ТРАНСКРИПЦИЯ

ТРАНСКРИПЦИЯ
Танскрипция рРНК. Dr. Hans-Heinrich Trepte
План лекции
1) Определение
2) Точки начала и конца транскрипции
3) Основной фермент и вспомогательные
факторы транскрипции
4) Этапы транскрипции
5) Особенности транскрипции про- и
эукариот
6) Обратная транскрипция
ТРАНСКРИПЦИЯ
• процесс синтеза РНК с использованием ДНК в
качестве матрицы, происходящий во всех живых
клетках
транскрипция
ДНК-зависимая РНК-полимераза
направление: от 5'- к 3'- концу
Из Кольман, Рем
«Наглядная биохимия»
Единица транскрипции эукариот – ГЕН
(участок ДНК, структурная и функциональная
единица наследственности)
Из Кольман, Рем
«Наглядная биохимия»
•
Ген включает:
Начало транскрипции – промотор.
Конец транскрипции - терминатор.
Другие регуляторные последовательности – которые могут находиться как в
непосредственной близости от места транскрипции, так и на значительном
удалении от места транскрипции
РНК-полимераза
У бактерий один и тот же фермент
катализирует синтез трех типов РНК:
мРНК, рРНК и тРНК.
РНК-полимераза — крупная молекула.
Состоит из пяти субъединиц (~400 кДа):
α2ββ'ω (корфермент)
Для связывания с промоторными
областями ДНК необходима еще одна
субъединица — сигма (σ). Сигма-фактор
значительно снижает сродство РНКполимеразы к неспецифичным областям
ДНК, и повышает ее чувствительность к
определенным промоторам. С его
помощью транскрипция начинается с
нужного участка ДНК
http://bio.fizteh.ru
Эукариотические РНК
полимеразы
• РНК-полимераза I, синтезирующая рРНК.
• РНК-полимераза II, производящая
предшественников для мРНК, а также для большинства мяРНК
и миРНК
• РНК-полимераза III, синтезирующая тРНК, 5S рРНК
и другие малые РНК.
Этапы транскрипции
1) Инициация
2) Элонгация
3) Терминация
Clancy, S. (2008) DNA transcription. Nature Education 1(1)
Промотор
• Последовательность нуклеотидов ДНК – опознается
РНК-полимеразой как знак начала транскрипции
Clancy, S. (2008) DNA transcription. Nature Education 1(1)
Прокариотические
промоторы
Различающиеся
последовательности!
Сильный промотор инициирует
синтез мРНК часто, слабый - гораздо
реже.
Промоторы шести разных генов E. coli
2005 W. H. Freeman Pierce, Benjamin. Genetics:
A Conceptual Approach, 2nd ed. (New York: W. H.
Freeman and Company), 357
Этапы транскрипции
1) Инициация
2) Элонгация
3) Терминация
Clancy, S. (2008) DNA transcription. Nature Education 1(1)
Инициация транскрипции
http://bio.fizteh.ru
Элонгация транскрипции
http://bio.fizteh.ru
Движение РНК-полимеразы по матрице со скоростью около 30
нуклеотидов в сек: впереди - происходит расплетание, а позади —
восстановление двойной спирали ДНК. Одновременно освобождается
очередное звено растущей цепи РНК из комплекса с матрицей и РНКполимеразой. Высокая частота ошибок – 1 на 104 нуклеотидов, т.е. на
пять порядков выше, чем при репликации.
Терминация транскрипции
-Инвертированный повтор в
области терминатора
приводит к образованию петли
на РНК;
-РНК-полимераза
приостанавливается;
-Водородные связи АУ-тракта
разрушаются;
- РНК транскрипт отделяется
от матрицы.
Clancy, S. (2008) DNA transcription. Nature
Education 1(1)
Ро-зависимая терминация
Rho белок
• 419 ак
• ГЕКСАМЕР
• АТФаза
• геликаза
Ро связывается со специальными сайтами на
РНК: 40 н свободные от шпилек, Ц-богатые
Ро не связывается с транслируемыми участками
Ро обычно осуществляет терминацию на конце
генов
Ро движется к 3’ концу РНК, смещая ее с
матричной цепи ДНК
Весь комплекс разваливается
http://www2.hawaii.edu
Единица транскрипции
прокариот
Оперон - способ организации генетического материала
у прокариот, при котором цистроны (гены), которые кодируют
последовательно работающие белки одной биохимической цепи,
объединяются под одним (или несколькими) промоторами. Такая
функциональная организация позволяет эффективнее
регулировать экспрессию этих генов.
http://mol-biol4masters.masters.grkraj.org
Расположение генов на
молекуле ДНК
Кодирующая
нити ДНК
Транскрибируемая
На одной молекуле ДНК
линейно расположено множество генов.
Положение промотора определяет
направление синтеза РНК.
Особенности транскрипции эукариот
Регуляторные элементы;
Прерывистость генов;
Созревание транскриптов;
Разобщенность транскрипции и
трансляции.
Из Кольман, Рем
«Наглядная биохимия»
Обратная транскрипция
процесс образования двуцепочечной ДНК на матрице одноцепочечной РНК
1970 г. - Темин и Балтимор независимо
выделили и описали фермент – обратную
транскриптазу или ревертазу]
Х. М. Темин
(1934-1994)
Нобелевская премия по физиологии и
медицине в 1975 году
Д. Балтимор
(род. 1938)
Обратная транскрипция
Обратная транскриптаза ВИЧ
Зидовудин (AZT) ингибитор обратной
транскриптазы, антиретровирусный препарат
science.howstuffworks.com
Литература