Transkrypcja

dr Joanna Łanuszewska

Centralny dogmat biologii molekularnej: przepływ
informacji

Transkrypcja – przepisywanie z

DNA

na mniej trwały nośnik – RNA,

zwykle

w wielu kopiach

Rodzaje RNA:
rRNA – rybosomalny RNA
mRNA – RNA matrycowy, wykorzystywany
do syntezy białek
tRNA – transportujący RNA
Małe RNA o różnych funkcjach –
charakterystyczne

dla

organizmów

eukariotycznych

Podstawą procesów biologicznych jest

zróżnicowana ekspresja materiału

genetycznego

Mechanizm syntezy łańcucha RNA

Transkrypcja u

Procaryota

Brak rozdziału pomiędzy transkrypcją i translacją – RNA krótkożyjące

Polimeraza RNA u Procaryota

2

podjednostki

α

–

oddziaływanie

pomiędzy podjednostkami, regulacja.
Podjednostka β – wiązanie trójfosforanów
nukleotydów

i

oddziaływanie

z

podjednostką σ.
Podjednostka β’ – wiązanie DNA.
Podjednostka

σ

–

rozpoznawanie

promotora.

Wydłużanie łańcucha –

elongacja, wymaga

odłączenia podjednostki σ

Zakończenie transkrypcji u

Procaryota: struktura

kończąca, lub czynnik ρ

Transkrypcja u Eucaryota –

substraty eukariotycznych

polimeraz RNA

Właściwości eukariotycznych

polimeraz RNA

Struktura jednostki

transkrypcyjnej

Promoto
r

Miejsca

promotorowe

obejmują wszystkie

sekwencje istotne

w inicjacji

transkrypcji, m.in.

miejsce wiązania

polimerazy RNA.

Promotory dla podstawowych klas polimeraz RNA

Promotor genu

transkrybowanego przez

polimerazę II RNA

Białko wiążące sekwencje TATA (TBP)

powoduje silne zgięcie DNA w miejscu

wiązania

Podstawowe (ogólne) czynniki

transkrypcyjne - nieswoiste dla genów,

oddziałujące z polimerazami RNA białka

umożliwiające wiązanie z promotorem,

inicjację

i elongację

Inicjacja transkrypcji

przez polimerazę II RNA

Podstawowe

czynniki

transkrypcyjne

przyłączają się

do promotora w

ściśle określonej

kolejności

Różne typy promotora wymagają różnych

czynników dodatkowych do przyłączenia

białka TBP

Model ułożenia polimerazy II RNA

względem DNA i podstawowych

czynników transkrypcyjnych

Miejsce

rozpoczę

cia

transkryp

cji

Otwarcie kompleksu

preinicjacyjnego wymaga

działania helikazy

występującej w czynniku

TFIIH

Wydłużanie łańcucha RNA wiąże się z

fosforylacją domeny C-końcowej

polimerazy II RNA

Regulacja transkrypcji u

Procaryota – operon laktozowy

Różne warianty kontroli ekspresji

genów

u Procaryota

Operon tryptofanowy

Regulacja ekspresji genów u

Eucaryota

Poziomy

regulacja

ekspresji genów

u Eucaryota

W organizmach

eukariotycznych

występuje wiele

poziomów

regulacji, jednym

z ważniejszych

jest regulacja

inicjacji

transkrypcji

genów

Aktywatory podwyższają wydajność transkrypcji

Swoiste czynniki transkrypcyjne:

wiążące się ze swoistymi

sekwencjami DNA w obrębie

obszarów regulatorowych

genów

*domena wiążąca DNA

*domena trans-aktywatora

(oddziałująca z polimerazą RNA,

ogólnymi czynnikami

transkrypcyjnymi, koaktywatorami

i korepresorami)

Wiązanie argininy z A jako przykład specyficznego

rozpoznawania sekwencji DNA

Czynniki transkrypcyjne działają w różnych kombinacjach

i mogą w regulować aktywność różnych genów

Palec cynkowy

Suwak leucynowy

Przykłady struktur czynników transkrypcyjnych

Helisa-skręt-helisa

Hormony

sterydowe

działają poprzez

czynniki

transkrypcyjne

wiążące

hormony

w cytoplazmie

komórki

docelowej

Regulacja większości genów

eukariotycznych wymaga obecności

różnych czynników transkrypcyjnych

Gen metalotioneiny zawiera w promotorze miejsca
wiązania dla różnych czynników transkrypcyjnych,
min. receptorów glukokortykoidów i metali ciężkich

Poza promotorami znajdują się inne sekwencje

regulujące aktywność genów: wzmacniacze (enhancery)

i wyciszacze (silencery)

Lokalizacja i ułożenie enhancerów

w stosunku do genu może być różna

W regulacji ekspresji genów

eukariotycznych istotną rolę pełnią enzymy

modyfikujące chromatynę i kompleksy

remodelujące ułożenie nukleosomów

Pre-mRNA powstające w wyniku

transkrypcji podlega obróbce

zapewniającej prawidłowe

rozpoznanie transkryptu,

jego transport do cytoplazmy i

translację