Upload
others
View
6
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Sinteza RNA- transkripcija
Prof. dr. B. Črešnar, Inštitut za biokemijo, MF
Biokemija II
Glavne skupine RNA
mRNA tRNA rRNA
Velikosti 0.1 – 110 kb 0.07 – 0.13 kb 0.01 – ~ 2 kb
Vloga Zapis za sintezo
peptidov in
proteinov
Prenos amino
kislin iz citosola
v ribosome,
prevod
nukleotidnega v
aminokislinsko
zaporedje
Strukturne in
funkcionalne
komponente
ribosomov,
Podobnosti med podvojevanjem
DNA in sintezo RNA
• potekata v smeri 5´3´z enakim kemičnim
mehanizmom
• potrebujeta matrično DNA
• encimi so procesivni
• novo sintetizirane nukleinske kisline so
komplementarne in antiparalelne matrici
• procesa zajemata začetek (iniciacijo),
podaljševanje (elongacijo) in zaključek
(terminacijo)
Vloga verig DNA pri transkripciji
5’–TCAGCTCGCTGCTAATGGCC–3’
3’–AGTCGAGCGACGATTACCGG–5’
5’–UCAGCUCGCUGCUAAUGGCC–3’
kodirajoča veriga
ali nematrična veriga
matrična DNA
prepis RNA
transkripcija
Primer organizacije kodirajoče
informacije pri virusu
DNA
3,6 x 104 bp
prepisi
RNA
Polimeraza RNA (E. coli)
a
a
s
bb’w
jedro encima
(a2, bbw) ( ~ 390 KDa)
določa pomotorsko
specifičnost
- vezane so prehodno na jedro encima
- so različnih velikosti
a- podenoti - sestava encima
in prepoznava promotorja (vsaka po 40 KDa)
w- podenota-
vloga ni poznana
b- podenoti-
katalitski center ( 155 in 160kD)
Značilnosti najobičajnejših
promotorjev pri E. coli
-40 do -60
5’- -3’
ohranjeni področji
Promotorsko področje gena
polimeraze RNA z s70
5’-TTGACA— 16-18 —TATAAT— 6-8 — NAC--NATG...– 3’
3’-AACTGT— 16-18 —ATATTA— 6-8 — NTG--NTAC...– 5’
pppAC--NAUG...– 3’
Met...
Začetek
transkripcije
-1 +1
Začetek
translacije
~+40
Pribnow-o
zaporedje
-10 področje
-35 področje
Začetek
prepisovanja
RNA in
podaljševanje
+ NusA
Podaljševanje verige pri E. coli
Model r-odvisenega zaključka
biosinteze RNA
-poveže se z RNA na
specifičnih mestih in sledi
polimerazi RNA
-protein r se aktivira ob
prisotnosti nukleotidnih
zaporedij bogatih s citozini
in adenini v sintetizirani RNA
-destabilizacija kompleksa in
odmik polimeraze RNA od
matrice
polimeraza RNA
RNA-DNA helikaza
Model r-neodvisnega zaključka
biosinteze RNA Signal:
- prepis palindromskega
GC-bogatega področja, ki
mu sledi AT-bogato
področje
Posledica:
- polimeraza RNA se
ustavi hitro za strukturo
lasnice, ker struktura
prekine A-Tpovezave; se
pepisovanje zaključi
5´ 3´
A T T A G G G T G T ~~~~~T A A A A 3´ 5´
RNA
DNA
Model r-neodvisenega zaključeka
Podenote
evkariontske RNA-
polimeraze II
(S. cerevisae)
Evkariontske polimeraze RNA
Encim Lokalizacija
v jedru
Produkt
RNA-polimeraza I
nukleolus Preribosomalna RNA
(28S; 5,8S; 18S)
RNA-polimeraza II nukleoplazma mRNA in nekatere
specializirane RNA
RNA-polimerazaIII nukleoplazama tRNA, 5S rRNA in
nekatere male
specializirane RNA
Kljub medsebojni različnosti in kompleksnosti imajo določene
skupne komponente in komponente podobne jedru prokariontske
polimeraze !
Nukleotidna zaporedja skupna
številnim promotorjem RNA-
polimeraze II
Pri mnogih genih nujno za
učinkovito prepisovanje pri
drugih določa samo pravilno
mesto začetka prepisovanja.
zaporedje iniciator Različna nukleotidna
zaporedja vključena v
uravnavanje izražanja
Povečanje prepisovanja mRNA s
ojačevalnimi zaporedji
Funkcije splošnih transkripcijskih
dejavnikov pri sintezi mRNA
Iniciacijski transkripcijski dejavniki:
• namestitev RNA-polimeraze II na promotor
• nastanek aktivnega transkripcijskega kompleksa
• nadzor prehoda iniciacije v elongacijo
Elongacijski transkripcijski dejavniki:
• povečanje aktivnosti RNA-polimeraze II
• preprečevanje ustavitve RNA-polimeraze II
• kordiniranje interakcij s proteini, ki sodelujejo pri ko-transkripcijskem zorenju primarnega prepisa mRNA.
Ponovitve na CTD
--YSPTSPS-
DNA
zaprt kompleks pol. II in
traskripcijskih dejavnikov
odvitje DNA s helikazno
aktivnostjo
odprt kompleks
fosforilacija polimeraze, konformacijske
spremembe, iniciacija in odmik s promotorja
EF-ji podaljševaje
zaključek
sprostitev polimeraze,
defosforilacija
helikazna in
kinazna
aktivnost
Sestavljanje kompleksov
polim. I in polim. III
Remodeliranje
kromatina in
transkripcija
histonske acetiltransferaze
deacetilaze
histonska
metiltransferaza
acetiltransferaza
Acetilacija omogoči
delovanje ATP
odvisnih dejavnikovi
Metilacije in demetilacije
promotorjev
INAKTIVACIJA GENA
metilcitozin vezujoči proteini
metilacija DNA
AKTIVACIJA GENA
Vezava transkripcijskih
faktorjev
mesto začetka transkripcije
Vezavno mesto
polimeraze
Razlike med sintezami mRNA pri
prokariontih in evkariontih
prokarionti evkarionti
ena polimeraza RNA, ki
prepozna promotor na osnovi
različnih s- podenot
tri različne polimeraze RNA,
ki potrebujejo transkripcijske
dejavnike z različnimi
funkcijami
proces poteka v citosolu proces poteka v jedru
zreli prepisi mRNA so v veliki
večini kolinearni z geni
zreli prepisi mRNA v veliki
večini niso kolinearni z geni
sintetizirane mRNA so pogosto
policistronske
sintetizirane mRNA so v
veliki večini monocistronske
Razlike med podvojevanjem DNA
in sintezo RNA
• kot matrica služi ena od verig DNA
• RNA se prepisujejo le z določenih področij ob določenem času
• začetek in zaključek določajo za transkripcijo specifična nukleotidna zaporedja
• za začetek sinteze RNA ni potreben začetni oligonukleotid
• encimi nimajo 3´ 5´ekzonukl. aktivnosti, aktivnost je največja ob vezavi na dvoverižno DNA
• primarni prepisi RNA imajo na 5´koncu vezan trifosfat
Inhibitorji sinteze RNA
Inhibitor Organizem Mesto delovanja
aktinomicin D in
akridin
evkarionti
prokarionti
DNA
rifampicin prokarionti b-podenota
polimeraze
streptolidigin prokarionti polimeraza RNA
a-amanitin evkarionti RNA-polimerazaII
(RNA-polimeraza III)