Transkrypcja i jej rola w ekspresji genow(2).pdf

Transkrypcja i jej rola w ekspresji genów

Ogólne zasady transkrypcji

• Wszystkie kwasy nukleinowe są syntetyzowane na matrycy DNA

• Enzymem katalizującym proces jest zależna od DNA polimeraza RNA, korzystająca

tylko z jednego pasma DNA – matrycowego (zatem tylko jedna z dwóch nici DNA

stanowiących gen jest komplementarna do mRNA),przyłącza się do niego i przesuwa

się w kierunku 3’ do 5’ końca

• Do reakcji potrzebne są wszystkie cztery trifosforany rybonukleozydów ( ATP, GTP,

CTP , i UTP ) oraz jony Mg 2+

• Starter jest zbędny (sekwencja zasad DNA zawiera sygnały dla inicjacji i terminacji

syntezy RNA)

• Wzrost łańcucha RNA odbywa się od 5’ do 3’ końca

Proces transkrypcji

u Prokaryota

Polimeraza RNA

• Struktura wielopodjednostkowa ( α, β, β’ i σ )

• Kompleks rdzeniowy tworzą podjednostki 2 α i 2 β ( β i β’ )

• Holoenzym składa się z kompleksu rdzeniowego i czynnika białkowego σ

• Podjednostka σ (sigma) jest luźno związana z resztą enzymu, a jej rola polega na

rozpoznawaniu promotora (sekwencji DNA, która sygnalizuje początek transkrypcji

RNA)

• Prawdopodobnie posiada aktywność rozwijającą, która otwiera helisę DNA

Bakterie zawierają wiele czynników σ , działających jako białka regulatorowe, które

modyfikują swoistość rozpoznawania promotora polimerazy RNA. Występowanie różnych

czynników σ skorelowane jest w czasie z różnymi programami ekspresji genów.

Luźno związana podjednostka σ jest uwalniana z kompleksu po rozpoczęciu transkrypcji.

Region promotora

• Miejsce wiązania polimerazy leży w górę (w lewo od genu) od miejsca startu

transkrypcji , które oznacza się symbolem +1

• Regiony promotora są bogate w pary A-T

• Długość promotorów bakteryjnych wynosi ok. 40 nukleotydów, na tym odcinku

znajdują się dwie krótkie sekwencje konserwatywne, tzw. ramka-35 i ramka

Pribnowa

Proces elongacyjny

• Kompleks składający się z polimerazy RNA , matrycy DNA oraz rosnącego transkryptu

( kompleks elongacyjny )

• Następuje rozwinięcie podwójnej helisy DNA na odcinku ok. 17 par zasad oraz

synteza transkryptu RNA od 5’ do 3’ końca

Terminacja transkrypcji

• Zakończenie syntezy cząsteczki RNA jest wyznaczone przez sekwencję na paśmie

matrycowym

• Sekwencja ta rozpoznawana jest przez białko terminacji, nazywane też czynnikiem

rho ( ρ )

Animacja

Produkty transkrypcji

• mRNA – nie wymaga żadnych lub wymaga nieznacznych modyfikacji przed

translacją ( w wielu wypadkach translacja rozpoczyna się jeszcze przed zakończeniem

transkrypcji )

• Prekursorowe tRNA i rRNA ulegają tzw. dojrzewaniu RNA , które polega na

rozcinaniu pre-RNA w efekcie czego powstają 23S, 16S, i 5S oraz czasteczka tRNA, a

występujący miedzy wymienionymi RNA jest degradowany

Proces transkrypcji

u Eukaryota

Inicjacja transkrypcji

• Aby polimeraza RNAII mogła rozpocząć transkrypcję, wymaga współdziałania z

czynnikami transkrypcyjnymi ( TFII ), które muszą utworzyć specyficzny kompleks

• Z blokiem TATA wiąże się TFIID (najważniejszą jednostką tego kompleksu jest TBP ,

konieczną do inicjacji transkrypcji przez wszystkie trzy polimerazy) co jest ułatwiane

przez TFIIA , który jednocześnie zapobiega łączeniu się z TFIID czynników

hamujących jego aktywność

• Przyłączenie się TFIIB-> asocjacja polimerazy RNAII w formie kompleksu z TFIIF

• Wiązanie się TFIIE, TFIIH, TFIIJ

Tak utworzony kompleks białkowy nazywany jest kompleksem inicjującym transkrypcję.

