25. Transkripce – průběh, regulace a
posttranskripční modifikace RNA
nejdřív
centrální dogma molekulární biologie, všechno se to týká strukturních genů,
mluvíme tady o syntéze proteinů!!! Na základě DNA vznikají pak taky RNA, ale
tam je to trochu jinak (viz. níž)DNA→mRNA→protein
Prvnímu procesu se říká trankskripce, druhému procesu s říká translace, po transkripci je primární transkript zpracován na výslednou mRNA pomocí procesů posttranskripční modifikace, po translaci následuje analogicky posttranslační modifikace
Transkripce
= přepis genetické informace z DNA do mRNA
DNA je dvoušroubovice = máme vlákno kódující (5´ → 3´)a vlákno nekódující (3´→5´)
(matriční, templátové)
mRNA odpovídá vláknu KÓDUJÍCÍMU = je syntetizována podle vlákna nekódujícího, to znamená od 5→´3´ konci pro různé geny je ale kódující a nekódující vlákno různé
trasnkripce v eukarytoní buňce (v Nečasovi je to udělané přesně naopak začíná se prokaryotní a pak už jsou tam dopsané jenom rozdíly u eukaryot, což považuju za značně nešťastné, protože nás zajímá víc eukaryotní takže se to pokusím dát dohromady)
základní role – enzym RNA polymeráza
molekula s kvarterní strukturou
1. α, β podjednotky: katalyzuje vlastní syntézu DNA
2. sigma faktor: σ podjednotka, zprostředkuje vazbu enzymu na promotorové sekvence DNA
katalyzuje vlastně vznik fosfodiesterové vazby mezi jednotlivými nukleotidy
nemá schopnost reparace jako DNA – polymeráza proto transkripce není tak přesná jako replikace
u eukaryont známy tři typy:
RNA polymeráza I - je přítomna v jadérku a syntetizuje 3 největší typy rRNA
necitlivé na α-amanitin
RNA polymeráza II - vyskytuje se v jaderné matrix a syntetizuje prekurzory mRNA
citlivá na α-amanitin
RNA polymeráza III - rovněž v jaderné matrix; syntetizuje malé molekuly RNA, tj. prekurzory
tRNA a četné malé molekuly rRNA
citlivá na vysoké dávky α-amanitinu
Substrát: ribonukleosidtrifosfáty!!!!, při syntéze dochází k odštěpování fosfátových zbytků a tím získání energie pro syntézu
Při transkripci vznikají následné RNA:
• hnRNA (heterogenní jaderná)
• pre-rRNA (prekurzorová ribozómová)
• pre-tRNA (prekurzorová transférová)
• malé RNA (5S-rRNA, snRNA jaderná, snoRNA jadérková, scRNA cytoplasmatická)
Jak to probíhá?
Transkripční jednotky = definované úseky DNA, které jsou tvořeny:
• promotor – místo, na které se navazuje RNA – polymeráza, jsou sepcifické pro každý typ RNA – polymerázy a navíc ještě vykazují specifitu pro tranksripční faktory = speciální poteiny, které umožňují navázání RNA – polymerázy,určují specifitu transkripce a vážou se na promotor ještě před RNA –polymerázou, umožňují její navázání
• strukturní geny
• terminátory
Iniciace transkripce
- navázání RNA polymerázy na promotor DNA a zahájení syntézy RNA
- promotor je úsek dlouhý asi 40bp se dvěma charakteristickými místy kolem nukleotidu 10 a 35
- po navázání RNA polymerázy na promotor se rozvinou řetězce DNA → zpřístupnění DNA
- nekódující vlákno → k 1. DNA nukleotidu je přiražen 1. RNA nukleotid → zahájení syntézy RNA
- po dosažení délky asi 9 nukleotidů se z RNA polymerázy odštěpí sigma faktor
Elongace řetězce DNA
- po odštěpení sigma faktoru se RNA polymeráza posunuje podél molekuly DNA
→ DNA se postupně rozvinuje - zpřístupňuje tak své nukleotidy syntéze RNA
- směr pohybu RNA polymerázy je vždy od 3´ konce DNA - je tedy transbudor
- molekula RNA pak narůstá antiparalelně, tj. ven směrem 5´→3´
Terminace transkripce
- transkripce je ukončena, když se RNA polymeráza dostane k DNA sekvenci - terminátor
- transkripcí tohoto úseku vzniká RNA transkript - v krátkém úseku je dvouvláknový, má podobu vlásenky
- tato změna struktury molekuly RNA vede k oddělení RNA polymerázy od DNA, nebo ukončení
transkripce vazbou specifického proteinu (rho-faktoru) na hotovou molekulu RNA → uvolnění RNA polymerázy od vzniklé RNA
Rozdíly u prokaryotické buňky
hlavně terminace je uskutečňována pomocí spontánního svinutí terminální části je to namalované v Nečasovi na straně104
