi TF-ami, transkrypcja zachodzi. Jeżeli natomiast gen jest "ukryty" przed polimerazą nic nie pomoże obecność

optymalnego zestawu czynników transkrypcyjnych. To, czy dany gen jest łatwo czy trudno dostępny zależy od tego jaka jest struktura

chromatyny w rejonie, w którym występuje. Im silniejsza jest jej kondensacja tym mniejsza możliwość przyłączenia enzymu. Okazuje się,

że w różnych tkankach różne rejony DNA są mocno skondensowane (sheterochromatynizowane). Tak więc, jeżeli wiadomo, że

konkretny gen w danej tkance nie ulega transkrypcji z dużym prawdopodobieństwem można stwierdzić, że obszar w którym się lokuje

jest niedostępny dla aparatu transkrypcyjnego.

Promotory - Obszar promotorowy genu znajduje się na jego 5' końcu i zawiera kilka istotnych rejonów rozpoznawanych przez

polimerazę II RNA ( najbliżej miejsca startu transkrypcji ) oraz czynniki transkrypcyjne. Spośród wspomnianych rejonów najistotniejszym

i najbardziej powszechnym jest kaseta TATA ( tzw. TATA-box ). Jest to 7-nukleotydowa sekwencja położona w odległości ok. 25 pz od

miejsca startu transkrypcji, która w pełni prezentuje się następująco: 5'- TATAAAA -3'. Obecność kasety TATA, choć niezbędna w

przypadku prawie wszystkich genów; nie jest wystarczająca, aby z promotora ruszyła transkrypcja. Do pełnej aktywności promotora

niezbędne są inne sekwencje występujące w rejonie od -110 do -40. Kaseta TATA stanowi tzw. część rdzeniową promotora.

(Schemat promotora genu eukariotycznego, uwzględniający rejony najbardziej powszechne )

Enhancery to sekwencje wzmacniające aktywność promotorów. Położone

mogą być nawet w znacznej odległości od genu i zachowują zdolność

regulacyjną także po eksperymentalnej zmianie orientacji o 180 st.

względem genu. Do enhancerów wiążą się czynniki transkrypcyjne określane

jako aktywatory, które oddziaływują z polimerazą II RNA i TF-ami

promotorowymi.

Silencery - sekwencje służące wyciszeniu aktywności promotora; podobnie

jak enhancery mogą być w różnym stopniu oddalone od genu w obu

kierunkach, a także występować w jego wnętrzu.

Związki sterujące transkrypcją -

A. Czynniki transkrypcyjne wiążące się z promotorem - Eukariotyczna polimeraza II RNA sama w sobie nie jest zdolna do przyłączenia się

do DNA, a co za tym idzie do rozpoczęcia transkrypcji. Zanim enzym zostanie związany w rejonie startu transkrypcji, do promotora

przyłączają się kolejno białka zaliczane do grupy TFII. Kolejność przyłączania się TF-ów i polimerazy do promotora jest ściśle określona.

Nazwa czynnika Funkcje

TFIID - TBP

Przyłączanie się do TATA box ( rozluźnianie helisy DNA )

Umożliwianie TFIIB przyłączania się do DNA

Regulacyjne ( aktywacja, represja )

TFIIB

Umożliwianie łączenia się kompleksu polimerazy i TFIIF z DNA

TFIIF

Kierowanie polimerazy II RNA do promotora

TFIIE

Stymulacja aktywności TFIIH

TFIIH Rozplatanie helisy DNA (aktywność helikazy )

Dostarczanie energii niezbędnej do zajścia reakcji ( hydroliza ATP )

Fosforylacja polimerazy ( modyfikacja aktywująca enzym )

Czynniki budujące wraz z polimerazą II RNA kompleks inicjacyjny - Do promotora (oprócz wymienionych TF-ów ) przyłączają się również

białka takie jak, wspomniane wcześniej ssacze Sp1, NF1 oraz szereg innych.

B. Czynniki wiążące się z sekwencjami spoza promotora - Dla transkrypcji, której efektem byłaby intensywna synteza RNA niezbędna jest

obecność związków wzmagających transkrypcję podstawową. Są to aktywatory transkrypcji łączące się z DNA w rejonach

enhancerowych.

Podsumowując:

2. Transkrypcja może zachodzić na różnych poziomach:

•

wewnętrznych (struktura chromatyny w rejonie występowania określonego genu, obecność kompletu TF-ów);

•

zewnętrznych - odpowiedź sprowokowana bodźcami ze środowiska np. hormonalna.

