200912041235

Tabela 7-Ł. Rodzaje RNA wytwarzanego w komórkach'

RODZAJ RNA mRNA iRNA tRNA

I snRNA

FUNKOM kodują Nafta

stanowią cześć struktury ryboeomu i uczestniczą w syntezie białka

w procesie syntezy białka pośredniczą miedzy mRNA i aminokwasami w odczytywaniu kodonów

uczestniczą w spcicingu pre-mRNA. transporoe Malak do £R, oraz w innych procesach komórkowych

* Odkryss nwdwmo wWwoftNA uczestniczą w regulacji procesów rozwojowych. wpływając na aiaftanarc na taniian mRNA, tprzyp. tus>.

które dokonują selekcji aminokwasów i wprowadzają je do rybosomów, gdzie są włączane do białek.

Typowe cząsteczki DNA są bardzo długie i zawierają informacje doty-czące syntezy tysięcy różnych białek, natomiast znacznie krótsze cząsteczki RNA zawierają informację pochodzącą tylko z fragmentu DNA Typowy mRNA w komórkach eukariotycznych zawiera informację przepisaną tylko z jednego genu, kodującego pojedyncze białka W komórkach bakterii jeden mRNA często stanowi produkt transkrypcji kilku genów sąsiadujących ze sobą i dlatego zawiera instrukcje do syntezy kilku różnych białek.

Sygnały w DNA wskazujq polimerazie RNA miejsca poczqtku i końca transkrypcji

Aby rozpocząć transkrypcję, polimeraza RNA musi rozpoznać początek genu i związać się ściśle z DNA w tym miejscu. Sposób, w jaki polimerazy RNA rozpoznają miejsce startu transkrypcji, jest inny w komórkach proka-riotycznych (bakterie) i inny w komórkach eukariotycznych. Sytuacja w komórkach bakteryjnych jest prostsza, od nich też rozpoczniemy omawianie procesu, a inicjację transkrypcji u eukariontów odłożymy do następnego rozdziału. Inicjacja transkrypcji jest dla komórek bardzo ważna, ponieważ stanowi główny punkt kontroli rodzaju i ilości syntezowanego białka.

Zarówno w komórkach prokariotycznych, jak i eukariotycznych, cząsteczka polimerazy RNA po napotkaniu DNA najpierw luźno z nim asoęju-je, a następnie szybkim ruchem ślizgowym przesuwa się wzdłuż helisy DNA, aż napotka odcinek, zwany miejscem promotorowym (lub promotorem), z którym tworzy silny kompleks. Promotor zawiera sekwencje nu-kleotydowe stanowiące dla polimerazy RNA informację o miejscu startu transkrypcji Sekwencje te są konserwatywne, co oznacza, że występują we wszystkich promotorach tylko z niewielkimi zmianami. Polimeraza RNA rozpoznaje miejsce promotorowe, mimo że DNA występuje w postaci dwumciowęj helisy, a to dzięki kontaktom z niektórymi atomami zasad, eksponowanymi w rowkach helikalnej struktury DNA. U eukariontów wiązanie polimerazy RNA z promotorem wymaga udziału dodatkowych białek, co omówimy w rozdziale 8.

Po wejściu w kontakt z miejscem promotorowym i utworzeniu z nim silnego kompleksu, polimeraza RNA rozplata od swego czoła dwuniciową helisę DNA, eksponując na krótkim odcinku każdego z łańcuchów nieś parowane zasady (rys. 7-9A). Jedna z tych dwóch nici służy następnie jako matryca w tworzeniu komplementarnych par zasad z wchodzącymi rybo-nukleotydami Polimeraza RNA łączy dwa rybonukleotydy, rozpoczynając w ten sposób syntezę łańcucha RNA. Następnie trwa wydłużanie łańcucha. aż do chwili, gdy enzym napotka na DNA sygnał terminacji (lub inaczej sygnał „stop”), w którym polimeraza zatrzymuje się i uwalnia zarówno matrycę DNA, jak i nowo utworzony łańcuch RNA (rys. 7-9B).

Za napawanie promotorowych sekwencji na DNA odpowiada przede wszystkim podjednasika bakteryjnej polimerazy RNA. zwana podjednost-ką (lub czynnikiem) sigma (o). Po silnym związania się polimerazy z promotorem i zsyntrzowaniu przez nią krótkiego lok. 10 nukieotydów) odcinka RNA. podjedooetka sigma ulega uwolnieniu, co umożliwia polimerazie przesuwanie się od miejsca prorootorowego dalej wzdłuż transkrybowa-oego odcinka DNA i wydłużanie łańcucha RNA aż do sygnału terminacji. Po dotarciu do sygnału terminacji polimeraza RNA zostaje uwolniona, ponownie łączy się z wolną podjednostką sigma i poszukuje nowego promotora. od którego znów może rozpocząć proces transkrypcji

Ponieważ DNA jest dwumctowy, w zasadzie z każdego genu mogłyby być transkrybowane dwie cząsteczki RNA. po jednej z każdej nici DNA

su

--*._- --T- SIĘ

potewKS |M* SYNTEZA RhlA

U

SI

[PROMOTOR isygnał siartu!

wę iw—>cm ma

HuąilnffM w*

roan^C* nC IMA

ZAKOŃCZENIE SYNTEZY I UWOLNIENIE POUMERAZY ■RNA ORAZ GOTOWEGO ŁAŃCUCHA SNA 3

Rys. 7-0. Transkrypcja bakteryjnego genu pnn poltmerazą RNA. (A) Powstawania cząsteczki RNA w komórkach bakiem Bakteryjna polimeraza RNA (jasnonteOissla) zawiera pedjednestkę nazywaną czynnikiem o (kolor żółty¹), która rozpoznaje promotor (kotar zietoryy) zkWakzoweny na DNA Gdy rozpocznie się transkrypcja, podjednostka a odłącza się i dalej polimeraza RNA prowadzi syntezę RNA Już bez niej. wydłużanie łaócucha zachodzi do momentu, gdy polimeraza napotka w ONA sygnał terminacji (kolor czerwony). W tym miejscu enzym zatrzymuje srą i uwalnia zarówno matrycę ONA. jak i powstały trsnskrypt Następnie poSmeraza ponownie łączy s*ę z wolną porgednostką o i szuka nowego promotora.

eOy znów rozpocząć proces transkrypcji.

(B) Sekwencje nułdeoiydów stanowiące dla bakteryjnej polimerazy RNA sygnały rozpoczęta i zakończenia transkrypcji, w schemacie (81 na zttonym de — sekwencje leerDędna do utworzenia miejsca promotorawego (promotora). liczby określa# pozycje poszczególnych nukieotydów. Scsona od pierwszego transkrybowanego nukleotydu. któremu przypisuje się numer +3_ W dolnej części (B) na de czerwonym — sekwencje stanowiące dla polimerazy RNA sygnał zakończenia transkrypcji

POąMncBttl poncA^ae ł*oy s<e ipckrma

y-TAGTGTATTGACATGATAGAAOCACTCTACTATATTCTCAATAGGTCCAC6

y-ATCACATAACTGTACTATC T TCGTGAGATGATATAAGAGTTATCCAGGTGC

TRANSKRYPCJA

nCmuncowi

RNA

EHWNATOR    W®

łównoo) §    idiai

___▼

5--cCCACAGCCGCCAGTTCCGCTG<S.e,63LEArE®AACTTTCTTTAATGA-

X-GGGTGTCGGCGGTCAAGGCGACCGCCGTAAAATTG AAAGAAATTAC T-

TRANSKRYPCJA

:p«*

Od DNA do RNA

235