Prvnímu procesu se říká trankskripce, druhému procesu s říká translace, po transkripci je primární transkript zpracován na výslednou mRNA pomocí procesů posttranskripční modifikace, po translaci následuje analogicky posttranslační modifikace
Transkripce
= přepis genetické informace z DNA do mRNA
DNA je dvoušroubovice = máme vlákno kódující (5´ → 3´)a vlákno nekódující (3´→5´)
(matriční, templátové)
mRNA odpovídá vláknu KÓDUJÍCÍMU = je syntetizována podle vlákna nekódujícího, to znamená od 5→´3´ konci pro různé geny je ale kódující a nekódující vlákno různé
trasnkripce v eukarytoní buňce (v Nečasovi je to udělané přesně naopak začíná se prokaryotní a pak už jsou tam dopsané jenom rozdíly u eukaryot, což považuju za značně nešťastné, protože nás zajímá víc eukaryotní takže se to pokusím dát dohromady)
základní role – enzym RNA polymeráza
molekula s kvarterní strukturou
1. α, β podjednotky: katalyzuje vlastní syntézu DNA
2. sigma faktor: σ podjednotka, zprostředkuje vazbu enzymu na promotorové sekvence DNA
katalyzuje vlastně vznik fosfodiesterové vazby mezi jednotlivými nukleotidy
nemá schopnost reparace jako DNA – polymeráza proto transkripce není tak přesná jako replikace
u eukaryont známy tři typy:
RNA polymeráza I - je přítomna v jadérku a syntetizuje 3 největší typy rRNA
necitlivé na α-amanitin
RNA polymeráza II - vyskytuje se v jaderné matrix a syntetizuje prekurzory mRNA
citlivá na α-amanitin
RNA polymeráza III - rovněž v jaderné matrix; syntetizuje malé molekuly RNA, tj. prekurzory
tRNA a četné malé molekuly rRNA
citlivá na vysoké dávky α-amanitinu
Substrát: ribonukleosidtrifosfáty!!!!, při syntéze dochází k odštěpování fosfátových zbytků a tím získání energie pro syntézu
Při transkripci vznikají následné RNA:
• hnRNA (heterogenní jaderná)
• pre-rRNA (prekurzorová ribozómová)
• pre-tRNA (prekurzorová transférová)
• malé RNA (5S-rRNA, snRNA jaderná, snoRNA jadérková, scRNA cytoplasmatická)
Jak to probíhá?
Transkripční jednotky = definované úseky DNA, které jsou tvořeny:
• promotor – místo, na které se navazuje RNA – polymeráza, jsou sepcifické pro každý typ RNA – polymerázy a navíc ještě vykazují specifitu pro tranksripční faktory = speciální poteiny, které umožňují navázání RNA – polymerázy,určují specifitu transkripce a vážou se na promotor ještě před RNA –polymerázou, umožňují její navázání
• strukturní geny
• terminátory
Iniciace transkripce
- navázání RNA polymerázy na promotor DNA a zahájení syntézy RNA
- promotor je úsek dlouhý asi 40bp se dvěma charakteristickými místy kolem nukleotidu 10 a 35
- po navázání RNA polymerázy na promotor se rozvinou řetězce DNA → zpřístupnění DNA
- nekódující vlákno → k 1. DNA nukleotidu je přiražen 1. RNA nukleotid → zahájení syntézy RNA
- po dosažení délky asi 9 nukleotidů se z RNA polymerázy odštěpí sigma faktor
Elongace řetězce DNA
- po odštěpení sigma faktoru se RNA polymeráza posunuje podél molekuly DNA
→ DNA se postupně rozvinuje - zpřístupňuje tak své nukleotidy syntéze RNA
- směr pohybu RNA polymerázy je vždy od 3´ konce DNA - je tedy transbudor
- molekula RNA pak narůstá antiparalelně, tj. ven směrem 5´→3´
Terminace transkripce
- transkripce je ukončena, když se RNA polymeráza dostane k DNA sekvenci - terminátor
- transkripcí tohoto úseku vzniká RNA transkript - v krátkém úseku je dvouvláknový, má podobu vlásenky
- tato změna struktury molekuly RNA vede k oddělení RNA polymerázy od DNA, nebo ukončení
transkripce vazbou specifického proteinu (rho-faktoru) na hotovou molekulu RNA → uvolnění RNA polymerázy od vzniklé RNA
Rozdíly u prokaryotické buňky
hlavně terminace je uskutečňována pomocí spontánního svinutí terminální části je to namalované v Nečasovi na straně104
Posttranskripční modifikace
= úprava primárního trnaskriptu na definitivní fční
molekulu
liší se podle toho co upravuju, takže jednotlivě
rRNA
u eukaryotické buňky čtyři druhy, liší se podle sedimentačních vlastností (S=Svedbergova konstanta)
tři z nich (značí se právě 28S, 18S, 5, 8 S) jsou transkribovány naráz jako jedna trnaskripční jednotka = mají jeden promotor a jeden terminátor
zajišťuje to stejné množství všech tří druhů
v prokaryotním organismu je k tomu aj pár tRNA at je to jednodušší
tRNA
uložena v mnoha kopiích, tandemově
na 5´ konci - odštěpení zaváděcí sekvence, která dělá asi dvacet nukleotidů
na 3´ konci – odštěpení dvou nukleotidů a navázání CCA , na CCA se pak navazuje příslušná aminokyselina
dále methylace některých bazí, vytřižení nekódujících úseků a komplementární úseky se spojují v jetelový list (prostorově tvar L)
mRNA
transkripcí vzniká hnRNA, je to vlastně to samé co pre- mRNA, tím slovem heteronukleární je vyjádřeno, že má různě dlouhý řetězec, protože obsahuje různě dlouhé introny
→ úprava hnRNA - chemická modifikace obou konců molekuly a vystřižení nekódujících částí řetězce (intronů)
- 5´ konec je modifikován navázáním 7-methylguanozinu - 5´-5´ vazba → čepička
- čepička chrání molekulu mRNA před účinkem nukleáz a přispívá k orientaci molekuly na
ribozomu při translaci
- 3´ konec - úprava polyadenylací = připojení 100-200 adenozinukleotidů → poly(A) přívěsek
- poly(A) přívěsek: ochrana před účinkem nukleáz
rozpoznání molekuly mRNA ribozomem
přechod mRNA z jádra do cytoplazmy
po těchto úpravách se provádí splicing – sestřih (RNA splicing nebo taky RNA – processing), protože eukaryonta mají geny složené – obsahují exony a introny
probíhá ve splicesomech
komplexy ribonukleoproteinů
interakcí spliceosomů s hnRNA se hnRNA stočí v místě intronu → intron vytvoří
kličku → přerušení hnRNA → spojení sousedních exonů a vypadnutí kličky intronu
alternativní transkripce = variabilní sestřih stejného úseku mRNA, uplatňuje se při regulaci genové exprese
editace RNA = existují organismy, u kterých během posttranskripčích úprav dochází ke změně genetické informace, spočívá ve vložení nebo odstranění nukleotidů, tím pádem změna čtecího rámce, iniciačních, terminačních kodónů atd.
liší se podle toho co upravuju, takže jednotlivě
rRNA
u eukaryotické buňky čtyři druhy, liší se podle sedimentačních vlastností (S=Svedbergova konstanta)
tři z nich (značí se právě 28S, 18S, 5, 8 S) jsou transkribovány naráz jako jedna trnaskripční jednotka = mají jeden promotor a jeden terminátor
zajišťuje to stejné množství všech tří druhů
v prokaryotním organismu je k tomu aj pár tRNA at je to jednodušší
tRNA
uložena v mnoha kopiích, tandemově
na 5´ konci - odštěpení zaváděcí sekvence, která dělá asi dvacet nukleotidů
na 3´ konci – odštěpení dvou nukleotidů a navázání CCA , na CCA se pak navazuje příslušná aminokyselina
dále methylace některých bazí, vytřižení nekódujících úseků a komplementární úseky se spojují v jetelový list (prostorově tvar L)
mRNA
transkripcí vzniká hnRNA, je to vlastně to samé co pre- mRNA, tím slovem heteronukleární je vyjádřeno, že má různě dlouhý řetězec, protože obsahuje různě dlouhé introny
→ úprava hnRNA - chemická modifikace obou konců molekuly a vystřižení nekódujících částí řetězce (intronů)
- 5´ konec je modifikován navázáním 7-methylguanozinu - 5´-5´ vazba → čepička
- čepička chrání molekulu mRNA před účinkem nukleáz a přispívá k orientaci molekuly na
ribozomu při translaci
- 3´ konec - úprava polyadenylací = připojení 100-200 adenozinukleotidů → poly(A) přívěsek
- poly(A) přívěsek: ochrana před účinkem nukleáz
rozpoznání molekuly mRNA ribozomem
přechod mRNA z jádra do cytoplazmy
po těchto úpravách se provádí splicing – sestřih (RNA splicing nebo taky RNA – processing), protože eukaryonta mají geny složené – obsahují exony a introny
probíhá ve splicesomech
komplexy ribonukleoproteinů
interakcí spliceosomů s hnRNA se hnRNA stočí v místě intronu → intron vytvoří
kličku → přerušení hnRNA → spojení sousedních exonů a vypadnutí kličky intronu
alternativní transkripce = variabilní sestřih stejného úseku mRNA, uplatňuje se při regulaci genové exprese
editace RNA = existují organismy, u kterých během posttranskripčích úprav dochází ke změně genetické informace, spočívá ve vložení nebo odstranění nukleotidů, tím pádem změna čtecího rámce, iniciačních, terminačních kodónů atd.
Žádné komentáře:
Okomentovat