Synteza łańcucha pre-mRNA zaczyna się zwykle od związania przez enzym nukleotydu guaninowego lub adeninowego, do których

przyłączane są kolejne ,, cegiełki''.

Bardzo charakterystycznym dla eukariontów zjawiskiem jest tworzenie w pierwotnym transkrypcie struktury czapeczki ( ang. cap )

wpływającej na podniesienie stabilności pre-mRNA. Proces ten zachodzi równolegle z transkrypcją i jest jednym z etapów obróbki pre-

mRNA (inne rodzaje obróbki zachodzą po zsyntetyzowaniu całej nici). Transkrypt uposażony w czapeczkę jest mniej wrażliwy na

działanie nukleaz i fosfataz tj. enzymów odpowiedzialnych za degradację kwasu nukleinowego. Rozpoznanie cap jest także istotne w

inicjacji translacji. Mechanizm tworzenia czapeczki obejmuje 3 zasadnicze etapy:

podstawowym ( niskim ),

• zaktywowanym ( intensywnym ) w zależności od składu czynników transkrypcyjnych w danej tkance.

3. Regulacja transkrypcji zależna jest do czynników:

•

- modyfikację trifosforanu 5' końca przez uwolnienie jednej z reszt fosforanowych na drodze hydrolizy;

- przyłączenie GTP wiązaniem 5'-5'- trifosforanowym;

- metylacja guaniny w pozycji N7 tj. przyłączenie reszty metylowej (

-metylacja reszt cukrowcowych (C2) kolejnych nukleotydów może wygenerować kolejne czapeczki

Poliadenylacja - Znakomita większość produktów reakcji katalizowanej przez polimerazę II RNA zawiera na s

poli A, tj. ciąg liczący od 100 do 250 połączonych ze sobą nukleotydów

adeninowych. Nie znaczy to jednak, że w

większości genów znajduje się obszar

bogaty w pary AT. Fragment poli A nie jest

efektem transkrypcji a posttranskrypcyjne

modyfikacji, w której udział bierze enzym

zwany polimerazą poli A.

dodaje na 3' końcu pierwotnego

transkryptu kolejne nukleotydy adeninowe

dopiero po zadziałaniu specyficznej

nukleazy tj. enzymu tnącego kwas

nukleinowy w obrębie jego cząsteczki.

Okazuje się bowiem, ż

dołączany do ostatniego nukleotydu

wbudowanego na drodze transkrypcji, a do tego, który stał się ostatnim po rozcięciu nici pre

Miejsce atakowane przez nukleazę nie jest dowolne, wyznacza je sekwencja: AAUAAA położona w różnej

odległości od przeznaczonego m

poliadenylacji (tj.wspomnianą sekwencję

transkryptów różniących się długością , a co za tym idzie kilka różnych

poliadenylacji może być modyfikacja pierwotnego transkryptu szczurzego genu kodującego kalcytoninę.

Gen ten zawiera dwa

drugie w mózgu. Ogon poli A podobnie jak struktura czapeczki chroni cząsteczkę pierwotnego transkryptu

przed działaniem nukleaz. Może

pozbawiony ogona poli A jes

Wycinanie intronów

zostać pozbawiony intronów. Proces wycinania tych

wykorzystuje jeden wspólny dla eliminacji wszystkich intronów aparat enzymatyczny.

introny muszą mieć jakieś wspólne elementy rozpoznawane przez wspomniany aparat splicingowy. Z

porównywania sekwencji różnych intronów wynika, że łączą je następujące podobieństwa:

•

modyfikację trifosforanu 5' końca przez uwolnienie jednej z reszt fosforanowych na drodze hydrolizy;

trifosforanowym;

w pozycji N7 tj. przyłączenie reszty metylowej (-CH3 )

kolejnych nukleotydów może wygenerować kolejne czapeczki.

Znakomita większość produktów reakcji katalizowanej przez polimerazę II RNA zawiera na s

poli A, tj. ciąg liczący od 100 do 250 połączonych ze sobą nukleotydów

adeninowych. Nie znaczy to jednak, że w

większości genów znajduje się obszar

bogaty w pary AT. Fragment poli A nie jest

efektem transkrypcji a posttranskrypcyjnej

modyfikacji, w której udział bierze enzym

zwany polimerazą poli A. Polimeraza poli A

dodaje na 3' końcu pierwotnego

transkryptu kolejne nukleotydy adeninowe

dopiero po zadziałaniu specyficznej

tj. enzymu tnącego kwas

nukleinowy w obrębie jego cząsteczki.

