Replikacja, transkrypcja
Janusz Szemraj
Zakład Biochemii Medycznej
Uniwersytet Medyczny
Okres półtrwania:
U bakterii – kilka minut
U eukariontów – kilka godzin
Około 80%
całkowitego
RNA
a
b
c
Drobnocząsteczkowy RNA
(około 16% całkowitego RNA),
który dzieli się na trzy
kategorie:
a) małe jądrowe RNA (zwane
też U RNA)
b) małe jąderkowe RNA
c) małe cytoplazmatyczne RNA
RNA z kategorii a i b pełnią
funkcję podczas dojrzewania
innych cząsteczek RNA
Transportująco-
informacyjny RNA
Cząstki te wyglądają
jak tRNA przyłączony
do mRNA i dodają
krótkie etykietki
peptydowe do białek,
które zostały
nieprawidłowo
zsyntetyzowane,
wyznaczając je do
degradacji
Zasada
Zasada
Zasada
Zasada
Zasada
Zasada
Zasada
Zasada
Zasada
Zasada
Zasada
Zasada
Wiązani
Wiązani
e fosfo-
e fosfo-
diestrow
diestrow
e
e
Koniec 5’
Koniec 5’
Koniec
Koniec
5’
5’
Koniec
Koniec
3’
3’
Koniec 3’
Koniec 3’
Wiązani
Wiązani
e fosfo-
e fosfo-
diestrow
diestrow
e
e
RNA-RNA
RNA-RNA
RNA-DNA
RNA-DNA
DNA-DNA
DNA-DNA
Różnice pomiędzy m RNA prokariotycznym i
eukariotycznym
Prokariota Eukariota
-policistronowe monocistronowe
-brak modyfikacji na końcu 3’ sekwencja poli A
-brak modyfikacji na 5’ końcu czapeczka
-brak modyfikowanych zasad modyfikowane
zasady
-krótki okres półtrwania długi okres
półtrwania
-powstaje w cytoplazmie powstaje w jądrze
1. Replikacja DNA ma charakter
semikonserwatywny. W czasie podziału
każda z dwu nici pełni funkcję matrycy
2. Nukleotydy są dołączane zgodnie z
regułą komplementarności zasad
3. Powstaje hybryda złożona z jednej nici
starej i jednej nowej
4. Każda komórka zawiera nić starą
(macierzystą) i nową (potomną),
powstałą w trakcie replikacji DNA,
zachodzącej podczas podziału komórki
Replikacja DNA
Nici
Nici
macierzyste
macierzyste
DNA Macierzysty
DNA Macierzysty
Prymaza
Prymaza
Gyraza
Gyraza
W miejscu replikacji (ori) następuje
W miejscu replikacji (ori) następuje
asocjacja białek wiążących się do
asocjacja białek wiążących się do
swoistych sekwencji dwuniciowego
swoistych sekwencji dwuniciowego
DNA; u
DNA; u
E. coli
E. coli
sekwencja oriC wiąże
sekwencja oriC wiąże
białko dnaA. Tworzy się kompleks
białko dnaA. Tworzy się kompleks
składający się ze 150-200 pz DNA i
składający się ze 150-200 pz DNA i
multimerów białka wiążącego DNA.
multimerów białka wiążącego DNA.
Prowadzi to do miejscowej
Prowadzi to do miejscowej
denaturacji i rozplecenia
denaturacji i rozplecenia
dwupasmowej helisy przyległego
dwupasmowej helisy przyległego
regionu DNA, bogatego w pary AT.
regionu DNA, bogatego w pary AT.
Powstaje krótki region
Powstaje krótki region
jednoniciowego DNA
jednoniciowego DNA
U bakterii gyraza
U bakterii gyraza
zmienia lopologię
zmienia lopologię
DNA likwidując
DNA likwidując
superskręty.
superskręty.
