Информация

Поли(А) опашката добавена ли е, докато транскрипцията все още е в ход?

Поли(А) опашката добавена ли е, докато транскрипцията все още е в ход?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Четох това в Кембъл

… сплайсинг и поли А добавяне на опашка може също да се случи, докато транскрипцията все още е в ход.

Как може да се добави поли(А) опашката, докато транскрипцията все още продължава?


Малко по-сложно е, отколкото показват коментарите по-горе.

Glover-Cutter, K et al. (2007) РНК полимераза II спира и се свързва с пре-мРНК процесорни фактори в двата края на гените. Nature Structural & Molecular Biology 15: 71-78

Авторите представят доказателство, че РНК polII спира на 0,5 - 1,5 kb надолу по веригата от поли(А) сайта, където се набират процесорни фактори (стимулиращ фактор на разцепване, или CstF, и фактор на специфичност за полиаденилиране на разцепване, CPSF). Така че полимеразата все още е ангажирана с шаблона и премРНК, когато се инициира обработката, въпреки че може да не удължава активно транскрипта.

"Локализацията на активния polII-3' крайния процесор на комплекса кладенец след консенсусната последователност на poly(A) се съгласува добре с разцепването на Хироном BR1 транскрипти, след като са транскрибирани 600 бази от последователността надолу по веригата. Този модел е подкрепен и от факта, че ефективното разцепване на поли(А) сайт изисква непокътнат RNA вързан, свързващ поли(А) мястото с полимераза надолу по веригата." (препратките са цитирани в оригинала).

Това е семантичен въпрос дали наричате това котранскрипционна обработка.

[Между другото това е още един пример, който противоречи на общоприета идея, че еволюцията действа, за да оптимизира всичко, за да запази АТФ - тук имаме процеса на транскрипция, изхвърлящ енергията от приблизително 1000 фосфодиестерни връзки на препис.]

АКТУАЛИЗИРАНЕ @WYSIWYG Полимеразата минава покрай мястото, където поли(А) в крайна сметка ще бъде добавен, и прави още 1000 бази от РНК, преди да направи пауза, за да набере фактори, които са необходими за последващото разцепване на pol(A) мястото, което сега се намира " зад него". След това поли (A) опашката се добавя в новосъздадения 3' край. Така инициирането на добавяне на поли(А) (в смисъл, че разцепването е задължителна първа стъпка в процеса) се извършва, докато полимеразата все още е ангажирана. Съгласен съм, че действителното добавяне на poly(A) по никакъв начин не може да се счита за котранскрипционно.

Опитвах се да подчертая, че не става дума просто за полимеразата, която се натъква на мястото на разцепване и отпада, за да позволи да се осъществи втори несвързан процес.


Както други заявиха, сплайсирането се случва котранскрипционно, но не можете активно да транскрибирате РНК, докато тя се транскрибира. Въпреки това, общоприето е, че транскриптът може да бъде полиаденилиран, докато РНК полимеразата все още се транскрибира - това се нарича модел на торпедо. Разликата е, че транскриптът е бил разцепен между полимеразата и полиА, но те все още са част от едно и също транскрипционно събитие. Вижте фигурата тук… http://www.nature.com/nsmb/journal/v11/n12/fig_tab/nsmb1204-1156_F1.html


Поли(А) опашката добавена ли е, докато транскрипцията все още е в ход? - Биология

Биология C2006 / F2402 - Пролет 2003 - Въпроси и отговори - Последен въпрос добавен 04/01/2003 19:46 ч.

Whic h хормоните използват пътя за предаване на сигнала IP3/DAG?

Някои примери включват TRH, ангиотензин, вазопресин (ADH) и окситоцин. Въпреки това, ние все още научаваме подробности за това кои хормони използват кой път и изглежда, че един хормон може да използва множество пътища, така че не е полезно да ги запомняте в този момент. Ако има някакво обобщение, може да се окаже, че IP3/DAG се използва от хормони, които водят до свиване на гладката мускулатура, като окситоцин, който стимулира мускулите на матката да се свиват, и вазопресин, който стимулира вазоконстрикцията.

За въпрос 4-17 A2 вие отговорихте, че началото на транскрипцията е
надолу по веригата от основния промотор, но в учебниците
диаграмите показват, че началото на транскрипцията е част
на основния промотор от най-долната страна. Не е ли правилно да се каже, че началото на транскрипцията е
„част от основния промоутър“, кой беше един от изборите?

Прегледах този въпрос и съм съгласен, че или "core promotor" или
"downstream" е подходящо, ако отговорът е обяснен правилно. В
началото на транскрипцията обикновено се счита за част от основния промотор, но е така
разположен в самия 5' край на него (както казвате), което е точката, към която стигнах.
Може би по-добрият въпрос би бил "В сравнение с проксималния регулатор
елементи на основния промотор, или спрямо полето TATA, къде е началото на транскрипцията?" Ще трябва да поправя това в следващото издание.

Re: Въпрос 4-9-B. Може ли отговорът също да бъде „иницииране на скорост на превод?“

Въпросът не е "Как може да се случи?", а "Какво е най-вероятно
обяснение?" Тогава даденият отговор е най-вероятно (ако не единственият)
обяснение.

Re: Въпрос 4-11-A. Не може да отговоря също така „модификация на протеиновия пост превод“ като това
може да инхибира способността на тип А да полимеризира?

Същата точка като предишния отговор. Имайте предвид, че въпросът казва, че разл. видовете фибронектин се различават по аминокиселинна последователност.
Тъй като това е достатъчно за отчитане на разликите в димеризацията, не е необходимо да се използва допълнителен фактор като модификация. Ако различните фибронектини имат СЪЩАТА аминокиселинна последователност и димеризират по различен начин, тогава модификацията на протеина би била разумно обяснение.

Re: Въпрос 4-11-B. Защо е това алт. сплайсинг, а не генно семейство?
Отговорът показва, че ДНК и първичният транскрипт трябва да са еднакви и
че разликата между протеини А и В е възникнала в резултат на
разлики в снаждането. Когато бележките от лекцията обсъждат вариациите в
протеинова функция, дивергенцията в ДНК се обсъжда като средство, чрез което протеините
от едно и също семейство може да има различни имоти. Може ли ДНК на А и
B са се отклонили леко с времето или A и B фибронектинът не би бил
счита се за протеиново семейство? Така не биха могли и структурните различия
да се припише на разликите в ДНК и следователно първичен транскрипт?

Проблемът казва, че има само ЕДИН ген за фибронектин. Така че ДНК трябва
винаги бъдете еднакви. Тук нямате работа с няколко гена, които са
част от едно и също семейство гени и които се разминават, за да дадат семейство от протеини. Вие
вместо това се занимават само с един ген, който дава семейство протеини чрез
алтернативно снаждане на същия препис.

Защо тиреоглобулиновата верига не е хидрофобна? Прави ли се от нещо друго освен тирозин?

Тиреоглобулинът е хидрофилен като другите гликопротеини. Това е дълъг протеин, верига от над 5000 аминокиселини, от които само около 140 са тирозин.

Преглеждах деветата лекция и попаднах на нещо, което не разбрах напълно. По отношение на алтернативното снаждане и раздаване 9B:
1) има ли причина един полиА сайт да се използва вместо друг?

По отношение на функцията на клетките и организма, да. Ако се използва едно място на полиА, клетката има мембранно свързано антитяло, което може да открие наличието на антиген, ако се използва другото полиА място, клетката произвежда големи количества разтворимо (секретирано) антитяло, което може да се използва за инактивиране на антигена. Наличието на антиген е това, което превключва системата от първото състояние във второто. Този отговор на антигена е "полезен" за организма като цяло - позволява на многоклетъчния организъм да произвежда "правилното" антитяло за унищожаване на специфичен инфекциозен агент, но само когато този агент се появи. Организмът не превключва умишлено или съзнателно - това е механистичен отговор, който се е развил в продължение на милиони години. Организмите, които реагираха по този начин, оцеляха при инфекция, процъфтяха и оставиха много потомци, които биха могли да установят същия имунен отговор, тези, които не реагираха по този начин (чрез създаване на антитяло в отговор на антигена), не се размножиха също и умряха.

2) Каква точно е ролята на интрон 4? носи ли последователността за полиА сайт 1? Следователно, когато се отстрани, полиА сайт 1 също се премахва?

Да, така е. Това, което имате тук, е конкуренция - ако снаждането на интрон 4 се случи първо (преди добавянето на поли А), сайтът на поли А 1 го няма, екзони 5 и 6 са включени в транскрипта, а вторият поли А сайт се използва за крайна транскрипция. Но ако поли А е добавен преди интрон 4 да може да бъде сплайсиран, тогава транскрипцията завършва в края на екзон4/началото на интрон 4, а останалата част от интрон 4 и останалите екзони не се транскрибират.

3) Още въпроси за разпечатка 9B (добавено 3/30):
(a) Прочетох отговорите ви на въпросите по-горе за това в мрежата, но все още не разбирам съвсем.
Не разбирам как може да се добави поли а опашка към иРНК, ако интрон 4 не е снабден. Прибавящият поли А ензим разцепва ли първичния транскрипт на мястото на добавяне на поли А 1 на интрон 4 и след това добавя А?

да.

(b) Второ, извършва ли се сплайсинг, докато основният транскрипт все още се транскрибира? Или това е завършено първо преди снаждането и добавянето на поли А?

Мисля, че можеш сам да си отговориш на въпроса. Ако транскрипцията е приключила първо и цялото снаждане е настъпило след това
транскрипция, къде ще се добави поли А?

Въпрос, зададен в клас относно казуса с йод в Индия: Защо хората в Индия развиват гуша, когато използват евтината сол, получена чрез изпаряване на морска вода. Това не трябва ли да съдържа йод, който има в морето?

Морската вода съдържа йод, но концентрацията му е малко ниска и хората не ядат голямо количество сол. Когато йодът се включи в подпочвените води, морските дарове и растенията, можете да получите много в диетата си. Но когато солта се получава чрез изпаряване на морската вода, това, което кристализира е предимно натриев хлорид, с малко магнезий, калций и калий. Какъвто и да е бил йодът в морската вода, се губи в процеса на пречистване, така че дори солта, направена от морска вода, трябва да има добавен йод.


40 Обработка на еукариотна РНК

Еукариотните иРНК трябва да преминат през няколко етапа на обработка, преди да могат да бъдат прехвърлени от ядрото в цитоплазмата и преведени в протеин. Допълнителните стъпки, включени в съзряването на еукариотната иРНК, създават молекула, която е много по-стабилна от прокариотната иРНК. Еукариотната иРНК обикновено трае няколко часа, докато типичната прокариотна иРНК продължава не повече от пет секунди.