Okazuje się bowiem, że ogon poli A nie jest

y do ostatniego nukleotydu

wbudowanego na drodze transkrypcji, a do tego, który stał się ostatnim po rozcięciu nici pre

ne przez nukleazę nie jest dowolne, wyznacza je sekwencja: AAUAAA położona w różnej

odległości od przeznaczonego miejsca działania enzymu. Istnieją geny zawierające więcej niż jeden sygnał

tj.wspomnianą sekwencję). Oznacza to, że na ich mat

transkryptów różniących się długością , a co za tym idzie kilka różnych

poliadenylacji może być modyfikacja pierwotnego transkryptu szczurzego genu kodującego kalcytoninę.

Gen ten zawiera dwa miejsca poliadenylacji, z których pierwsze preferowane jest w komórkach tarczycy a

Ogon poli A podobnie jak struktura czapeczki chroni cząsteczkę pierwotnego transkryptu

rzed działaniem nukleaz. Może mieć również znaczenie w translacji, ok

pozbawiony ogona poli A jest mniej wydajną matrycą przy syntezie białka.

Wycinanie intronów - Zanim powstanie ostateczny, dojrzały mRNA mogący ulec

zostać pozbawiony intronów. Proces wycinania tych niekodujących "wtrętów" zwany jest splicingiem i

wykorzystuje jeden wspólny dla eliminacji wszystkich intronów aparat enzymatyczny.

introny muszą mieć jakieś wspólne elementy rozpoznawane przez wspomniany aparat splicingowy. Z

ekwencji różnych intronów wynika, że łączą je następujące podobieństwa:

na 5' końcu zawierają zawsze kolejno: resztę guaninową i uracylową (5'

na ich 3' końcu występuje reszta guaninowa poprzedzona resztą adeninową (AG - 3')

miejsce rozgałęzienia, w którym kluczową dla splicingu rolę odgrywa nukleotyd adeninowy.

modyfikację trifosforanu 5' końca przez uwolnienie jednej z reszt fosforanowych na drodze hydrolizy;

Znakomita większość produktów reakcji katalizowanej przez polimerazę II RNA zawiera na swoim 3' końcu tzw. ogon

na 5' końcu zawierają zawsze kolejno: resztę guaninową i uracylową (5'

wbudowanego na drodze transkrypcji, a do tego, który stał się ostatnim po rozcięciu nici pre-mRNA.

ne przez nukleazę nie jest dowolne, wyznacza je sekwencja: AAUAAA położona w różnej

iejsca działania enzymu. Istnieją geny zawierające więcej niż jeden sygnał

). Oznacza to, że na ich matrycy powstanie kilka pierwotnych

transkryptów różniących się długością , a co za tym idzie kilka różnych mRNA. Przykładem alternatywnej

poliadenylacji może być modyfikacja pierwotnego transkryptu szczurzego genu kodującego kalcytoninę.

miejsca poliadenylacji, z których pierwsze preferowane jest w komórkach tarczycy a

Ogon poli A podobnie jak struktura czapeczki chroni cząsteczkę pierwotnego transkryptu

, okazuje się bowiem, że transkrypt

ntezie białka.

mogący ulec translacji, pre-mRNA musi

niekodujących "wtrętów" zwany jest splicingiem i

wykorzystuje jeden wspólny dla eliminacji wszystkich intronów aparat enzymatyczny. Oznacza to, że

introny muszą mieć jakieś wspólne elementy rozpoznawane przez wspomniany aparat splicingowy. Z

ekwencji różnych intronów wynika, że łączą je następujące podobieństwa:

na 5' końcu zawierają zawsze kolejno: resztę guaninową i uracylową (5'- GU)

•

na ich 3' końcu występuje reszta guaninowa poprzedzona resztą adeninową (AG

wewnątrz zawierają tzw. miejsce rozgałęzienia, w którym kluczową dla splicingu rolę odgrywa nukleotyd adeninowy.

Mechanizm splicingu

Wycinanie intronów, jak każdy proces przeprowadzany przez organizm żywy, jest skomplikowane. Wyróżnić w nim można kilka etapó

1. Rozcięcie cząsteczki pre-mRNA w miejscu splicingowym 5' (tj. na 5' końcu intronu).W wyniku tej reakcji następuje uwolnienie 5' końca

fosforanowego egzonu 1.

2. Atak grupy 2'-OH nukleotydu adeninowego ( z miejsca rozgałęzienia ) na 5' grupę fosforanową nukleotydu guaninowe

wiadomo wiązania między kolejnymi nukleotydami to wiązania fosfodiestrowe tworzone między

hydroksylową ( -OH ) rybozy. Zwykle do wiązania tego angażowana jest grupa 3'

posiadają zdolność do interakcji z resztą fosforano

wykorzystaną w "normalnym" wiązaniu fosfodiestrowym do interakcji z resztą fosforanową 5' intronu angażuje gr

tu wiązanie 2'-5' fosfodiestrowe.

3. Atak uwolnionej grupy 3'-OH egzonu 1 na 5' grupę fosforanową egzonu 2 z uwolnieniem intronu mającego postać lassa.

Spliceosom - Opisane powyżej reakcje nie zachodzą samoistnie. Są one katalizowane

tworzących spliceosom. W skład aparatu splicingowego wchodzi pięć rodzajów snRNP ( snRNA + białka

każdy pełni odrębną, istotną funkcję: U1- łączy się z miejscem splicingow

w swej rybonukleinowej komponencie sekwencję komplementarną do styków egzon

katalizuje splicing, występuje w kompleksie z U4 i U5.

dotyczące budowy białka (poza fragmentami skrajnymi, których głównym zadanie

na matrycy jednego genu może powstać kil

alternatywnym splicingiem. Polega on na łączeniu ze sobą różnych egzonów tzn. niekoniecznie wszystkich występujących w pre

miejsce rozgałęzienia, w którym kluczową dla splicingu rolę odgrywa nukleotyd adeninowy.

Wycinanie intronów, jak każdy proces przeprowadzany przez organizm żywy, jest skomplikowane. Wyróżnić w nim można kilka etapó

mRNA w miejscu splicingowym 5' (tj. na 5' końcu intronu).W wyniku tej reakcji następuje uwolnienie 5' końca

Wycinanie intronów, jak każdy proces przeprowadzany przez organizm żywy, jest skomplikowane. Wyróżnić w nim można kilka etapów:

mRNA w miejscu splicingowym 5' (tj. na 5' końcu intronu).W wyniku tej reakcji następuje uwolnienie 5' końca

OH nukleotydu adeninowego ( z miejsca rozgałęzienia ) na 5' grupę fosforanową nukleotydu guaninowe

wiadomo wiązania między kolejnymi nukleotydami to wiązania fosfodiestrowe tworzone między tzw. 5' grupą fosforanową a gru

. Zwykle do wiązania tego angażowana jest grupa 3'-OH, niemniej jednak inne reszty

posiadają zdolność do interakcji z resztą fosforanową. I tak nukleotyd adeninowy (z miejsca rozgałęzienia) mając grup

wykorzystaną w "normalnym" wiązaniu fosfodiestrowym do interakcji z resztą fosforanową 5' intronu angażuje gr

OH nukleotydu adeninowego ( z miejsca rozgałęzienia ) na 5' grupę fosforanową nukleotydu guaninowego intronu. Jak

tzw. 5' grupą fosforanową a grupą

OH, niemniej jednak inne reszty hydroksylowe m.in. 2'

wą. I tak nukleotyd adeninowy (z miejsca rozgałęzienia) mając grupę 3'-OH

wykorzystaną w "normalnym" wiązaniu fosfodiestrowym do interakcji z resztą fosforanową 5' intronu angażuje grupę 2'-OH. Tworzy się

OH egzonu 1 na 5' grupę fosforanową egzonu 2 z uwolnieniem intronu mającego postać lassa.

Opisane powyżej reakcje nie zachodzą samoistnie. Są one katalizowane przez kompleks przyłączających się kolejno cząstek

tworzących spliceosom. W skład aparatu splicingowego wchodzi pięć rodzajów snRNP ( snRNA + białka

łączy się z miejscem splicingowym 5'i 3' na zasadzie komplementarności, zawiera on bowiem

w swej rybonukleinowej komponencie sekwencję komplementarną do styków egzon-intron; U2-

katalizuje splicing, występuje w kompleksie z U4 i U5. Produktem splicingu jest dojrzały mRNA

poza fragmentami skrajnymi, których głównym zadaniem jest stabilizacja transkryptu

y jednego genu może powstać kilka różnych mRNA, co poza alternatywną poliadenylacją powodowane jest tzw.

alternatywnym splicingiem. Polega on na łączeniu ze sobą różnych egzonów tzn. niekoniecznie wszystkich występujących w pre

OH egzonu 1 na 5' grupę fosforanową egzonu 2 z uwolnieniem intronu mającego postać lassa.

przez kompleks przyłączających się kolejno cząstek

tworzących spliceosom. W skład aparatu splicingowego wchodzi pięć rodzajów snRNP ( snRNA + białka ): U1, U2, U4, U5 i U6, z których

ym 5'i 3' na zasadzie komplementarności, zawiera on bowiem

- wiąże miejsce rozgałęzienia; U6-

mRNA niosący same istotne informacje

m jest stabilizacja transkryptu). Okazuje się jednak, że

ywną poliadenylacją powodowane jest tzw.

alternatywnym splicingiem. Polega on na łączeniu ze sobą różnych egzonów tzn. niekoniecznie wszystkich występujących w pre-mRNA.

Rodzaje RNA

a) mRNA - jest pojedynczą cząsteczką RNA (ssRNA), która jest nośnikiem informacji genetycznej, zawartej w postaci sekwencji zasad

azotowych w cząsteczce. Na jej podstawie polimeryzowane są

białko. Bezpośredni produkt transkrypcji -

potranskrypcyjnym.

b) tRNA - zwany transferowym RNA, związany z enzymem

transportu odpowiednich aminokwasów do - rybosomu

RNA), która jest nośnikiem informacji genetycznej, zawartej w postaci sekwencji zasad

azotowych w cząsteczce. Na jej podstawie polimeryzowane są aminokwasy wg określonej kolejności

- prekursorowy RNA ("pierwotny transkrypt") podlega późniejszym obróbkom

RNA), która jest nośnikiem informacji genetycznej, zawartej w postaci sekwencji zasad

wg określonej kolejności - dzięki temu procesowi powstaje

prekursorowy RNA ("pierwotny transkrypt") podlega późniejszym obróbkom

, związany z enzymem - syntetazą aminoacylo-tRNA, służy do odczytywania kodu genetycznego i

rybosomu, w trakcie translacji. Cząsteczki tRNA zbudowane są z ok. 75 nukleotydów,

tRNA, służy do odczytywania kodu genetycznego i

. Cząsteczki tRNA zbudowane są z ok. 75 nukleotydów,

•

podobnie jak mRNA wytwarzane są one w wyniku obróbki cząsteczki pierwotnego transkryptu. W skład cząsteczki wchodzą również

zmodyfikowane zasady azotowe (np.: dihydrourydyna, pseudourydyna). W każdej komórce znajduje się przynajmniej 20 rodzajów

cząsteczek tRNA i przynajmniej jedna odpowiada swoistemu aminokwasowi. Cząsteczki tRNA posiadają cztery dwuniciowe obszary

pozwalające wytworzyć drugorzędową strukturę podobną do liścia koniczyny. W cząsteczce tRNA można wyróżnić 4 główne ramiona.

Ramię akceptorowe składa się z szypuły utworzonej ze sparowanych zasad, które kończy się sekwencją CCA (5'-3'). Grupa 3'-

hydroksylowa reszty adenylowej wiąże się z grupą karboksylową odpowiednich dla danej cząsteczki tRNA aminokwasów wiązaniem

estrowym. Pozostałe ramiona posiadają szypuły ze sparowanych zasad i na końcu pętle zawierające zasady niesparowane. Pętla

ramienia antykodonowego posiada sekwencję antykodonową, decydującą o specyficzności cząsteczki tRNA w procesie translacji.

Sekwencja antykodonowa rozpoznaje komplementarny tryplet nukleotydów tworzących kodon, na cząsteczce mRNA - w taki sposób

następuje odczyt informacji genetycznej. Ramiona DHU i Ty C zostały nazwane od sekwencji, w których występują nietypowe

nukleotydy wchodzących w skład ich końcowych pętli. Istnieje jeszcze dodatkowe ramię, które w zależności od klasy tRNA posiada różną

liczbę par zasad (Klasa 1 tRNA - ok. 75% wszystkich 3-5 pz, natomiast Klasa 2 - 13-21 pz). Stałą strukturę drugorzędową utrzymują

komplementarne zasady we wszystkich ramionach tRNA.

c) rRNA - to grupa kwasów rybonukleinowych wchodzących w skład rybosomu. Podobnie jak poprzednie klasy RNA, rRNA powstaje z

pierwotnego transkryptu na drodze obróbki potranskrypcyjnej. Powstaje w jąderkach.

d) snRNA (ang. small nuclear RNA ) Wraz ze specyficznymi białkami tworzą kompleksy snRNP, Katalizują w spliceosomie wycięcie

intronów z prekursorów mRNA

e) scRNA (ang. small cytoplasmic RNA ) Wraz ze specyficznymi białkami tworzą kompleksy scRNP, Kierują nowo syntetyzowane białka na

zewnątrz komórki lub do przedziałów wewnątrzkomórkowych. Biorą udział w procesach obróbki pierwotnego transkryptu takich jak

splicing editing, czy poliadenylacja 3'końca.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: