TRANSKRYPTOMIKA

TRANSKRYPTOMIKA

Genomy, T.A. Brown

Genomy, T.A. Brown

Bakteria zawiera: 0.05-0.1- pg RNA. Stanowi
to ok. 6% jej masy.

Komórka ssaków zawiera 20-30 pg RNA.
Stanowi to tylko 1% jej zawartości.

RNA kodujący:

mRNA (=RNA informacyjne): koduje białka.

Stanowi więcej niż 4% całkowitego RNA.

Podlega stałej przebudowie.

Okres półtrwania bakteryjnych mRNA wynosi
kilka minut.

U eukariontów większość mRNA jest

degradowana w ciągu kilku godzin po
syntezie.

mRNA określa się jako TRANSKRYPTOM.

RNA niekodujący:

1.RNA rybosomowy (rRNA): stanowi 80% RNA

w komórce bakteryjnej,

2.RNA transportujący (tRNA).

tRNA i rRNA występują w komórkach

wszystkich organizmów.

Eukarioty zawierają różne krótkie RNA, które
zwykle dzieli się na 3 kategorie:

-snRNA: małe jądrowe RNA, zwane też U-RNA,

-małe jąderkowe RNA (snoRNA),

-małe cytoplazmatyczne RNA (scRNA).

Bakterie

zawierają

również

RNA

niekodujące, inne niż wymienione: występujące
u

większości

bakterii

tmRNA

(RNA

transportująco-informacyjne).

Cząsteczki tmRNA wyglądają, jak tRNA

przyłączony do mRNA i dodają krótkie etykietki
peptydowe

do

białek,

które

zostały

nieprawidłowo zsyntetyzowane i wyznaczają je
do degradacji.

RNA prekursorowy:

Podlega dojrzewaniu, zanim będzie mógł pełnić
swoją funkcję.

Różne etapy dojrzewania obejmują:

-Modyfikacje końców-zachodzą podczas syntezy
mRNA u eukariotów i archebakterii (do końca
5’ jest dołączana czpeczka=pojedynczy,
nietypowy nukleotyd, a do końca 3’ dołączany
jest łańcuch poli(A).

-Składanie-polega na usuwaniu intronów z pre-
RNA. Pre-mRNA z niewyciętymi intronami
tworzy frakcję jądrowego RNA zwaną hnRNA
(heterogenny jądrowy RNA). [u bakterii introny
są b. rzadkie]

-Cięcie-b. istotne w dojrzewaniu rRNA i tRNA
(większość jest początkowo syntetyzowana z
jednostek

transkrypcyjnych

kodujących

więcej, niż jedną cząsteczkę RNA); zachodzi
u pro- i eukariotów.

-Modyfikowanie

chemiczne-są

mu

poddawane rRNA, tRNA i mRNA; rRNA i tRNA
wszystkich organizmów ulagają modyfikacji
poprzez dodanie nowych grup chemicznych;
mod. mRNA=redagowanie RNA nie jest
powszechne-wyst. u kilku różnych grup
eukariotów.

Np. redagowanie RNA może prowadzić do
przekształcenia jednego pre-mRNA w dwa
różne mRNA kodujące odmienne białka
(proces niezbyt częsty).

Dla odmiany, alternatywne składanie, w
wyniku którego z jednego mRNA powstają dwa
lub więcej mRNA poprzez łączenie eksonów w
różnych

kombinacjach,

jest

szeroko

rozpowszechnione.

mRNA powstające w wyniku redagowania i
alternatywnego składania często wykazuje
specyficzność tkankową.

Synteza bakteryjnych mRNA:

Cząsteczki bakteryjnego mRNA w zasadzie
nie

podlegają

dojrzewaniu

(pierwotny

transkrypt jest dojrzały i zwykle jeszcze
przed zakończeniem transkrypcji zaczyna
się jego translacja).

Istnieje tylko 1 polimeraza RNA, więc ogólny
schemat transkrypcji jest taki sam dla
wszystkich bakterii.

Rybonukleotydy są dodawane jeden po
drugim do rosnącego końca 3’ transkryptu
RNA. Rodzaj nukleotydu determinuje reguła
łączenia się komplementarnych zasad w
pary.

Inicjacja transkrypcji:

Bakteryjna polimeraza składa się z 5
podjednostek.

Bakteryjna polimeraza wiąże się z
promotorem. Promotor E. coli składa się z
dwóch sześcionukleotydowych segmentów:

Blok – 35 5’-TTGACA-3’
Blok – 10 5’-TATAAT-3’

Są to sekwencje najwyższej zgodności
(uśrednione na podstawie wszystkich
promotorów E. coli).

U E. coli polimeraza RNA łączy się bezpośrednio
z promotorem.

Zdolność

polimerazy

do

rozpoznania

specyficznej sekwencji zależy od podjednostki
sigma.

Podjednostka sigma oddziałuje z blokiem -35.
Powstaje zamknięty kompleks promotorowy, w
którym polimeraza przykrywa ok. 60 par zasad
(rozpoczyna powyżej bloku -35, a kończy
poniżej bloku -10).

Potem w obrębie bloku -10 są rozrywane pary
zasad i powstaje tzw. otwarty kompleks
promotorowy. W otwarciu helisy gł. rolę
odgrywają oddziaływania między polimerazą
/gł. sigma/, a nicią kodującą=kopiowaną na
RNA).

Po zakończeniu inicjacji podjednostka sigma
oddysocjowuje od kompleksu i holoenzym
przekształca

się

w

rdzeń

enzymu,

przeprowadzający elongację.

W fazie elongacji polimeraza RNA przesuwa się
wzdłuż matrycy, rozdzielając komplementarne
pary zasad w DNA na odcinku 15-20
nukleotydów-prowadzi

to

powstanie

pęcherzyka transkrypcyjnego.

W

obrębie

pęcherzyka

transkrypt

jest

utrzymywany w połączeniu z matrycą DNA
przez ok. 8 par zasad RNA-DNA.

Polimeraza

RNA

przykrywa

ok.

30

nukleotydów.

Stabilność transkryptu zależy w dużej mierze
od podjednostek β i β’ enzymu (stykają się one
z krótkimi odcinkami podwójnej nici DNA tuż
przed pęcherzykiem transkrypcyjnym).

Zakończenie transkrypcji u bakterii:

Istnieje pradopodobieństwo, że decyduje, czy
bardziej korzystne termodynamicznie jest
kontynuowanie elongacji, czy jej zakończenie

Prawdopodobnie istnieją 2 strategie terminacji
transkrypcji:

1. U E. coli w połowie przypadków zakończenie
transkrypcji odbywa się w obrębie nici
matrycowej DNA, która zawiera odwrócony
palindrom, a za nim ciąg nukleotydów
adenozynowych.

Takie

samodzielne

terminatory promują dysocjację polimerazy,
destabilizując

połączenie

transkryptu

z

matrycą (palindrom ulega transkrypcji, tworzy
stabilną strukturę spinki do włosów, osłabia
się oddziaływanie DNA-RNA).

2. Sygnał terminacji zależny od Rho. Białko
Rho jest helikazą, która aktywnie rozbija pary
zasad między matrycą i transkryptem,
powodując zakończenie transkrypcji.

Sygnał zachowuje strukturę spinki do włosów,
ale jest ona mniej stabilna i w matrycy nie
występuje za nią ciąg A. Terminacja wymaga
obecności białka Rho, które przyłącza się do
transkryptu i ściga polimerazę (przesuwa się
wzdłuż RNA w stronę polimerazy).

Kontrola wyboru między elongacją a terminacją:

Istnieją 2 mechanizmy wyboru:

1.Antyterminacja: gdy polimeraza RNA ignoruje

sygnał terminacji i kontynuuje wydłużanie
transkryptu, aż do osiągnięcia drugiego
sygnału terminacji. Proces jest kontrolowany
przez

białko

antyterminacyjne.

Białko

powoduje,

że

jest

ignorowany

sygnał

terminacji.

2.Atenuacja: funkcjonuje gł. w operonach, które

kodują enzymy biorące udział w biosyntezie
aminokwasów. Przykład: operon tryptofanowy.

Kontrola inicjacji transkrypcji u bakterii:

1.Kontrola

konstytutywna-zależy

od

struktury promotora.

2.Regulacja inicjacji transkrypcji-zależy od

działania białek regulatorowych.