Krytycznym etapem
Krytycznym etapem
jest dostarczenie
jest dostarczenie
helikazy DNA, która
helikazy DNA, która
stopniowo rozplata
stopniowo rozplata
DNA. Powstają
DNA. Powstają
widełki replikacyjne
widełki replikacyjne
Do utrzymania
Do utrzymania
widełek
widełek
replikacyjnych
replikacyjnych
niezbędne jest
niezbędne jest
dołączenie do
dołączenie do
kompleksu
kompleksu
inicjujacego tzw.
inicjujacego tzw.
białek
białek
stabilizujących
stabilizujących
jednoniciowy DNA
jednoniciowy DNA
(SSB – ang. Single-
(SSB – ang. Single-
strand binding
strand binding
proteins)
proteins)
Do rozpoczęcia syntezy
Do rozpoczęcia syntezy
DNA potrzebny jest
DNA potrzebny jest
starter (primer) ponieważ
starter (primer) ponieważ
polimeraza DNA zależna
polimeraza DNA zależna
od DNA nie ma zdolności
od DNA nie ma zdolności
rozpoczyania syntezy
rozpoczyania syntezy
de
de
novo. Może tylko
novo. Może tylko
wydłużać istniejący
wydłużać istniejący
łańcuch. U
łańcuch. U
prokaryota
prokaryota
starterem jest krótki
starterem jest krótki
łańcuch
łańcuch
oligonukleotydowy (2-10
oligonukleotydowy (2-10
nukleotydów)
nukleotydów)
syntetyzowany przez
syntetyzowany przez
PRYMAZĘ. Niektóre
PRYMAZĘ. Niektóre
prymazy budują starter
prymazy budują starter
wyłącznie z
wyłącznie z
rybonukleotydów, inne
rybonukleotydów, inne
wykorzystują zarówno
wykorzystują zarówno
rybo-jak i
rybo-jak i
deoksyrybonukleotydy
deoksyrybonukleotydy
Substratami zużywanymi w procesie biosyntezy są deoksyrybonukleotydy
Substratami zużywanymi w procesie biosyntezy są deoksyrybonukleotydy
trifosforanowe. Poza starterem potrzebne są jony Mg2+, i polimeraza DNA.
trifosforanowe. Poza starterem potrzebne są jony Mg2+, i polimeraza DNA.
Wszystkie polimerazy DNA wykorzystują nić DNA jako matrycę, wymagają
Wszystkie polimerazy DNA wykorzystują nić DNA jako matrycę, wymagają
startera z wolną grupą 3’-OH, wydłużają łańcuch w kierunku 5’-3’,
startera z wolną grupą 3’-OH, wydłużają łańcuch w kierunku 5’-3’,
przyłączając kolejne nukleotydy do wolnej grupy 3’-OH, wykazują
przyłączając kolejne nukleotydy do wolnej grupy 3’-OH, wykazują
aktywność egzonukleazową 3’-5’. Zasadnicza część łańcucha
aktywność egzonukleazową 3’-5’. Zasadnicza część łańcucha
syntetyzowana jest przez polimerazę III. Polimeraza III umiejscowiona w
syntetyzowana jest przez polimerazę III. Polimeraza III umiejscowiona w
widełkach rozpoczyna syntezę nici DNA, wydłużając starter zsyntetyzowany
widełkach rozpoczyna syntezę nici DNA, wydłużając starter zsyntetyzowany
przez prymazę. Nić prowadząca jest syntetyzowana w sposób ciągły przez
przez prymazę. Nić prowadząca jest syntetyzowana w sposób ciągły przez
jedną cząsteczkę polimerazy, która nie odłącza się od matrycy aż do
jedną cząsteczkę polimerazy, która nie odłącza się od matrycy aż do
zakończenia replikacji.
zakończenia replikacji.
Nić opóźniona syntetyzowana
Nić opóźniona syntetyzowana
jest we fragmentach
jest we fragmentach
zawierających po około 1000
zawierających po około 1000
nukleotydów (fragmenty
nukleotydów (fragmenty
Okazaki).
Okazaki).
Jedna cząsteczka polimerazy III
Jedna cząsteczka polimerazy III
wbudowuje około 1000
wbudowuje około 1000
nukleotydów/sek.
nukleotydów/sek.
Aktywność 3’-5’ nukleazowa
Aktywność 3’-5’ nukleazowa
sprawdza usuwa natychmiast
sprawdza usuwa natychmiast
każdy nieprawidłowy nukleotyd
każdy nieprawidłowy nukleotyd
Polimeraza III jest dimerem, w
Polimeraza III jest dimerem, w
którym jedna podjednodtka
którym jedna podjednodtka
syntetyzuje nić prowadzącą, a
syntetyzuje nić prowadzącą, a
druga opóźnioną.
druga opóźnioną.
Polimeraza I jest
Polimeraza I jest
enzymem
enzymem
szczególnym, Jedna
szczególnym, Jedna
cząsteczka białka
cząsteczka białka
enzymatycznego ma
enzymatycznego ma
trzy aktywności
trzy aktywności
enzymatyczne –
enzymatyczne –
transferazową i dwie
transferazową i dwie
egzonukleolityczne.
egzonukleolityczne.
Może wydłużać
Może wydłużać
łańcuch DNA i
łańcuch DNA i
odcinać nukleotycy
odcinać nukleotycy
w kierunku 3’ 5’
w kierunku 3’ 5’
oraz
oraz
5’ 3’. Enzym usuwa
5’ 3’. Enzym usuwa
startery i wypełnia
startery i wypełnia
przerwy pomiędzy
przerwy pomiędzy
fragmentami
fragmentami
Okazaki. Aktywność
Okazaki. Aktywność
3’ 5’ usuwa
3’ 5’ usuwa
pojedyncze
pojedyncze
nulleotydy a
nulleotydy a
aktywnośc
aktywnośc
nukleazowa 5’ 3’
nukleazowa 5’ 3’
zarówno pojedyncze
zarówno pojedyncze
nukleotydy jak i
nukleotydy jak i
oligonukleotydy. Ta
oligonukleotydy. Ta
aktywność ma
aktywność ma
znaczenie w
znaczenie w
usuwaniu starterów.
usuwaniu starterów.
Uczestniczy w
Uczestniczy w
naprawie błędów,
naprawie błędów,
usuwa uszkodzwnia
usuwa uszkodzwnia
np. dimery tyminy
np. dimery tyminy
Poszczególne
Poszczególne
fragmenty
fragmenty
łańcucha są
łańcucha są
łączone przy
łączone przy
udziale ligazy
udziale ligazy
DNA
DNA
Charakterystyczną cechą replikacji DNA eukariotycznego jest mnogość miejsc inicjacji.
Charakterystyczną cechą replikacji DNA eukariotycznego jest mnogość miejsc inicjacji.
Wynika to z konieczności przyspieszenia tego procesu (chromosom eukariotyczny jest
Wynika to z konieczności przyspieszenia tego procesu (chromosom eukariotyczny jest
około 1000 razy większy od genomu prokariotycznego). W chromosomie Drosophila
około 1000 razy większy od genomu prokariotycznego). W chromosomie Drosophila
występuje ponad 6000 widełek replikacyjnych na 1 cząsteczkę DNA. W miejscach
występuje ponad 6000 widełek replikacyjnych na 1 cząsteczkę DNA. W miejscach
inicjacji replikacji występują swoiste, powiarzające się sekwencje nukleotydowe
inicjacji replikacji występują swoiste, powiarzające się sekwencje nukleotydowe
określane jako sekwencje replikujące się autonomicznie – ARS (autonomously
określane jako sekwencje replikujące się autonomicznie – ARS (autonomously
replicating sequences). Miejsca ARS rozpoznawane są przez kompleks rozpoznający
replicating sequences). Miejsca ARS rozpoznawane są przez kompleks rozpoznający
mioejsce inicjacji replikacji złożony z 8 białek. Do ARS przyłączają się białka, które
mioejsce inicjacji replikacji złożony z 8 białek. Do ARS przyłączają się białka, które
powodują miejscowy rozpad podwójnej helisy i powstanie widełek replikacyjnych (m.
powodują miejscowy rozpad podwójnej helisy i powstanie widełek replikacyjnych (m.
inn. helikaza, białko stabilizujące pojedynczą nić DNA, zwane białkiem replikacyjnym A
inn. helikaza, białko stabilizujące pojedynczą nić DNA, zwane białkiem replikacyjnym A
– RPA (replication protein A). Główną rolę w replikacji odgrywają polimerazy a i d.
– RPA (replication protein A). Główną rolę w replikacji odgrywają polimerazy a i d.
Polimeraza a pełni też funkcję prymazy. Polimerazy b i e to enzymy naprawcze.
Polimeraza a pełni też funkcję prymazy. Polimerazy b i e to enzymy naprawcze.
Polimeraza g replikuje mitochondrialny DNA
Polimeraza g replikuje mitochondrialny DNA
Fragmenty Okazaki – długość ok..200 nukleotydów
Fragmenty Okazaki – długość ok..200 nukleotydów
Łączenie fragmentów Okazaki przebiega
Łączenie fragmentów Okazaki przebiega
inaczej niż u prokaryota (polimeraza d
inaczej niż u prokaryota (polimeraza d
nie ma aktywności egzonukleazowej 5’-
nie ma aktywności egzonukleazowej 5’-
3’). Po dotarciu polimerazy d do
3’). Po dotarciu polimerazy d do
zsyntetyzowanego wcześniej fragmentu
zsyntetyzowanego wcześniej fragmentu
Okazaki możliwe są dwa mechanizmy:
Okazaki możliwe są dwa mechanizmy:
pierwszy polega na działaniu
pierwszy polega na działaniu
endonukleazy, która odcina starter
endonukleazy, która odcina starter
syntetyzowany przez polimerazę a –
syntetyzowany przez polimerazę a –
drugi na usunięciu tego startera przez
drugi na usunięciu tego startera przez
odpowiednie egzonukleazy. Polimeraza d
odpowiednie egzonukleazy. Polimeraza d
wydłuża łańcuch o brakujący fragment a
wydłuża łańcuch o brakujący fragment a
ligaza łączy oba końce.
ligaza łączy oba końce.
Odrębnym problemem jest skracanie się
Odrębnym problemem jest skracanie się
chromosomów w kolejnych rundach
chromosomów w kolejnych rundach
replikacyjnych
replikacyjnych
Telome
Telome
ry
ry
DNA zawarty w chromosomach eukariotycznych, w odróżnieniu od DNA
DNA zawarty w chromosomach eukariotycznych, w odróżnieniu od DNA
prokaryota
prokaryota
, ma charakter liniowy. Replikacja liniowego DNA stwarza
, ma charakter liniowy. Replikacja liniowego DNA stwarza
problem nieistniejący u
problem nieistniejący u
prokaryota.
prokaryota.
Nić prowadząca może być wydłużana
Nić prowadząca może być wydłużana
do końca matrycy, natomiast nić opóźniona jest syntetyzowana w
do końca matrycy, natomiast nić opóźniona jest syntetyzowana w
odwrotnym kierunku w wielu fragmentach i wymaga powtarzalnej
odwrotnym kierunku w wielu fragmentach i wymaga powtarzalnej
syntezy starterów. Polimeraza DNA może wydłużać łańcuch
syntezy starterów. Polimeraza DNA może wydłużać łańcuch
polinukleotydowy jedynie w kierunku 5’ 3’. Usunięcie ostatniego
polinukleotydowy jedynie w kierunku 5’ 3’. Usunięcie ostatniego
startera pozostawia puste miejsce. Podczas kolejnych replikacji powstaje
startera pozostawia puste miejsce. Podczas kolejnych replikacji powstaje
coraz krótszy łańcuch DNA. Utrata znacznej części sekwencji
coraz krótszy łańcuch DNA. Utrata znacznej części sekwencji
telomerowych podczas kolejnych rund replikacyjnych prowadzi do
telomerowych podczas kolejnych rund replikacyjnych prowadzi do
niestabilności chromosomów i śmierci komórki
niestabilności chromosomów i śmierci komórki
Telomery wyznaczają końce chromosomu i umożliwiają komórce
Telomery wyznaczają końce chromosomu i umożliwiają komórce
odróżnienie prawdziwych zakończeń od końców nienaturalnych,
odróżnienie prawdziwych zakończeń od końców nienaturalnych,
powstających w wyniku pękania chromosomu (pęknięcia muszą
powstających w wyniku pękania chromosomu (pęknięcia muszą
zostać naprawione). Telomerowy DNA człowieka utworzony jest
zostać naprawione). Telomerowy DNA człowieka utworzony jest
z setek kopii powtórzonego motywu 5’- TTAGGG-3’, z krótkim
z setek kopii powtórzonego motywu 5’- TTAGGG-3’, z krótkim
wystającym odcinkiem jednoniciowym na końcu 3’ dwuniciowej
wystającym odcinkiem jednoniciowym na końcu 3’ dwuniciowej
cząsteczki DNA
cząsteczki DNA
Transkrypcja
Promotor dla:
Operon Trp
tRNA dla Tyr
CONSENSUS
Promotory bakteryjne mają
długość około 40
nukleotydów. Na tym
obszarze są dwa
konserwatywne regiony –
region -35 i region -10,
bogaty w pary AT. Sekwencja
w regionie -10 ułatwia
dysocjację między pasmem
kodującym i niekodującym.
Region -35 rozpoznawany
jest przez podjednostkę
sigma (s
70
) polimerazy RNA
W komórkach ssaków
W komórkach ssaków sygnały transkrypcyjne są bardziej złożone. W
proksymaqlnym regionie promotora umiejscowione są dwa typy sekwencji
sygnalnych – jedna określa miejsce gdzie ma się zacząć transkrypcja, inne
determinują jak często ma zachchodzić ten proces.
Najbliżej miejsca startu, w regionie około -15 -30 występuje kaseta TATA (TATA box)
–odpowiednik regionu -10 u prokaryota. Przyłącza się tu białko wiążące TATA (TBP)
(TATA binding protein), które z kolei wiąże inne białka regulatorowe asocjujące z
TBP. Takie oddziaływania zapewniają wierność inicjacji transkrypcji.
W regionie odległym o około 40 -110 nukleotydów od miejsca startu transkrypcji (
-40 – 110) można odnaleźć ramki CG i CAAT wiążące białka regulatorowe. Mutacje w
tych regionach 10-20x zmniejszają częstość startu transkrypcji.
Polimerazy RNA eukaryota różnią się wrażliwością na amanitynę (oktapeptyd z
muchomora sromotnikowego). POLIMERAZA I występuje w jąderku. Nie jest
hamowana przez amanitynę. POLIMERAZA II występuje w nukleoplazmie. Jest bardzo
wrażliwa na amanitynę. Hamujący efekt jest widoczny nawet przy b. niskich
stężeniach inhibitora. POLIMERAZA III występuje w nukleoplazmie. Jest wrażliwa na
działanie amanityny, ale efekt ten uwidacznia się dopiero przy dużym stężeniu
inhibitora.
Istotą transkrypcji jest przepisanie informacji
zawartej w DNA na sekwencję
nukleotydową RNA. Przejściowo powstaje
hybryda DNA-RNA. Nić DNA, która ulega
transkrypcji na cząsteczkę RNA nazywa się
nicią matrycową a druga – nicią kodującą.
Nić kodująca ma taką samą sekwencję jak
pierwotny transkrypt (z wyjątkiem tego, że
ma T zamiast U). Dana nić w dwuniciowej
cząsteczce DNA może służyć jako nić
matrycowa dla niektórych genów, a dla
innych być nicią kodująca. Informacja na
nici kodującej jest odczytywana w kierunku
3’ 5’. mRNA w komórkach
prokariotycznych może ulegać translacji w
takiej postaci w jakiej został
zsyntetyzowany. Transktypt może
obejmować produkt kodowany przez kilka
przyległych do siebie genów
Organizmy prokariotyczne mają tylko jedną
polimerazę RNA (5 podjednostek: dwie a
wiążą białka regulatorowe, b -tworzy
wiązania fosfodiestrowe, b’ – wiąże
matrycę DNA, s
70
(sigma)
1.
Niespecyficzne wiązanie holoenzymu
polimerazy i wędrówka w kierunku
promotora
2.
Tworzenie ścisłego kompleksu enzymu z
promotorem
3.
Utworzenie kompleksu otwartego
4.
Zainicjowanie syntezy RNA (pierwszym jest
zazwyczaj nukleotyd purynowy)
5.
Wydłużenie mRNA o około 8 nukleotydów
6.
Uwolnienie podjednostki s (sigma)
Podczas
tworzenia kilku
pierwszych
wiązań
fosfodiestrowyc
h powstający
transkrypt nie
jest mocno
związany.
Większość
produktów
inicjacij usuwana
jest na etapie
krótkich
oligonukleotyów
(2-9 reszt)
Transkrybowane regiony matrycy DNA zawierają
sygnały „Stop” Sygnał taki wysyła fragment DNA
zawierający dwa symetryczne regiony bogate w GC,
które po przepisaniu na transkrypt mają tendencję
do przybierana struktury dwuniciowej połączonej
pętlą (struktura spinki do włosów). Za nimi
występuje region bogaty w A (4-8 nukleotydów).
Jakie ma to znaczenie dla zakończenia transkrypcji?
1.
Polimeraza RNA osiągnąwszy pierwszy region
bogaty w CG zwalnia lub zatrzymuje się, ponieważ
wysoka stabilność par GC stwarza trudności w
rozdzieleniu nici DNA. Taka pauza lub zwolnienie
daje czas na uwolnienie transkryptu od matrycy i
utworzenie dwuniciowej struktury w transkrypcie.
Tym samym następuje osłabianie wiązań w
potrójnym kompleksie: matrycaDNA-RNA-enzym.
2.
W miejccu, gdzie w matrycy występuje A, w RNA
występuje U. Wiązanie AU jest najsłabszym z
możliwych. Nowo powstały RNA odłącza się od
matrycy a następnie od polimerazy RNA.
3.
Uwolniona nić matrycowa ponownie łączy się z nicią
kodującą, odtwarzając podwójną helisę. Rdzeń
polimerazy (bez podjednostki s
70
) ma mniejsze
powinowactwo do podwójnej helisy niż do
jednoniciowego DNA i dlatego uwalnia się z matrycy.
Podjednostka s
70
ponownie przyłącza się do rdzenia
enzymu tworząc holoenzym, który poszukuje na
nowo miejsc promotorowych
Struktura
„spinki
do
włosów”
Dla niektórych genów, zakończenie
transkrypcji przebiega inaczej. Niezbędne w
tym procesie jest białko r (rho) określane
także jako helikaza RNA-DNA, mające
aktywność ATP-azy (hydrolazy ATP). W
istocie działanie białka rho sprowadza się do
wiązania z nowopowstałym transkryptem w
regionie bogatym w C, w pobliżu 3’ końca (w
tym czasie polimeraza zwalnia proces
transkrypcji).
Białko rho przesuwa się wzdłuż transkryptu
w stronę 3’ końca; dzięki aktywności
helikazy następuje oddzielenie transkryptu
od matrycy (i/lub od polimerazy). Nie zostało
do końca rozpoznane jakie czynniki
powodują zahamowanie działania
polimerazy w regionie terminacyjnym,
zależnym od białka rho.
białko rho
przyłącza
się do
potrójnego
kompleksu
DNA-RNA-
polimeraza
Białko
rho
przesuwa
się w
kierunku
3’ końca
wypierają
c matrycę
RNA powstający w procesie transkrypcji (transkrypt), na ogół różni się istotnie od RNA zdolnego do
pełnienia funkcji biologicznych. Pierwotny transkrypt podlega dalszym przekształceniom.
W literaturze można spotkać określenie SPLICING czyli składanie. Proces ten polega na fragmentacji
transkryptu, usuwaniu lub dodawaniu pewnych sekwencji nukleotydowych, modyfikacji zasad i reszt rybozy
Cząsteczki mRNA podlegają niewielkiej modyfikacji lub nie ulegają jej
wcale. Prekursory tRNA i rRNA podlegają następującym modyfikacjom:
1. Produkt transkrypcji może być prekursorem kilku cząsteczek RNA.
Cząsteczki tRNA i r RNA wytwarzane są przez rozcięcie i modyfikacje
produktów transkrypcji.
2. Niektóre łańcuchy RNA zostają wydłużone przez dobudowanie
dodatkowych nukleotydów. Tak powstaje na przykład
charakterystyczna dla wszystkich tRNA 3’-końcowa sekwencja CCA (o
ile nie pochodzi z transkrypcji)
3. Niektóre zasady purynowe i pirymidynowe oraz niektóre reszty rybozy
podlegają różnym modyfikacjom (np. metylacja niektórych zasad i
grup –OH rybozy w pozycji 2’). Poprzez zmianę sposobu wiązania
uracylu z rybozą , UMP przekształca się w
pseudourydynomonofosforan (MP). (węgiel 1’ rybozy połączony jest z
atomem w/ęgla w pozycji 5 uracylu)
-
jest modyfikowany przez odcięcie sekwencji
prowadzącej od strony 5’ końca , wycięcie intronu
złożonego (u drożdży) z 14 nukleotydów, odłaczenie
dinukleotydu UU i zastąpienie go CCA,
charakterystycznym dla wszystkich tRNA. Modyfikacja
zasad zachodzi podobnie jak w komórkach
prokariotycznych.
-
jest modyfikowany przez wycięcie sekwencji
intronowych z pierwotnych transkryptów. W niektórych
przypadkach proces ten zachodzi autokatalitycznie.
Modyfikacje (etapy 1-4), które zachodzą podczas dojrzewania tRNA
Tyr
z
pierwotnego transkryptu u E. coli i zmodyfikowane zasady (5)
występujące w dojrzałym tRNA
Endonukl
eaza
RNaza D
usuwa
kolejno 7
nukleotyd
ów
RNaza P
4-tiourydyna
RNaza D
usuwa
dwa
nukleotyd
y
Pseudourydyna
Pseudourydyna
Około 170
nukleotydów
O
2
-Metyloguanozyna
Izopentenyloadenozyna
P
1
i P
2
- sekwencje komplementarne do dwu charakterystycznych regionów
promotora. RNaza III rozcina łańcuch w miejscach oznaczonych R III
uwalniając 16 S RNA i 23 S RNA. Transktypt zawiera też pre-tRNA oraz 5 S
RNA
-
podlega intensywnej modyfikacji. Proces obejmuje
modyfikację końców 5’ i 3’ oraz wycięcie i dobudowanie
pewnych sekwencji nukleotydowych.
KONIEC 5’ jest modyfikowany poprzez dobudowanie
„czapeczki” w następujący sposób: jedna reszta
fosforanowa nukleotydu 5’ końcowego jest hydrolitycznie
odłączana. Powstały nukleotyd difosforanowy wchodzi w
reakcję z GTP, od którego odłącza się pirofosforan. W ten
sposób guanina staje się zasadą stanowiącą szczyt
czapeczki (jest ona dołączona niezgodnie z kierunkiem
transkrypcji). Azot tej guaniny ulega metylacji w pozycji N
7
.
Kolejne metylacje dotyczą C
2
’rybozy. Dawcą –CH
3
jest S-
adenozynometionina. Czapeczka stabilizuje cząsteczkę
mRNA i chroni 5’ koniec przed fosfatazami i nukleazami
KONIEC 3’ jest modyfikowany przez poliadenylację . Niektóre
transkrypty pierwotne zawierają po stronie 3’ setki
nukleotydów nieonecnych w dojrzałym mRNA. Są one
odłączane przez swoistą nukleazę rozpoznającą sekwencję
AAUAAA. Polimeraza poli (A) dołącza w to miejsce około 250
reszt. Donorem jest ATP.
WYCINANIE INTRONÓW przez endonukleazy. Długość
większości intronów 50-10000 nukleotydów. Mają one
charakterystyczne zakończenia: początek GU i koniec AG.
Enzymy nukleolityczne rozpoznają je jako miejsca
splicingowe intronu.
Pseudourydyna
Zablokowa
na
transkrypc
ja
Odblokowa
na
transkrypcj
a
Operon laktozowy
obejmuje trzy geny
strukturalne (z, y, a)
kodujące enzymy
uczestniczące w
metabolizmie laktozy
(b-galaktozydazę,
permeazę,
transacetylazę) oraz
sąsiadujący gen
regulatorowy (i).
A) Pod nieobecność
induktora represor
będący produktem
genu i wiąże się z
operatorem i hamuje
transkrypcję
B) Induktor (laktoza)
wiąże się z
represorem i obniża
powinowactwo
represora do
operatora.
Oddysocjowanie
kompleksu represor-
induktor od
operatora prowadzi
do transkrypcji
genów
strukturalnych
B-galaktozydaza
Permeaza
(białko
transportow
e)
Niewidocz
ny tu gen
a dla
transacety
lazy
A
A
B
B
lacZ – galaktozydaza
lacY – permeaza
lacA - transacetylaza