Транскриптът на иРНК е покрит РНК-стабилизиращи протеини за да се предотврати разграждането му, докато се обработва и изнася извън ядрото.

Към единия край на растящия транскрипт се добавя специална нуклеотидна „шапка“, която също помага за предотвратяване на разграждането и помага на клетката да разпознае тази молекула като иРНК, която трябва да бъде преведена.

След като транскрипцията приключи, ензим добавя низ от приблизително 200 аденинови остатъка към края на иРНК, наречен поли-А опашка. Тази модификация допълнително защитава пре-мРНК от разграждане и сигнализира на клетъчните фактори, че транскриптът трябва да бъде изнесен в цитоплазмата.

Еукариотните гени са съставени от протеин-кодиращи последователности, наречени екзони (бившon означава, че са напрнатиснат) и международенervening последователности, наречени интрони (международенron означава техните международенслужебна роля, за която също можете да мислите международенизригващи поредици). Интроните се отстраняват от пре-мРНК по време на обработката. Интронните последователности в иРНК не кодират аминокиселини, които стават част от протеините. От съществено значение е всички интрони на пре-мРНК да бъдат напълно и прецизно отстранени преди протеиновия синтез, така че екзоните да се съединят заедно, за да кодират правилните аминокиселини. Ако процесът сгреши дори с един нуклеотид, последователността на повторно съединените екзони ще бъде изместена и полученият протеин ще бъде нефункционален. Процесът на отстраняване на интрони и повторно свързване на екзони се нарича снаждане (Фигура 5). Интроните се отстраняват и разграждат, докато пре-мРНК все още е в ядрото.

Фигура 5: Еукариотната тРНК съдържа интрони, които трябва да бъдат отделени. Добавят се и 5′ шапка и 3′ опашка.


Биология 171

До края на този раздел ще можете да направите следното:

  • Опишете различните стъпки в обработката на РНК
  • Разберете значението на екзоните, интроните и сплайсинга за иРНК
  • Обяснете как се обработват tRNAs и rRNAs

След транскрипцията, еукариотните пре-мРНК трябва да преминат през няколко етапа на обработка, преди да могат да бъдат транслирани. Еукариотните (и прокариотните) тРНК и рРНК също се подлагат на обработка, преди да могат да функционират като компоненти в машината за синтез на протеини.

Обработка на иРНК

Еукариотната пре-мРНК претърпява обширна обработка, преди да е готова за транслация. Еукариотните протеин-кодиращи последователности не са непрекъснати, както са в прокариотите. Кодиращите последователности (екзони) се прекъсват от некодиращи интрони, които трябва да бъдат отстранени, за да се получи транслируема иРНК. Допълнителните стъпки, включени в съзряването на еукариотната иРНК, също създават молекула с много по-дълъг полуживот от прокариотната иРНК. Еукариотните иРНК продължават няколко часа, докато типичните Е. coli иРНК продължава не повече от пет секунди.

Предварителните тРНК първо са покрити с РНК-стабилизиращи протеини, които предпазват пре-тРНК от разграждане, докато се обработва и изнася извън ядрото. Трите най-важни стъпки от пре-мРНК обработката са добавянето на стабилизиращи и сигнализиращи фактори в 5′ и 3′ края на молекулата и отстраняването на интроните ((Фигура)). В редки случаи транскриптът на иРНК може да бъде „редактиран“, след като бъде транскрибиран.


Трипанозомите са група от протозои, които включват патогена Trypanosoma brucei, което причинява нагана при говедата и сънна болест при хората в големи райони на Африка ((Фигура)). Трипанозомата се пренася от хапещи мухи в рода Глосина (обикновено наричани мухи цеце). Трипанозомите и почти всички други еукариоти имат органели, наречени митохондрии, които доставят на клетката химическа енергия. Митохондриите са органели, които изразяват собствената си ДНК и се смята, че са останки от симбиотична връзка между еукариот и погълнат прокариот. Митохондриалната ДНК на трипанозомите показва интересно изключение от централната догма: техните пре-мРНК нямат правилната информация за определяне на функционален протеин. Обикновено това е така, защото на иРНК липсват няколко U нуклеотида. Клетката извършва допълнителна стъпка на обработка на РНК, наречена РНК редактиране, за да поправи това.


Други гени в митохондриалния геном кодират РНК от 40 до 80 нуклеотиди. Една или повече от тези молекули взаимодействат чрез комплементарно сдвояване на бази с някои от нуклеотидите в пре-мРНК транскрипта. както и да е ръководна РНК има повече А нуклеотиди, отколкото пре-мРНК има U нуклеотиди, с които да се свързва. В тези региони направляващата РНК излиза навън. 3′ краищата на водещите РНК имат дълга поли-U опашка и тези U бази са вмъкнати в участъци от пре-мРНК транскрипта, в които са обвързани направляващите РНК. Този процес е изцяло медииран от РНК молекули. Това означава, че насочващите РНК - вместо протеините - служат като катализатори при редактирането на РНК.

Редактирането на РНК не е просто феномен на трипанозомите. В митохондриите на някои растения почти всички пре-мРНК се редактират. Редактирането на РНК също е идентифицирано при бозайници като плъхове, зайци и дори хора. Каква може да бъде еволюционната причина за тази допълнителна стъпка в пре-мРНК обработката? Една от възможностите е, че митохондриите, които са останки от древни прокариоти, имат също толкова древен РНК-базиран метод за регулиране на генната експресия. В подкрепа на тази хипотеза, редакциите, направени на пре-мРНК, се различават в зависимост от клетъчните условия. Макар и спекулативен, процесът на редактиране на РНК може да бъде остатък от първичното време, когато молекулите на РНК, вместо протеините, са били отговорни за катализиране на реакциите.

5′ Запушване

Докато пре-мРНК все още се синтезира, 7-метилгуанозин капачка се добавя към 5′ края на растящия транскрипт чрез фосфатна връзка. Тази функционална група предпазва зараждащата се иРНК от разграждане. В допълнение, факторите, участващи в протеиновия синтез, разпознават капачката, за да подпомогнат инициирането на транслация от рибозомите.

3′ Поли-А опашка

След като удължаването приключи, пре-мРНК се разцепва от ендонуклеаза между AAUAAA консенсусна последователност и богата на GU последователност, оставяйки AAUAAA последователността върху пре-мРНК. След това ензим, наречен поли-А полимераза, добавя низ от приблизително 200 А остатъци, наречен поли-А опашка. Тази модификация допълнително предпазва пре-мРНК от разграждане и също така е мястото на свързване за протеин, необходим за експортиране на обработената иРНК в цитоплазмата.

Пре-мРНК сплайсинг

Еукариотните гени са съставени от екзони, които съответстват на протеин-кодиращи последователности (бившon означава, че са напрнатиснат), и международенervening последователности, наречени интрони (международенron означава техните международенervening role), които могат да участват в генната регулация, но се отстраняват от пре-мРНК по време на обработката. Интронните последователности в иРНК не кодират функционални протеини.

Откриването на интрони беше изненада за изследователите през 70-те години на миналия век, които очакваха, че пре-мРНК ще определят протеинови последователности без допълнителна обработка, както са наблюдавали при прокариотите. Гените на висшите еукариоти много често съдържат един или повече интрони. Тези региони могат да съответстват на регулаторни последователности обаче, биологичното значение на наличието на много интрони или на много дълги интрони в гена е неясно. Възможно е интроните да забавят генната експресия, защото отнема повече време за транскрибиране на пре-мРНК с много интрони. Алтернативно, интроните могат да бъдат нефункционални остатъци от последователност, останали от сливането на древни гени по време на хода на еволюцията. Това се подкрепя от факта, че отделни екзони често кодират отделни протеинови субединици или домени. В по-голямата си част последователностите на интроните могат да бъдат мутирани, без в крайна сметка да повлияят на протеиновия продукт.

Всички интрони на пре-мРНК трябва да бъдат напълно и прецизно отстранени преди протеиновия синтез. Ако процесът допусне грешка дори с един нуклеотид, рамката на четене на повторно присъединените екзони ще се измести и полученият протеин ще бъде нефункционален. Процесът на отстраняване на интрони и повторно свързване на екзони се нарича сплайсинг ((Фигура)). Интроните се отстраняват и разграждат, докато пре-мРНК все още е в ядрото. Сплайсингът се осъществява чрез специфичен за последователността механизъм, който гарантира, че интроните ще бъдат отстранени и екзоните ще се съединят отново с точността и прецизността на единичен нуклеотид.Въпреки че самият интрон е некодиращ, началото и краят на всеки интрон са маркирани със специфични нуклеотиди: GU в 5′ края и AG в 3′ края на интрона. Сплайсингът на пре-мРНК се извършва от комплекси от протеини и РНК молекули, наречени сплайзозоми.


Грешките при снаждането са замесени в ракови заболявания и други човешки заболявания. Какви видове мутации могат да доведат до грешки при сплайсинг? Помислете за различни възможни резултати, ако възникнат грешки при снаждането.

Обърнете внимание, че могат да присъстват повече от 70 индивидуални интрона и всеки трябва да премине през процеса на сплайсинг – в допълнение към 5′ тапиране и добавяне на поли-А опашка – само за генериране на единична, транслируема mRNA молекула.

Вижте РНК сплайсинг (видео), за да видите как се отстраняват интроните по време на РНК сплайсинг.

Обработка на tRNAs и rRNAs

tRNAs и rRNAs са структурни молекули, които имат роля в синтеза на протеини, но тези RNA не се транслират. Пре-рРНК се транскрибират, обработват и сглобяват в рибозоми в ядрото. Пре-тРНК се транскрибират и обработват в ядрото и след това се освобождават в цитоплазмата, където се свързват със свободни аминокиселини за протеинов синтез.

Повечето от tRNAs и rRNAs в еукариоти и прокариоти първо се транскрибират като дълга прекурсорна молекула, която обхваща множество rRNAs или tRNAs. След това ензимите разцепват прекурсорите на субединици, съответстващи на всяка структурна РНК. Някои от базите на пре-рРНК са метилиран тоест a –CH3 метилова функционална група се добавя за стабилност. Пре-тРНК молекулите също се подлагат на метилиране. Както при пре-мРНК, изрязването на субединица се случва в еукариотни пре-РНК, предназначени да станат tRNAs или rRNAs.

Зрелите рРНК съставляват приблизително 50 процента от всяка рибозома. Някои от рибозомните РНК молекули са чисто структурни, докато други имат каталитична или свързваща активност. Зрелите tRNAs придобиват триизмерна структура чрез локални области на базово сдвояване, стабилизирани чрез вътрешномолекулно водородно свързване. tRNA се сгъва, за да позиционира мястото на свързване на аминокиселина в единия край и антикодона в другия край ((Фигура)). Антикодонът е тринуклеотидна последователност в тРНК, която взаимодейства с кодон на иРНК чрез комплементарно сдвояване на бази.


Резюме на раздел

Еукариотните пре-мРНК са модифицирани с 5′ метилгуанозин капачка и поли-А опашка. Тези структури предпазват зрялата иРНК от разграждане и помагат за износа й от ядрото. Pre-mRNAs също се подлагат на сплайсинг, при който интроните се отстраняват и екзоните се свързват отново с точност от един нуклеотид. Само готови иРНК, които са претърпели 5′ тапиране, 3′ полиаденилиране и интронно сплайсинг, се изнасят от ядрото към цитоплазмата. Pre-rRNAs и pre-tRNAs могат да бъдат обработени чрез вътрешномолекулно разцепване, сплайсинг, метилиране и химическо превръщане на нуклеотиди. Рядко се извършва и РНК редактиране, за да се вмъкнат липсващи бази, след като е била синтезирана иРНК.

Арт връзки

(Фигура) Грешките при снаждането са замесени в ракови заболявания и други човешки заболявания. Какви видове мутации могат да доведат до грешки при сплайсинг? Помислете за различни възможни резултати, ако възникнат грешки при снаждането.

(Фигура) Мутациите в последователността за разпознаване на сплайзома във всеки край на интрона или в протеините и РНК, които съставят сплайзомата, могат да нарушат сплайсинга. Мутациите могат също да добавят нови места за разпознаване на сплайзоми. Грешките при сплайсинг могат да доведат до задържане на интрони в сплайсираната РНК, изрязване на екзони или промени в местоположението на мястото на снаждане.

Безплатен отговор

Пациентите с хронична лимфоцитна левкемия често крият безсмислени мутации в техните сплайзомни машини. Опишете как тази мутация на сплайзомата би променила крайното местоположение и последователност на пре-мРНК.

Безсмислените сплайсозомни мутации биха елиминирали етапа на сплайсинг на обработката на иРНК, така че зрелите иРНК ще запазят своите интрони и ще бъдат напълно комплементарни към цялата последователност на ДНК шаблон. Въпреки това, иРНК все още ще бъдат подложени на добавяне на 5' капачка и поли-А опашка и следователно всяка има потенциал да бъде изнесена в цитоплазмата за транслация.

Терминологичен речник


Централна догма

нуклеотиден код обаче. Например, огромни количества доказателства показват, че този код е основата за производството на различни молекули, включително РНК и протеин. Изследванията показват също, че инструкциите, съхранявани в ДНК, се "четат" в две стъпки: транскрипция и транслация. При транскрипция, част от двуверижната ДНК матрица

води до едноверижна РНК молекула. В някои случаи самата РНК молекула е "завършен продукт", който изпълнява важна функция в клетката. Често обаче транскрипцията на РНК молекула е последвана от етап на транслация, който в крайна сметка води до производството на протеинова молекула.

Визуализиране на транскрипция Процесът на транскрипция може да бъде визуализиран чрез електронна микроскопия (Фигура 1) всъщност, за първи път е наблюдаван с помощта на този метод през 1970 г. В тези ранни

на електронни микрографии, молекулите на ДНК изглеждат като "стволове" с много РНК "разклонения", простиращи се от тях. Когато ДНКаза и РНКаза (ензими, които разграждат съответно ДНК и РНК) бяха добавени към молекулите, приложението на ДНКаза елиминира структурите на ствола, докато използването на РНКаза изтрива клоните.

ДНК е двуверижна, но само една верига служи като шаблон за транскрипция във всеки даден момент, а другата верига се нарича некодираща верига. В повечето организми веригата на ДНК, която служи като кодираща матрица за един ген, може да бъде некодираща за други гени в рамките на същата хромозома.

След като се установи, че информационната РНК (иРНК) служи като копие на хромозомната ДНК и определя последователността на аминокиселините в протеините, последва въпросът как този процес всъщност се осъществява естествено. Отдавна беше известно, че само 20 аминокиселини се срещат в естествено извлечените протеини. Също така беше известно, че има само четири нуклеотида в иРНК: аденин (A), урацил (U), гуанин (G) и цитозин (C). Така 20 аминокиселини са кодирани само от четири уникални бази в иРНК, но как се постига това кодиране?

Процесът на транскрипция

Процесът на транскрипция започва, когато ензим, наречен РНК полимераза (RNA pol), се прикрепи към матрицата на ДНК веригата и започне да катализира производството на комплементарна РНК. Полимеразите са големи ензими, съставени от приблизително дузина субединици, и когато са активни върху ДНК, те също обикновено са комплексирани с други фактори. В много случаи тези фактори сигнализират кой ген трябва да бъде транскрибиран.

В еукариотните клетки съществуват три различни типа РНК полимераза, докато бактериите имат само една. При еукариотите РНК pol I транскрибира гените, които кодират повечето от рибозомните РНК (рРНК), а РНК pol III транскрибира гените за една малка рРНК, плюс трансферните РНК, които играят ключова роля в процеса на транслация, както и други малки регулаторни РНК молекули. По този начин РНК pol II е тази, която транскрибира информационните РНК, които служат като шаблони за производство на протеинови молекули.

Първата стъпка в транскрипцията е инициирането, когато РНК pol се свързва с ДНК нагоре (5′) на гена в специализирана последователност, наречена промотор. При бактериите промоторите обикновено се състоят от три елемента на последователност, докато при еукариотите има до седем елемента.

При прокариотите повечето гени имат последователност, наречена кутия на Pribnow, като консенсусната последователност TATAAT е разположена на около десет базови двойки далеч от мястото, което служи като място на иницииране на транскрипция. Не всички кутии на Pribnow имат тази точна нуклеотидна последователност, тези нуклеотиди са просто най-често срещаните, открити на всяко място. Въпреки че се случват замествания, всяка кутия все пак наподобява този консенсус доста много. Много гени също имат консенсусната последователност TTGCCA на позиция 35 бази нагоре от началното място, а някои имат това, което се нарича възходящ елемент, който е богат на AT регион от 40 до 60 нуклеотида нагоре, който повишава скоростта на транскрипция (Фигура 2) . Във всеки случай, при свързване, РНК pol "ядреният ензим" се свързва с друга субединица, наречена сигма субединица, за да образува холоезим, способен да развие двойната спирала на ДНК, за да улесни достъпа до гена. Сигма субединицата предава промоторната специфичност към РНК полимеразата, тоест тя е отговорна за казването на РНК полимеразата къде да се свърже. Има редица различни сигма субединици, които се свързват с различни промотори и следователно подпомагат включването и изключването на гените при промяна на условията.

Еукариотните промотори са по-сложни от техните прокариотни колеги, отчасти защото еукариотите имат гореспоменатите три класа РНК полимераза, които транскрибират различни набори от гени. Много еукариотни гени също притежават усилващи последователности, които могат да бъдат намерени на значителни разстояния от гените, които засягат. Последователностите за усилване контролират активирането на гена чрез свързване с протеини на активатор и промяна на 3-D структурата на ДНК, за да помогне за "привличане" на РНК pol II, като по този начин регулира транскрипцията. Тъй като еукариотната ДНК е плътно опакована като хроматин, транскрипцията също изисква редица специализирани протеини, които помагат да се направи достъпна кодиращата верига.

При еукариотите промоторът "ядро" за ген, транскрибиран от pol II, най-често се намира непосредствено нагоре (5') от началното място на гена. Повечето pol II гени имат TATA кутия (консенсусна последователност TATTAA) от 25 до 35 бази нагоре от иницииращото място, което влияе върху скоростта на транскрипция и определя местоположението на стартовото място. Еукариотните РНК полимерази използват редица основни кофактори (наричани заедно общи транскрипционни фактори) и един от тях, TFIID, разпознава TATA кутията и гарантира, че се използва правилното начално място. Друг кофактор, TFIIB, разпознава различна обща консенсусна последователност, G/C G/C G/C G C C C, приблизително 38 до 32 бази нагоре.

Термините "силен" и "слаб" често се използват за описание на промотори и подобрители, в зависимост от техните ефекти върху скоростта на транскрипция и по този начин върху генната експресия. Промяната на силата на промотора може да има вредни ефекти върху клетката, често води до заболяване. Например, някои тумор-стимулиращи вируси трансформират здрави клетки чрез вмъкване на силни промотори в близост до стимулиращи растежа гени, докато транслокациите в някои ракови клетки поставят гени, които трябва да бъдат "изключени" в близост до силни промотори или подобрители.

Последователностите на усилвателите правят това, което подсказва името им: действат за подобряване на промотора. Протеините, които улесняват това зацикляне, се наричат ​​активатори, докато тези, които го инхибират, се наричат ​​репресори. Това е скоростта, с която гените се транскрибират и ефектите им могат да бъдат доста мощни. Подобрителите могат да бъдат на хиляди нуклеотиди далеч от промоторите, с които взаимодействат, но те се приближават чрез примката на ДНК. Този цикъл е резултат от взаимодействия между протеините, свързани с усилвателя, и тези, свързани с t

Транскрипцията на еукариотни гени от полимерази I и III се инициира по подобен начин, но промоторните последователности и протеините на транскрипционния активатор варират.

След като транскрипцията е инициирана, двойната спирала на ДНК се развива и РНК полимеразата разчита шаблонната верига, добавяйки нуклеотиди към 3′ края на растящата верига. При температура от 37 градуса по Целзий нови нуклеотиди се добавят със скорост от около 15-20 аминокиселини в секунда в бактериите (Dennis & Bremer, 1974), докато еукариотите протичат с много по-бавно темпо от приблизително пет до осем аминокиселини на второ (Izban & Luse, 1992).

Терминаторните последователности се намират близо до краищата на кодиращите последователности. Бактериите притежават два вида от тези последователности. В rho-независимите терминатори се транскрибират инвертирани повторяеми последователности, които след това могат да се сгънат обратно върху себе си в бримки за фиби, причинявайки пауза на RNA pol и което води до освобождаване на транскрипта. От друга страна, rho-зависимите терминатори използват фактор, наречен rho, който активно развива ДНК-РНК хибрида, образуван по време на транскрипцията, като по този начин освобождава новосинтезираната РНК.

При еукариотите прекратяването на транскрипцията става чрез различни процеси, в зависимост от точната използвана полимераза. За pol I гените, транскрипцията се спира чрез терминиращ фактор, чрез механизъм, подобен на rho-зависимата терминация в бактериите. Транскрипцията на pol III гени завършва след транскрибиране на терминираща последователност, която включва полиурацилов участък, чрез механизъм, наподобяващ rho-независима прокариотна терминация. Прекратяването на пол II транскрипти обаче е по-сложно.

Транскрипцията на pol II гени може да продължи за стотици или дори хиляди нуклеотиди след края на кодираща последователност. РНК веригата след това се разцепва от комплекс, който изглежда се свързва с полимеразата. Изглежда, че разцепването е съчетано с прекратяване на транскрипцията и се случва в консенсусна последователност. Зрелите pol II иРНК са полиаденилирани в 3'-края, което води до поли(А) опашка, този процес следва разцепването и също е координиран с терминирането.

Както полиаденилирането, така и терминирането използват една и съща консенсусна последователност, а взаимната зависимост на процесите е демонстрирана в края на 80-те години на миналия век чрез работа от няколко групи. Една група учени, работещи с миши глобинови гени, показа, че въвеждането на мутации в консенсусната последователност AATAAA, за която е известно, че е необходима за добавянето на поли(А), инхибира както полиаденилирането, така и терминирането на транскрипцията. Те измерват степента на терминация чрез хибридизиране на транскрипти с различни мутанти на поли(А) консенсусна последователност с транскрипти от див тип и успяват да видят намаляване на сигнала за хибридизация, което предполага, че правилното терминиране е инхибирано. Следователно те стигнаха до заключението, че полиаденилирането е необходимо за терминиране (Logan et. al., 1987). Друга група е получила подобни резултати, използвайки вирусна система на маймуни, SV40 (маймунски вирус 40). Те въведоха мутации в поли(А) място, което накара тРНК да се натрупват до нива далеч над дивия тип (Connelly & Manley, 1988).

Точната връзка между разцепването и прекратяването остава да се определи. Един модел предполага, че самото разцепване предизвиква терминация, друг предполага, че полимеразната активност е засегната при преминаване през консенсусната последователност на мястото на разцепване, може би чрез промени в свързаните фактори за активиране на транскрипцията. По този начин изследванията в областта на прокариотната и еукариотната транскрипция все още са фокусирани върху разкриването на молекулярните детайли на този сложен процес, данни, които ще ни позволят да разберем по-добре как гените се транскрибират и заглушават.

Несъответствието между броя на базите на нуклеиновите киселини и броя на аминокиселините незабавно елиминира възможността за код от една база на аминокиселина. Всъщност дори два нуклеотида на аминокиселина (дублетен код) не биха могли да отчитат 20 аминокиселини (с четири бази и дублетен код ще има само 16 възможни комбинации [42 = 16]). Така най-малката комбинация от четири бази, която може да кодира всичките 20 аминокиселини, би била триплетен код. Въпреки това, триплетен код произвежда 64 (43 = 64) възможни комбинации или кодони. По този начин триплетният код въвежда проблема с това, че има повече от три пъти повече кодони, отколкото аминокиселините. Или тези "екстра" кодони произвеждат излишък, с множество кодони, кодиращи една и съща аминокиселина, или вместо това трябва да има множество задънени кодони, които не са свързани с никоя аминокиселина.

Предварителни доказателства, показващи, че генетичният код наистина е триплетен код, идват от експеримент на Франсис Крик и Сидни Бренър (1961). Този експеримент изследва ефекта на мутациите с изместване на рамката върху протеиновия синтез. Мутациите с изместване на рамката са много по-разрушителни за генетичния код, отколкото обикновените замествания на бази, тъй като включват вмъкване или изтриване на база, като по този начин променят броя на базите и техните позиции в гена. Например, мутагенът профлавин причинява мутации с изместване на рамката, като се вмъква между ДНК бази. По този начин присъствието на профлавин в ДНК молекула пречи на репликацията на молекулата, така че полученото ДНК копие има вмъкната или изтрита база.

Крик и Бренър показват, че бактериофаги с мутирали в профлавин (вируси, които инфектират бактерии) с мутации на вмъкване или изтриване на една база, не произвеждат функционални копия на протеина, кодиран от мутиралия ген. Производството на дефектни протеини при тези обстоятелства може да се дължи на неправилно насочен трансл. Мутантните протеини с дву- или четири нуклеотидни инсерции или делеции също са нефункционални. Въпреки това, някои мутантни щамове станаха функционални отново, когато натрупаха общо три допълнителни нуклеотида или когато им липсваха три нуклеотида. Този спасителен ефект предостави убедителни доказателства, че генетичният код за една аминокиселина наистина е трибазов или триплетен код.

Декодиране на генетичния код

След като начинаещата молекулярна биологична общност се убеди в триплетния код, надпреварата за декодиране на кои триплети уточнява кои аминокиселини започват. Най-простият начин за дешифриране на кода би бил да се започне с тРНК молекула с известна последователност, да се използва за насочване на синтеза на протеин и след това да се определи аминокиселинната последователност на синтезирания протеин. След това сравнението на оригиналната иРНК последователност с аминокиселинната последователност на синтезирания протеин може да осигури средство за директно декодиране на генетичния код.

Въпреки това, по времето, когато беше проведен този проект за декодиране, изследователите все още не са имали предимствата на съвременните техники за секвениране. За да заобиколят това предизвикателство, Marshall W. Nirenberg и Heinrich J. Matthaei (1962) направиха своя собствена проста, изкуствена иРНК и идентифицираха полипептидния продукт, който беше кодиран от нея. За да направят това, те са използвали ензима полинуклеотид фосфорилаза, който на случаен принцип свързва всички РНК нуклеотиди, които открие. Ниренберг и Матей започнаха с възможно най-простите кодове. По-конкретно, те добавят полинуклеотидна фосфорилаза към разтвор на чист урацил (U), така че ензимът да генерира РНК молекули, състоящи се изцяло от последователност от U's, тези молекули са известни като поли(U) РНК. По този начин всяка поли(U) РНК съдържа чиста серия от UUU кодони, като се приема триплетен код. Тези поли(U) РНК бяха добавени към 20 епруветки, съдържащи компоненти за протеинов синтез (рибозоми, активиращи ензими, tRNAs и други фактори). Всяка епруветка съдържаше една от 20-те аминокиселини, които бяха радиоактивно белязани. От 20 епруветки, 19 не успяха да дадат радиоактивен полипептиден продукт. Само една епруветка, тази, която е била натоварена с маркираната аминокиселина фенилаланин, дава продукт. Следователно Nirenberg и Matthaei са открили, че UUU кодонът може да бъде преведен в аминокиселината фенилаланин.Подобни експерименти с използване на поли(С) и поли(А) РНК показват, че пролинът е кодиран от CCC кодона, а лизинът от AAA кодона.

В по-нататъшни експерименти за декодиране на другите кодони, Ниренберг и неговите колеги направиха изкуствени РНК, съдържащи определени пропорции от две или три различни бази. Както беше споменато по-горе, полинуклеотидната фосфорилаза свързва нуклеотидите на случаен принцип, в резултат на което тези изкуствени РНК съдържат произволни смеси от бази пропорционално на количествата смесени бази. Следователно, получените продукти предоставиха улики, които изследователите биха могли да използват, за да изведат потенциални връзки кодон-аминокиселина.

Например, когато А и С бяха смесени с полинуклеотидна фосфорилаза, получените РНК молекули съдържаха осем различни триплетни кодона: AAA, AAC, ACC, ACA, CAA, CCA, CAC и CCC. Тези осем произволни поли(АС) РНК произвеждат протеини, съдържащи само шест аминокиселини: аспарагин, глутамин, хистидин, лизин, пролин и треонин. Не забравяйте, че предишните експерименти вече разкриха, че CCC и AAA кодират съответно пролин и лизин. По този начин четирите нововключени аминокиселини могат да бъдат кодирани само от AAC, ACC, ACA, CAA, CCA и/или CAC. С подхода на произволна последователност, начинанието за декодиране беше почти завършено, но оставаше да се свърши известна работа.

Така през 1965 г. Х. Гобинд Хорана и неговите колеги използват друг метод за по-нататъшно разбиване на генетичния код. Тези изследователи са имали прозрението да използват химически синтезирани РНК молекули от известни повтарящи се последователности, а не произволни последователности. Например, изкуствена иРНК от редуващи се гуанинови и урацилови нуклеотиди (GUGUGUGUGUGUGU) трябва да се чете в превод като два редуващи се кодона, GUG и UGU, като по този начин кодира протеин от две редуващи се аминокиселини. Транслацията на изкуствената GUGU иРНК дава протеин от редуващи се цистеинови и валинови остатъци. Тази техника обаче сама по себе си не може да определи дали GUG или UGU кодират цистеин, например.

След това Ниренберг и Филип Ледер разработиха техника, използваща рибозомно-свързани трансферни РНК (tRNAs). Те показаха, че къса последователност на иРНК - дори един кодон (три бази) - все пак може да се свърже с рибозома, дори ако тази къса последователност не е в състояние да насочва синтеза на протеин. Свързаният с рибозома кодон може след това да се сдвои с конкретна tRNA, която носи аминокиселината, определена от кодона.

По този начин Ниренберг и Ледер синтезират много къси иРНК с известни кодони. След това те добавят иРНК една по една към смес от рибозоми и аминоацил-тРНК с радиоактивно белязана аминокиселина. За всеки те определят дали аминоацил-тРНК е свързана с късата тРНК-подобна последователност и рибозома (останалата част преминава през филтъра), осигурявайки убедителни демонстрации на конкретната аминоацил-тРНК, която се свързва с всеки кодон на иРНК.

Дегенерация на аминокиселинния код

Разглеждането на пълната таблица с кодони позволява незабавно да се определи дали "extra" кодони са свързани с излишък или кодове в задънена улица (Фигура 3). Имайте предвид, че и двете възможности се срещат в кода. Има само няколко случая, в които един кодон кодира една аминокиселина, като кодонът за триптофан. Имайте предвид също, че кодонът за аминокиселината метионин (AUG) действа като начален сигнал за синтеза на протеин в иРНК. Освен това генетичният код включва и стоп кодони, които не кодират нито една аминокиселина. Стоп кодоните служат като терминиращи сигнали за транслация. Когато рибозомата достигне стоп кодон, транслацията спира и полипептидът се освобождава.

След като учените установиха, че информационната РНК (иРНК) служи като копие на ДНК на всеки ген и уточниха последователността на аминокиселините в протеините, те веднага имаха много повече въпроси относно процеса на образуване на протеини. По-конкретно, тези изследователи знаеха, че протеините са направени от 20 различни аминокиселини. Освен това те също знаеха, че има само четири нуклеотида в иРНК: аденин (A), цитозин (C), гуанин (G) и урацил (U). Но как точно тези четири нуклеотида могат да кодират всичките 20 аминокиселини? Отговорът на този въпрос се оказа по-прост, отколкото може да се очаква.

Определяне на броя на нуклеотидите на аминокиселина

Веднага изследователите разбраха, че генетичният код е по-сложен от една нуклеотидна пераминокиселина. В крайна сметка, ако това беше така, ДНК на човек би могла да кодира само четири различни аминокиселини. Всъщност дори два нуклеотида на аминокиселина (т.е. дублетен код) не биха могли да отчитат 20 аминокиселини, тъй като такъв код осигурява само 16 пермутации (четири бази във всяка от двете позиции = 4 × 4 = 16 аминокиселини).

Така ранните изследователи бързо установиха, че най-малката комбинация от As, Cs, Gs и Us, която може да кодира всичките 20 аминокиселини в РНК, ще бъде триплетен (три-базов) код. Триплетна комбинация или кодон би позволила 64 възможни комбинации (четири бази във всяка от трите позиции = 4 × 4 × 4 = 64). Въпреки това, само с 20 аминокиселини, триплетният код също би предполагал излишък - с други думи, повече от един кодон може да съответства на една и съща аминокиселина или дори може да има "резервни" или неизползвани кодони. Ако съществуват такива "резервни" кодони, каква е била тяхната цел? Послужиха ли за "разбиване" на кода, подобно на запетаи в изречение? Освен това, как би могъл тринуклеотиден код да бъде "прочетен" от протеинообразуващия механизъм на рибозомата? Беше ли припокриващ се или не припокриващ се код? Беше ли непрекъснат код, или имаше "запетаи" (резервни нуклеотиди) между кодони, които служеха като сигнали за следващата аминокиселина? На тези въпроси се отговори чрез няколко елегантни експеримента.

В своето изследване на точната природа на генетичния код учените първо се обърнаха към въпроса за възможните припокривания. По-конкретно, изследователите Акира Цугита и Хайнц Френкел-Конрат (1960) предполагат, че ако кодът се припокрива, мутация (или промяна) в един нуклеотид ще предизвика промени в повече от една аминокиселина в получения протеин. За щастие, скорошният технологичен напредък позволи на Tsugita и Fraenkel-Conrat да определят аминокиселинната последователност в късите протеини. По този начин, чрез сравняване на протеинови последователности, направени както от немутирала, така и от мутирала ДНК, те успяха да разрешат този проблем. Първо, изследователският екип третира ДНК на вируса на тютюневата мозайка с азотна киселина, което води до точкова мутация в последователността на ДНК. След това те сравняват протеина, произведен от мутиралата ДНК, с този, произведен от "нормалната" вирусна ДНК. Поразително е, че аминокиселинната последователност на "мутантния" протеин съдържа промяна само в една аминокиселина, което силно предполага използването на неприпокриващ се код.

Въпреки това, откритията на Tsugita и Fraenkel-Conrat сами по себе си не решават дали генетичният код е прочетен в набори от три нуклеотида или може би повече. Този проблем беше разгледан от отделен изследователски екип, състоящ се от Франсис Крик, Лесли Барнет, Сидни Бренър и Ричард Уотс-Тобин. През 1961 г. тази група предостави първото доказателство за триплетен код чрез експерименти с помощта на Т4 бактериофаг (бактериално-специфичен вирус).

По-специално, тези изследователи разработиха умен анализ, който им позволи да изведат свойствата на генетичния код след въвеждането на специален вид мутация, известна като мутация с изместване на рамката. Мутацията с изместване на рамката се причинява или от добавянето, или от делецията на база в оригиналната ДНК последователност, което от своя страна кара машината за образуване на протеин да измести позициите (или рамки за четене) върху РНК. Такова изместване на рамката променя групирането на кодони и по този начин съответният протеин се получава с неправилни аминокиселини от точката на мутацията нататък

В своята работа изследователският екип за първи път въведе мутация с единична рамка във вирусен протеин, участващ в инфекцията на бактериите E. coli. (Бактериалната инфекция беше показанието в този експеримент.) Това добавяне на самотна мутация с изместване на рамката направи получения протеин неефективен. След това изследователите въведоха допълнителни мутации с изместване на рамката с надеждата, че това ще възстанови правилната рамка за четене (и от своя страна ще позволи на протеина отново да играе роля в инфекцията с E. coli). Експериментът проработи! Например, когато първата мутация добави база (+), по-късна супресорна мутация (-), която изтри база, успя да върне кода обратно.

Интересно е, че екипът отбеляза, че въвеждането на три отделни мутации с изместване на рамката, всяка от които добавя база (+ + +) към една и съща ДНК, също понякога (когато са били близо един до друг) е в състояние да върне кода обратно. По същия начин, три мутации, които изтриват база (- - -), също могат да спасят протеиновата функция и инфекциозността. Следователно кодът беше изхвърлен само от нетриплетни промени. Това откритие силно подкрепя съществуването на триплетен код или поне код, написан в кратни на три бази. Така, когато Крик и колегите му анализираха резултатите си, те бяха първите хора, които видяха, че генетичният код се основава на кратни на три бази!


9.3 Транскрипция

И при прокариотите, и при еукариотите, втората функция на ДНК (първата е репликация) е да предостави информацията, необходима за конструирането на протеините, необходими, така че клетката да може да изпълнява всичките си функции. За да направите това, ДНК се „чете“ или транскрибира в тРНК молекула. След това иРНК предоставя кода за образуване на протеин чрез процес, наречен транслация. Чрез процесите на транскрипция и транслация се изгражда протеин със специфична последователност от аминокиселини, която първоначално е била кодирана в ДНК. Този модул обсъжда подробностите за транскрипцията.

Централната догма: ДНК кодира РНК РНК кодира протеина

Потокът от генетична информация в клетките от ДНК към иРНК към протеин се описва от централната догма (Фигура 9.14), която гласи, че гените определят последователностите на иРНК, които от своя страна определят последователностите на протеините.

Копирането на ДНК към иРНК е сравнително лесно, като към веригата на иРНК се добавя един нуклеотид за всеки допълнителен нуклеотид, прочетен в ДНК веригата. Транслацията към протеин е по-сложна, тъй като групи от три мРНК нуклеотида съответстват на една аминокиселина от протеиновата последователност. Въпреки това, както ще видим в следващия модул, транслацията към протеин все още е систематична, така че нуклеотиди от 1 до 3 съответстват на аминокиселина 1, нуклеотиди от 4 до 6 съответстват на аминокиселина 2 и т.н.

Транскрипция: от ДНК към иРНК

И прокариотите, и еукариотите извършват по същество един и същ процес на транскрипция, с важната разлика в мембранно-свързаното ядро ​​при еукариотите. С гените, свързани в ядрото, транскрипцията се извършва в ядрото на клетката и транскриптът на иРНК трябва да бъде транспортиран до цитоплазмата. Прокариотите, които включват бактерии и археи, нямат свързани с мембрана ядра и други органели и транскрипцията се извършва в цитоплазмата на клетката. Както при прокариотите, така и при еукариотите, транскрипцията протича в три основни етапа: иницииране, удължаване и терминация.

Посвещение

Транскрипцията изисква двойната спирала на ДНК да се развие частично в областта на синтеза на иРНК. Областта на развиване се нарича транскрипционен балон. ДНК последователността, към която се свързват протеините и ензимите, участващи в транскрипцията, за да инициират процеса, се нарича промотор. В повечето случаи промоторите съществуват преди гените, които регулират. Специфичната последователност на промотора е много важна, защото определя дали съответният ген се транскрибира през цялото време, част от времето или почти изобщо (Фигура 9.15).

Удължаване

Транскрипцията винаги протича от една от двете ДНК вериги, която се нарича шаблонна верига. Продуктът на иРНК е комплементарен на шаблонната верига и е почти идентичен с другата ДНК верига, наречена нешаблонна верига, с изключение на това, че РНК съдържа урацил (U) на мястото на тимина (Т), открит в ДНК. По време на удължаването ензим, наречен РНК полимераза, протича по протежение на ДНК шаблона, като добавя нуклеотиди чрез сдвояване на базата с ДНК шаблона по начин, подобен на репликацията на ДНК, с тази разлика, че се синтезира РНК верига, която не остава свързана с ДНК шаблона. Тъй като удължаването продължава, ДНК непрекъснато се развива пред основния ензим и се навива обратно зад него (Фигура 9.16).

Прекратяване на договора

След като генът бъде транскрибиран, прокариотната полимераза трябва да бъде инструктирана да се дисоциира от ДНК шаблона и да освободи новосъздадената иРНК. В зависимост от гена, който се транскрибира, има два вида сигнали за терминиране, но и двата включват повтарящи се нуклеотидни последователности в ДНК шаблона, които водят до спиране на РНК полимеразата, напускане на ДНК шаблона и освобождаване на транскрипта на иРНК.

При прекратяване процесът на транскрипция е завършен. В прокариотна клетка, до момента на настъпване на терминацията, транскриптът вече би бил използван за частично синтезиране на множество копия на кодирания протеин, тъй като тези процеси могат да се извършват едновременно с използване на множество рибозоми (полирибозоми) (Фигура 9.17). Обратно, наличието на ядро ​​в еукариотните клетки изключва едновременната транскрипция и транслация.

Обработка на еукариотна РНК

Новотранскрибираните еукариотни иРНК трябва да преминат през няколко етапа на обработка, преди да могат да бъдат прехвърлени от ядрото в цитоплазмата и транслирани в протеин. Допълнителните стъпки, включени в съзряването на еукариотната иРНК, създават молекула, която е много по-стабилна от прокариотната иРНК. Например, еукариотната иРНК издържа няколко часа, докато типичната прокариотна иРНК продължава не повече от пет секунди.

Транскриптът на иРНК първо е покрит с РНК-стабилизиращи протеини, за да се предотврати разграждането му, докато се обработва и изнася извън ядрото. Това се случва, докато пре-мРНК все още се синтезира чрез добавяне на специална нуклеотидна „шапка“ към 5' края на растящия транскрипт. В допълнение към предотвратяването на разграждането, факторите, участващи в протеиновия синтез, разпознават капачката, за да подпомогнат инициирането на транслация от рибозоми.

След като удължаването приключи, ензим след това добавя низ от приблизително 200 аденинови остатъци към 3' края, наречен поли-А опашка. Тази модификация допълнително защитава пре-мРНК от разграждане и сигнализира на клетъчните фактори, че транскриптът трябва да бъде изнесен в цитоплазмата.

Еукариотните гени са съставени от протеин-кодиращи последователности, наречени екзони (бившon означава, че са напрнатиснат) и международенervening последователности, наречени интрони (международенron означава техните международенвечерна роля). Интроните се отстраняват от пре-мРНК по време на обработката. Интронните последователности в иРНК не кодират функционални протеини. От съществено значение е всички интрони на пре-мРНК да бъдат напълно и прецизно отстранени преди протеиновия синтез, така че екзоните да се съединят заедно, за да кодират правилните аминокиселини. Ако процесът сгреши дори с един нуклеотид, последователността на повторно съединените екзони ще бъде изместена и полученият протеин ще бъде нефункционален. Процесът на отстраняване на интрони и повторно свързване на екзони се нарича сплайсинг (Фигура 9.18). Интроните се отстраняват и разграждат, докато пре-мРНК все още е в ядрото.


Прекратяване на договора

След като генът бъде транскрибиран, прокариотната полимераза трябва да бъде инструктирана да се дисоциира от ДНК шаблона и да освободи новосъздадената иРНК. В зависимост от гена, който се транскрибира, има два вида сигнали за терминиране, но и двата включват повтарящи се нуклеотидни последователности в ДНК шаблона, които водят до спиране на РНК полимеразата, напускане на ДНК шаблона и освобождаване на транскрипта на иРНК.

При прекратяване процесът на транскрипция е завършен. В прокариотна клетка, до момента на настъпване на терминацията, транскриптът вече би бил използван за частично синтезиране на множество копия на кодирания протеин, тъй като тези процеси могат да се извършват едновременно с използване на множество рибозоми (полирибозоми) (Фигура 9.17). Обратно, наличието на ядро ​​в еукариотните клетки изключва едновременната транскрипция и транслация.

Фигура 9.17 Множество полимерази могат да транскрибират единичен бактериален ген, докато множество рибозоми едновременно превеждат тРНК транскриптите в полипептиди. По този начин специфичен протеин може бързо да достигне висока концентрация в бактериалната клетка.

Поли(А) опашката добавена ли е, докато транскрипцията все още е в ход? - Биология

C2006/F2402 '10 РЕЗЮМЕ НА ЛЕКЦИЯ №9

(c) 2010 г. д-р Дебора Моушовиц, Колумбийския университет, Ню Йорк, Ню Йорк. Последна актуализация 17.02.2010 12:28 ч.

Подаващи материали: Раздаващите материали са 9A -- РНК обработка 9B -- Алтернативна обработка/сплайсинг (не е в мрежата).

I. Приключване на транскрипцията -- Някои функции, които не бяха обхванати последния път. Вижте бележките от последния път за подробности

  • Регулирането може да бъде "+" или "-" в зависимост от функцията на протеина (и неговото място на свързване)

  • Отрицателен контрол - Ако свързването на регулаторния протеин блокира транскрипцията.

  • Положителен контрол - Ако свързването на регулаторния протеин засилва транскрипцията.

  • Еук срещу Прок. -- Отрицателният контрол (използване на репресори) изглежда е по-често срещан при prok. положителен контрол (използване на активатори) по-често срещан при euk. (Вижте 1-ва таблица на материал 8A)

  • Как различавате положителните и отрицателните контроли - по ефектите от изтривания.

B. Базални TF за РНК pol. II.

1. Терминология: Базалните TF за pol II се наричат ​​TFIIA, TFIIB и т.н.

2. Основен е TFIID самата тя има много субединици. Най-изучаваната субединица е TBP (TATA бinding стрrotein -- Вижте Бекер фиг. 21-14 (21-15).) Разпознава TATA кутия, когато има такава.

3. Други полимерази също имат TF , но TF за pol II представляват голям интерес, тъй като pol II → иРНК

C. Важно напомняне: Базалните TF се свързват първо с основния промотор, а след това RNA pol се свързва с тях. Отнема много протеини, за да започнете. РНК полимеразата прави не се свързват директно с ДНК.

Г. Координатен контрол. Група от гени могат да бъдат включени или изключени наведнъж в отговор на един и същ сигнал (топлинен шок, хормон и т.н.).

1. Прокариоти срещу еукариоти: И двете прок. и euk. показват координационен контрол, но механизмът е различен. (Вижте таблицата по-долу.)

2. Местоположение на координирано контролирани гени

(а). При прокариотите координирано контролираните гени са разположени заедно в оперони.

(б). При еукариотите координирано контролираните гени не трябва да са близо един до друг - те просто трябва да имат едни и същи (цис действащи) контролни елементи. Виж Садава 14.16 (14.14).

(а). Всички гени, включени в същия тип клетка и/или при едни и същи условия, споделят едни и същи контролни елементи - следователно всички тези гени отговарят на едни и същи регулаторни TF. Резултатът е множество иРНК, всички направени в отговор на един и същ сигнал(и).

(б). Повечето гени имат множество (цис действащи) контролни елементи. Следователно транскрипцията на повечето гени се влияе от повече от един TF.

(° С).Транскрипцията на всеки конкретен ген зависи от комбинациите от TF, а не само от един, налични в този клетъчен тип.

4. Разлики в TF. Различните типове клетки създават различни регулаторни TF. Следователно различни групи от координирано контролирани гени се включват/изключват. Вижте Бекер фиг. 23-24.

5. Сравнение на ситуацията при прокариотите срещу многоклетъчните еукариоти:

II. Цялостна регулация на експресията на еукариотния ген -- Какво трябва да се направи, за да се направи повече или по-малко протеин? Различен протеин? Какви стъпки могат да бъдат регулирани?

О. Ако клетките произвеждат различни протеини, как се контролира това? Ако две еукариотни клетки (от многоклетъчен организъм) произвеждат различни протеини, какво (обикновено) е различно между тях?

Примери: Клетките на пилешки яйцепроводи произвеждат овалбумин - пилешки червени кръвни клетки произвеждат глобин*

Човешките чернодробни клетки произвеждат трансферин - човешки предшественици на червените кръвни клетки правят глобин

*Забележка: пилешките червени кръвни клетки, за разлика от човешките червени кръвни клетки, имат ядра

1 . Различно ли е ДНК? (Не, освен в клетките на имунната система.)

2. Различна ли е иРНК? (Отговор: да). Това означава, че можете да получите специфични за тъканта последователности от библиотека на cDNA. (сДНК библиотека = колекция от всички сДНК от определен клетъчен тип.) ДНК от всеки клетъчен тип е една и съща иРНК и следователно сДНК не е. Вижте Бекер фиг. 23-20.

3. Обикновено различно ли е състоянието на хроматина? (Отговор: да) Как се тества това? Метод и резултат, описани по-горе. Вижте фигура 23-17 в Бекер.

4. Защо състоянието на хроматина е различно? Дали разликата е в цис действащите регулаторни последователности или в трансактивните фактори? (Отговорът ще бъде обсъден в клас.) Виж Фиг. 23-24.

5. Ако иРНК са различни, защо е така? Дали разликата се дължи изцяло на различията в транскрипцията?

а. Транскрипция е различни в различните клетки.

Как би могло да бъде иначе? Възможно е всички клетки да транскрибират всички гени, но само някои РНК се изнасят в цитоплазмата, а останалите ядрени РНК се разграждат. Това е не случаят. Във всеки клетъчен тип се транскрибират само избрани гени и РНК от тези гени се обработват, за да се получи иРНК. (За експеримент, който показва това, вижте фигура 23-19 в Becker.)

б. Обработката може да бъде различна: Сплайсингът и обработката на едни и същи първични транскрипти могат да бъдат различни (в различни клетки или в различно време). Различни иРНК (и следователно протеини) могат да бъдат произведени от един и същ транскрипт чрез алтернативно сплайсинг и/или добавяне на поли А. Подробности и пример по-долу.

За да прегледате транскрипцията, опитайте проблеми 4R-5 и 4R-6A.

Б. Как може да се контролира количеството на синтезирания протеин? Ако клетката произвежда повече или по-малко протеин, кои стъпки се регулират?

1. При прокариотите (за сравнение) - процесът е сравнително прост.

а. Повечето регулации при транскрипция.

б. Преводът в същото отделение като транскрипционния превод следва автоматично.

° С. Повечето иРНК имат кратък полуживот.

2. При еукариотите - Генната експресия има много повече стъпки и усложнения, отколкото при прокариотите - повече допълнителни точки на регулиране - не само при транскрипция. Вижте Бекер фиг. 23-11 или Садава 14.12 (14.11).

а. Транскрипцията е основната точка на контрол, но често се регулират и други стъпки.

б. Транскрипцията и преводът се извършват в отделни отделения. Преводът не следва автоматично.

(1). 2. Преписът трябва да бъде обработен (запушен, снаден, полиаденилиран и т.н.) -- всяка от тези стъпки може да бъде регулирана и има повече от един начин за обработка на повечето първични преписи.

(2). иРНК трябва да се транспортира до цитоплазмата.

(3). Преводът може да бъде регулиран (независимо от транскрипцията) - може да контролира използването и/или съдбата на иРНК, а не само доставката на иРНК. За всяка конкретна иРНК може да регулира 1 или и двете от следните:

(а). Скорост на започване - може да контролира колко често рибозомите се прикрепват и започват транслация.

(б). Скорост на разграждане - може да контролира полуживота на иРНК.

° С. Различните еукариотни иРНК имат различен полуживот. Някои иРНК са с дълъг живот, а някои имат много кратък полуживот.

За преглед на регулацията, тry Проблеми 4-11 и усилвател 4-12.


III. Обработка на транскрипти на еукариотна иРНК След като транскрипцията започне, какво е необходимо, за да се получи функционираща еукариотна иРНК?

A. Капачки и поли A -- Вижте разпечатка 9A.

Повечето еукариотни транскрипти, които ще бъдат използвани като тРНК, трябва да бъдат модифицирани от двата края (както и сплайсирани), преди да могат да бъдат транспортирани до цитоплазмата и използвани за транслация. Обикновено се добавя "cap" в края на 5' и "poly A tail" - към края 3'. Включените стъпки са показани на материал 9А. (Числата по-долу съвпадат със стъпките в материала.)

(1) Начало на транскрипцията.

а. Началото на транскрипцията обикновено се обозначава с огъната стрелка.

б. Оформените зони на ДНК = екзони, обикновена ДНК между тях = интрон.

а. Модифициран G се добавя към края на 5' на транскрипцията малко след началото на транскрипцията, докато транскриптът все още се прави.

б. G се добавя "назад", така че има връзка от 5' до 5'. (За любопитните: структурата на капачката и как тя е свързана с преписа е показана във вашите текстове, вижте фиг. Becker 21-18.)

° С. Капачката е представена на разпечатката като запълнен кръг.

(3) Транскрипцията продължава до или малко след края на гена или транскрипционната единица.

а. Може да няма фиксирана спирка за транскрипция при еукариоти (за производството на повечето иРНК) добавянето на поли А (виж по-долу) може да определи точния 3' край на транскрипта.

б. Повечето, но не всички еукариотни иРНК съдържат поли А.

° С. Напомняне: при еукариотите производството на рРНК и тРНК се извършва от различни РНК полимерази, които имат малко различни свойства. тези РНК нямат поли А. (За подробности вижте текстовете.)

а. Поли А опашка - низ от А с дължина няколкостотин - се добавя към 3' края на РНК.

б. Растеж на АА. е 5' до 3', използвайки АТФ, ензим и отцепване на пирофосфат, както обикновено. Не се използва шаблон.

° С. Последователността AAUAAA е сигналът за подходящия ензим да отреже транскрипта малко надолу по веригата и да добави низ от A. (Надолу по веригата = в посока 3' на иРНК или сетивната верига.)

д. Обърнете внимание, че A на 3' края и G на капачката не са кодирани в шаблонната ДНК.

д. Върху раздаваното разцепване на препис = стъпка 4 добавяне на поли А = стъпка 5. Тези две стъпки могат да се появят едновременно.

(6) Настройване за снаждане. Нищо не се е случило с РНК в стъпка 6, освен че е маркирана, за да посочи екзони и интрони (така че можем да обясним сплайсинг).

а. Когато транскриптът бъде освободен от ДНК, той вече има капачка на 5' края и поли А опашка на 3' края. Тази РНК - модифицирана от двата края, но не сплайсирана - обикновено се нарича първичен транскрипт или пре-мРНК.

б. Някои текстове споменават немодифицираната РНК като първичен транскрипт, но такова състояние всъщност не съществува, тъй като пре-мРНК се модифицира, преди да бъде освободена от ДНК.

° С. РНК вече е готова за сплайсинг (стъпки 7-9 в раздаването). Вижте също Бекер фиг. 21-22 (21-23) или Садава 14.10 (14.9).

Б. Снаждане на еукариотна иРНК

1. Типична картина на ген с интрони и екзони (за справка) . Картината по-долу показва участък от сетивната верига на ДНК, който включва ген с 3 екзона и 2 интрона. (Снимката в разпечатката има 2 екзона и един интрон.) Конвенции:

Картината в разпечатката показва двойно верижна ДНК, но гените често са показани, както е на снимката по-долу, като действително е изтеглена само сетивната верига.

Транскрипцията ще започне от 5' (левия) край на екзон 1 и ще отиде вдясно.

Важни характеристики на интрона: Точка на разклонение, 5' място на снаждане (наричано още донорно място) и 3' място на снаждане (наричано още акцепторно място). Те са показани само за първия интрон. (Виж също фиг. 21-22 (21-23) в Бекер или 14.11 (14.10) в Садава.)

Също така имайте предвид, че регионът вляво от екзон 1 НЕ е интрон - не е част от гена. Той е част от спейсер между този ген и предишния.


2. Детайли за снаждане -- Вижте долната част на разпечатка 9A.

(1). Сплайсингът на всеки интрон се извършва в 3 стъпки (вижте материал 9A, стъпки 7-9). На всяка стъпка частите от транскрипта се държат на място от сплайзозомата. Стъпките се повтарят за сплайсинг на всеки интрон - много РНК имат много интрони. Подробностите са по-долу.

(2). Сплайсинг кръстовището в 5' края на интрона се нарича 5' или донорно място, а снаждането в 3' края на интрон се нарича 3' или акцепторно място.

б. Стъпки на снаждане. Вижте материал 9A в долната част. Вижте също Бекер фиг. 21-24 или Садава 14.11 (14.10). Всички стъпки се катализират от сплайзомата. Стъпките за раздаване са както следва:

(7) РНК транскриптът образува бримка за отстраняване на интрон.

(8). Изрежете в 5' края на интрона

(а). 5' място на снаждане (донорно място) се разцепва

(б). свободният край на интрона (5' края на интрона) се прикрепя към точката на разклонение в средата на интрона, образувайки структура с форма на лариат.

(а). 5' донорното място се прикрепя към 3' акцепторното място, свързвайки двата екзона и освобождавайки интрона под формата на лариат.

(б). Лариатът ще бъде разграден и нуклеотидите ще бъдат рециклирани.

(° С). РНК, съдържаща екзоните (без интроните), ще бъде транспортирана до цитоплазмата и ще бъде транслирана.

° С. N.B: Прокариотите нямат интрони и им липсва необходимата техника за отстраняването им.

3. Съвпадат ли екзоните и транслираните региони? Вижте диаграмата в долната част на 9A. Ревю от миналия мандат:

а. Екзони = участъци от гени, които са представени в иРНК.

Екзоните включват нетранслирани 5' и 3' региони, както и транслираните региони.

Екзоните и регионите, кодиращи аминокиселини, не съвпадат, тъй като има допълнителни нетранслирани участъци в иРНК.

Екзоните и регионите на иРНК наистина съвпадат.

б. Екзоните не са = протеинови кодиращи последователности , както предполагат някои текстове. (Диаграмата в Sadava 14.5 (14.4) е неправилна.) Екзоните включват протеинови кодиращи последователности, но също така включват последователности (UTR), които са представени в иРНК, но не кодират аминокиселини.

(1). Лидери. В 5' края на иРНК има 5' нетранслиран регион (UTR) или лидер преди да започне транслацията (преди първия AUG). ДНК, кодираща за този регион, се транскрибира и РНК не се отделя, но тази област на иРНК не се транслира. 5' UTR е кодиран в един или повече екзони.

(2). Ремаркета. В 3' края на иРНК има 3' UTR или трейлър, който е след стоп кодона. ДНК, кодираща за този регион, се транскрибира и РНК не се отделя, но тази област на иРНК не се транслира. 3'UTR е кодиран в един или повече екзони.


IV. Регулация при снаждане - Резултати от алтернативна обработка

О. Има два начина да получите колекция от подобни протеини

1. Генни семейства - съществуват множество подобни гени поради дублиране и дивергенция на гените. Пример: глобиновите гени съставляват семейство. Различните членове на семейството кодират миоглобин, бета-вериги, алфа-вериги, делта-вериги и т.н. Други генни семейства включват семействата GLUT, SGLT и IF.

2. Алтернативно снаждане или обработка (вижте C по-долу) - само един ген, но първичен транскрипт, свързан по повече от един начин.

Б. Пример за алтернативна обработка -- Производство на антитяло (имуноглоблин) във В клетките. Вижте разпечатка 9В и Бекер фиг. 23-31 - как да получите разтворимо или мембранно свързано антитяло от алтернативна обработка на същия транскрипт. (Вижте Садава 14.21 (14.20) за друг пример.)

1. Антитялото може да бъде мембранно свързано или секретирано. Съдбата на антитялото зависи от това дали пептидът има хидрофобна последователност близо до единия край или не. Хидрофобната последователност може да закотви протеина в мембраната - става трансмембранна (TM) последователност.

а. Ако Ab има потенциална TM последователност : Хидрофобната секция се заключва в мембраната на ER, когато се произвежда протеин. Везикулите се образуват от ER и протеинът преминава през клетката като част от везикула. Протеинът остава в мембраната на везикулата. Когато везикулата се слее с плазмената мембрана, Ab остава в мембраната.

б. Ако Ab няма TM : Ab влиза в лумена на ER, тъй като се произвежда протеин. Везикулата се запъпва от ER и протеинът завършва в лумена на везикула. Когато везикулата се слее с плазмената мембрана, се секретира Ab.

2. Генът има две алтернативни полиА присъединителни места. Кой от тях се използва определя крайното местоположение на протеина.

а. Опция 1: Ако се използва такъв (в края на екзон 4/началото на интрон 4), протеинът не съдържа хидрофобен потенциал TM последователност и протеинът се секретира.

б. Вариант 2: Ако се използва друг (в края на екзон 6), протеинът съдържа хидрофобна последователност, кодирана от екзони 5 и 6, и протеинът остава в плазмената мембрана.

3. тРНК може да бъде сплайсирана и/или добавен поли А по два алтернативни начина. Местоположението на протеина (антитялото) зависи от това дали първо се случва сплайсинг на интрон 4 или поли А. Мислете за това като за състезание. Или

а. Добавящите поли А ензими стигат до там преди сплайзомата. В този случай поли А се добавя към мястото близо до края на екзон 4, а останалата част от интрон 4 (и останалата част от гена) никога не се транскрибира, или

б. Сплайзомата достига там първа . В този случай Intron 4 се транскрибира и отделя, преди да може да се добави поли А. (В този случай поли А се добавя в края на екзон 6 вместо това.)

4. Защо са необходими 2 форми на антитяло?

а. Свързана с мембрана форма на антитяло: Служи като рецептор за антиген = капан за откриване на наличието на антиген. Свързването на антиген (лиганд) с антитяло (рецептор) служи като тригер за започване на секретиране на антитяло.

б. Секретирана (разтворима) форма: Действа като ефектор - изпълнява основна функция на имунната система - свързва се с разтворимия антиген в телесните течности и предизвиква унищожаване на антигена по множество начини.

В. Общият принцип -- Можете да получите много различни иРНК от един ген чрез процесите, изброени по-долу. Следователно броят на възможните протеини (протеома) значително надвишава броя на възможните гени (генома).

1. Започване на транскрипция в различни точки

2. Завършване на транскрипцията (добавяне на поли А) в различни точки

3. Сплайсинг на различни участъци (екзони, както и интрони) от първичния транскрипт - алтернативно сплайсинг.

За да прегледате алтернативното снаждане на регулиране и усилвател, опитайте проблеми 4-13 и 4-14.

V. Регламент при превода.

A. Как да контролирате скоростта на превод? По принцип:

1. Може да регулира полуживота на иРНК (контрол на скоростта на разграждане).

а. При прокариотите повечето иРНК имат кратък 1/2 живот в еукариотите това не е непременно така.

б. Различните еукариотни иРНК имат много различен полуживот.

° С. Забележка: протеазомите разграждат само протеини НЕ РНК.

2. Може да регулира скоростта на започване на превода (контролирайте колко ефективно започва преводът).

Б. Някои известни примери за регулиране на превода. (Принципите са важни, няма да навлизаме в подробности.)

  • Регулаторният протеин действа като (прокариотен) репресор, но се свързва с регулаторната последователност в иРНК, а не с ДНК.
  • Регулаторният протеин е алостеричен и нивото на ефектор с малка молекула (Fe) инактивира регулаторния протеин.
  • Регулаторният протеин се свързва с иРНК в отсъствието на Fe, а не когато Fe е високо.
  • Активната форма на репресорен протеин се свързва с повече от една иРНК. Свързва се с тРНК за при протеин А в 5' края (блокиращо иницииране) и с иРНК за протеин В в 3' края (блокиране на разграждането).
  • Това е друг пример за контрол на координатите. Тук има един транс-действащ фактор (репресор), но и двете иРНК имат една и съща цис действаща последователност.
  • Виж Бекер, смокини. 23-33 и 23-34, ако сте любопитни за подробностите.

Въпрос за размисъл: Като се има предвид информацията по-горе, кой е протеин А и кой протеин В? Кой от тях е феритин и кой е трансфериновият рецептор? Феритинът е вътреклетъчен протеин, който съхранява излишното желязо. Можете да проверите отговора си в Becker или като използвате тази диаграма.

  • При липса на хем настъпва инхибиране и транслацията се блокира. Не се произвежда глобин.
  • Хемът блокира инхибирането. Следователно, в присъствието на хем транслацията продължава. Хемът облекчава блока при превод и се прави глобин.

2. Използване на регулаторна РНК - РНК интерференция (RNAi)

а. Трансактивните фактори могат да бъдат РНК. Не всички регулаторни фактори са протеини - някои са къси РНК. (Те обикновено се извличат от двойноверижна РНК - вижте Бекер фиг. 23-35 и 23-36.)

б. Как късата РНК влияе на транслацията?

(1). Инхибиране (обикновен случай): Малка РНК се свързва с иРНК → Образуване на двойноверижна РНК. Това предизвиква разграждане и/или инхибиране на транслацията на иРНК.

(2). Стимулиране: Открити са някои скорошни случаи, при които малка РНК се свързва с иРНК и „нагоре регулира“ транслацията. Механизъм засега неизвестен.

° С. Използване в регулацията: Клетките естествено произвеждат микро-РНК, които се свързват с иРНК и регулират транслацията, както по-горе. Използването на къси регулаторни РНК за блокиране на транслацията изглежда е важно по време на регулиране на развитието. (Вижте Бекер 23-36.)

д. Използвайте в лабораторията като инструмент: Наречен RNAi = РНК интерференция. Използването на изкуствено добавена къса двойноверижна (ds) РНК за блокиране на транскрипцията/транслацията и изключване на гените е много често. (Вижте Becker 23-35.) Ензимите на клетката превръщат добавената ds РНК в къса едноверижна РНК, която пречи на транслацията и/или транскрипцията, както в b. Същият ефект като добавянето на антисенс РНК (но работи по-добре).

VI. Регулация за пост превода. Не забравяйте: регулирането настъпва и след транслацията - след като протеините са направени, тяхната активност може да бъде модулирана. Вече се появиха много примери за посттранслационна модификация и повече ще бъдат обсъдени по-късно. Ето обобщение (предимно преглед):

А. Ковалентна модификация. Протеините могат да бъдат модифицирани ковалентно или обратимо (напр. чрез фосфорилиране и дефосфорилиране), или постоянно (например чрез отстраняване на N-крайни мет., добавяне на захари - гликозилиране и др.)

Б. Нековалентна модификация. Протеините могат да бъдат активирани или инхибирани чрез обратимо нековалентно свързване на други фактори - алостерични ефектори с малки молекули, други протеини като калмодулин (важен Ca ++ свързващ протеин, който ще бъде обсъден по-късно) и т.н.

В. Деградация. Протеините могат да бъдат селективно унищожени.

1. Half Lives варират. Не всички протеини имат еднакъв полуживот.

2. Протеазома: Основен фактор в регулирането на протеиновия оборот е контролът на добавянето на убиквитин, което води до разрушаване от протеазома. Вижте Бекер 23-38 или Садава 14.24 (14.22) или Нобеловите награди за 2004 г.

3. Значение: Важен пример за семейство протеини, всички имат кратък полуживот = циклините контролират прогресията през клетъчния цикъл. Различни циклини контролират преходите от G1 към S, G2 към M и т.н. Циклините се правят според нуждите и се разграждат веднага след употреба. (Забележка: ИРНК за циклини и самите циклини се разграждат след употреба. Повече за това, когато разгледаме подробностите за клетъчния цикъл.)

Г. Местоположение. Протеините могат да се активират или инхибират от промяна на местоположението.Например, транспортери като GLUT4 работят само ако са разположени в плазмената мембрана, ако са изолирани във везикули, те са неактивни. Транспортирането на глюкоза в клетката може да се регулира чрез преместване на GLUT4 навътре и извън мембраната.

За да прегледате пост-транскрипционната и/или посттранслационната регулация, опитайте проблем 4-15. Досега трябва да сте в състояние да решите всички проблеми в 4.

Следващият път: Въведение в развитието: Как да получите многоклетъчен организъм с 220 различни типа клетки?


Първичен препис

първичен препис
Първоначалният РНК продукт, съдържащ интрони и екзони, произведен чрез транскрипция на ДНК. много първичен преписs трябва да бъдат подложени на РНК обработка, за да образуват физиологично активните РНК видове.
Пълен речник.

Първичен препис който е предшественик на зрялата иРНК.
Свързани
Първичен препис зряла иРНК.

Първичен препис РНК често се модифицират от ензими след транскрипция. Например, поли(А) опашка и 5' капачка се добавят към еукариотната пре-мРНК и интроните се отстраняват от сплайзомата.

подлагат се на обработка на РНК (нарязват се на по-малки парчета)
за образуване на молекулярно активни РНК парчета.

след това се обработва от клетката, за да се отстранят интроните, да се отцепи нежеланата 3' последователност и да се полиаденилира 3' края.

s за t РНК също се обработват от бактериалните клетки. От гледна точка на синтеза, добре разбрана t РНК молекула е E.coli t РНК tyr1 молекула, молекула, съдържаща известна последователност от 85 нуклеотида.

може да се използва за насочване на протеиновия синтез, той трябва да бъде обработен в зрял транскрипт, наречен месинджър РНК (иРНК). Това е особено вярно в еукариотните клетки. Събитията за обработка включват защита на двата края на транскрипта и отстраняване на интервениращи непротеин кодиращи региони.

Новосинтезираните иРНК молекули са известни като

s или пре-мРНК. Те трябва да претърпят посттранскрипционна модификация в ядрото, преди да бъдат изнесени в цитоплазмената иРНК, която се появява в цитоплазмата без тези модификации да се разгражда, а не да се използва за транслация на протеини.

сплайсинг, новоосвободеният 3'-OH на екзон 1 атакува фосфорилната група върху най-5'-нуклеотида на екзон 2. Получената фосфодиестерна връзка е границата между интрона и втория екзон.

При прокариотите иРНК се произвежда чрез снаждане на голям

от ДНК последователност. ИРНК на прокариотите обикновено са много краткотрайни (от секунди до повече от час) и протеиновият синтез започва дори докато иРНК все още се синтезира.

на еукариотна иРНК, тъй като излиза от ДНК шаблона. Пре-тРНК е част от група РНК, наречена хетерогенна ядрена РНК (hnRNA). hnRNA се отнася до цялата едноверижна РНК, разположена вътре в ядрото на клетката, където се извършва транскрипцията (ДНК-.

трябва да се снажда, полиаденилира и транспортира до цитоплазмата. Тези механизми също са възможни точки на регулиране. В цитоплазмата тРНК може бързо да се разгради или задържи, друго потенциално място за контрол.

XXXXEEEEIIIEEEEEEEEEEIIIIEEEEEEEEEEXXXX ДНК с екзони и интрони &дарртранскрипция&darr EEEEIIIEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE mRNA (

) с екзони и интрони &darr сплайсинг &darr CLLLEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEETTTTAAA мРНК (сплетена) с екзони, 5' капачка, лидер, трейлър и поли-А опашка &darr .

По време на обработката на РНК двата края на

обикновено се променят.
Някои вътрешни части на молекулата се изрязват, а останалите части се съединяват.

Интрон. Некодираща ДНК последователност в ген, който се транскрибира, но след това се изрязва от

при образуването на зряла тРНК молекула.
Изогенен. Генетично идентични.
ИН ВИТРО. Ин витро оплождане.

- Химична модификация, която се добавя към 5' края на еукариотна иРНК молекула по време на пост-транскрипционната обработка на

Прескачането на екзон (касетни екзони) е най-разпространената форма на алтернативно снаждане. В този режим екзонът се отделя от

заедно с неговите фланкиращи интрони.

Интрон: Некодираща част от ДНК в ген, която не е транслирана в пептид. Интервенционни последователности между екзони. Интроните са включени в

(предварително иРНК), но отстранен чрез сплайсинг по време на обработка/редактиране на ядрена РНК.


Смята се, че заглушаването на геномните региони в еукариотите е резултат от транскрипционна репресия. Последните резултати показват, че разграждането на ядрената РНК играе основна роля в изхвърлянето на РНК молекули без очевидни роли, които се произвеждат от криптичната транскрипция на РНК полимераза II през цялата Saccharomyces cerevisiae генома. Тези криптични транскрипти са полиаденилирани в техния 3′-край от поли(А) полимеразен комплекс, различен от този, използван от фабриката за иРНК, който служи за маркиране на тези аберантни транскрипти за ядрено разграждане.

Ние използваме бисквитки, за да помогнем да предоставим и подобрим нашите услуги и да персонализираме съдържанието и рекламите. Продължавайки, вие се съгласявате с използване на бисквитки .


Гледай видеото: ПРИПЛЫЛИ К ОГРОМНОМУ ОСТРОВУ, А ТАМ ДИЗОФ! СПАСЛИ БЕДОЛАГУ И ВЗЯЛИ С СОБОЙ НА ПЛОТ В РАФТ RAFT (Юни 2022).


Коментари:

  1. Beolagh

    Според мен грешите.

  2. Fahd

    Бяхте посетени просто великолепна идея

  3. Robertson

    Смехът не е грях, но го признавам, докато четеш такава информация, поне ме изненада! :))

  4. Joaquin

    Не се съмнявам в това.

  5. Hayes

    Потвърждавам. Съгласен съм с всичко по-горе.

  6. Cai

    What words ... Super, great idea



Напишете съобщение