Dopiero teraz może dojść do rozpoczęcia transkrypcji w miejscu 25pz poniżej kasety TATA,

proces ten będzie jednak zachodził wolno ponieważ opisany wyżek kompleks inicjujący i

czynniki białkowe są zaliczane do podstawowych.

Elementy wzmacniające lub tłumiące

• Mogą występować zarówno w górę jak i w dół od miejsca startu transkrypcji i nieraz

umiejscowione są w odległości setek lub tysięcy par zasad od jednostek

transkrypcyjnych

• Pośredniczą w rekcji na różne sygnały, jak: hormony, metale, związki chemiczne,

szok termiczny, itd.

• Zwiększają bądź zmniejszają szybkość syntezy RNA po inicjacji

Polimerazy RNA

• Wyróżnia się trzy klasy – I, II i III

• Wszystkie składają się z dwóch dużych podjednostek i kilku mniejszych

• Polimeraza I jest zlokalizowana w jąderku i transkrybuje większość genów rRNA

(28S, 5,8S i 18S)

• Polimeraza II występuje w nukleoplazmie, transkrybuje wszystkie geny kodujące

białka (syntetyzuje mRNA) i niektóre geny małych jądrowych RNA (snRNA)

• Polimeraza III również występuje w nukleoplazmie, jej produktami są tRNA, 5SRNA,

U6-snRNA, małe jąderkowe RNA (snoRNA)

Rozmieszczenie niektórych elementów sekwencyjnych genach kodujących cząsteczki

mRNA.

Pierwszy nukleotyd transkrybowany na pre-mRNA jest określany jako miejsce startu

(numerowany jako +1), a wszystkie inne nukleotydy są numerowane od tego miejsca.

Nukleotydy położone w górę (na lewo) od tego miejsca są numerowane -1, -2, -3 itd.,

natomiast w dół (na prawo) od punktu startu są numerowane +1, +2, +3 itd..

Fragment genu transkrybowany na pre-mRNA zawiera 5’ i 3’ segmenty, które nie ulegają

translacji, oraz sekwencje kodujące. W pewnym miejscu transkrybowanej części genu

znajduje się trójka zasad (ang.triplet) odpowiadająca kodonowi AUG, który jest pierwszym

kodonem kodującym aminokwas na rybosomie w procesie syntezy białka. Ten kodon

startowy zaznacza początek sekwencji kodujących polipeptyd. Dalej w dół znajduje się kodon

terminacyjny (jeden z trzech) wskazujący punkt zakończenia syntezy białka. W obrębie

sekwencji kodującej może być włączony jeden bądź więcej intronów. jeszcze dalej w dół

znajdują się końcowe segmenty kopiowane na pre-mRNA, pośród nich sekwencja AAUAAA,

która jest sygnałem do przecięcia transkryptów eukariotycznych przez specjalną nukleazę

oraz przyłączenia ogona poliadenylowego.

Produkty transkrypcji

Wytworzone w procesie transkrypcji trzy rodzaje RNA (tRNA, rRNA i mRNA) ulegają

następnie enzymatycznym modyfikacjom (potranskrypcyjnym), co prowadzi do utworzenia

ich funkcjonalnych form (dojrzewanie RNA)

Przyłączenie czapeczki w postaci nukleotydu 7-metyloguanylowego do 5’końca pre-

mRNA jeszcze w trakcie jego syntezy oraz przyłączenie ogona poliadenylowego

(składającego się z nukleotydów adeninowych) do 3’końca po zakończeniu syntezy i odcięciu

transkryptu

Z pre-mRNA sekwencje intronowe zostają usuwane, a sąsiadujące ze sobą eksony łączą się

(z udziałem ligaz) w ciągły liniowy odcinek sekwencji kodujących syntezę określonego białka

Dojrzewanie pre-rRNA to seria złożonych procesów potranskrypcyjnych w wyniku których

następuje degradacja prawie połowy pierwotnego transkryptu (fragmentacja i usuwanie

sekwencji zbędnych przy udziale egzo- i endonukleaz; 45S : 18S, 28S i zasocjowany z nim

5,8S)

Pre-tRNA zawiera w swojej strukturze introny znajdujące się w sekwencji która odpowiada

matrycowej sekwencji dzielącej wewnętrzny promotor składający się z dwóch części

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: