Transkrypcja eucaryota
Transkrypcja eucaryota
Transkrypcja to proces przepisywania
informacji genetycznej zawartej w DNA
na cząsteczkę RNA. Jej podstawą jest
reguła komplementarności obowiązująca
podczas parowania się zasad azotowych.
Dzięki niej sekwencja nukleotydów w
nowo-syntetyzowanym RNA jest
jednoznacznie określona przez kolejność
zasad na matrycowej nici kwasu
dezoksyrybonukleinowego.
Transkrypcja odbywa się w obrębie jądra
komórkowego. Warunkuje to oddzielenie
tego procesu od translacji, przez co możliwa
jest regulacja ekspresji genów (dodanie
czapeczki 5’, ogonka poli A na końcu 3’ oraz
splicingu)
Transkrypcji podlega odcinek DNA od
promotora do terminatora - nazywamy go
jednostką transkrypcji.
Synteza RNA zachodzi od konca 5’ do 3’.
Inicjacja
Przyłączenie się odpowiedniej polimerazy
RNA do DNA dzięki czynnikom
transkrypcyjnym (białka wiążące DNA na
obszarze promotora lub sekwencji
wzmacniającej). Tworzą one kompleks
preinicjacyjny.
U Eucaryota promotor zbudowany jest z
kilku części regulatorowych. Promotor
rdzeniowy poprzedza miejsce startu
transkrypcji. W jego obrębie znajdują się
sekwencje TATA-box oraz CAAT-box.
Wzmacniacze (enhancers) i wyciszacze
(silencers) umiejscowione są poza
obszarem rdzenia i często występują w
znacznej odległości od odcinka kodującego
dane białko.
Rodzaje polimeraz RNA
Polimeraza I RNA - Prowadzi
transkrypcję wszystkich rodzajów
genów rRNA z wyjątkiem 5S rRNA. Do
swojej aktywności wymaga obecności
jonów Mg2+ oraz czynników
transkrypcyjnych: UBF1 i UCF
Polimeraza II RNA - jest odpowiedzialna
za syntezę mRNA oraz większości
snRNA. Wymaga obecności jonów
Mg2+. Jej promotory zbudowane są z
rdzenia (blok TATA – miejsce wiązania
ogólnego czynnika TFIID) i
dodatkowych sekwencji regulatorowych
np. sekwencja CAAT czy elementów RE
Polimeraza III RNA - przeprowadza
transkrypcję genów 5S rRNA, tRNA oraz
małych jądrowych RNA. Wymaga
obecności jonów Mn2+ oraz ogólnych
czynników transkrypcyjnych: TFIIIA,
TFIIIB i TFIIIC tworzących kompleks pre-
inicjacyjny.
Powstawanie kompleksu
preinicjacyjnego
Wiele promotorów genów
transkrybowanych przez jądrową
polimerazę RNA II zawiera sekwencję TATA.
Sekwencja ta jest rozpoznawana przez
białko TBP, które staje się zalążkiem
kompleksu preinicjacyjnego. Drugą
sekwencją rozpoznawaną przez ogólne
czynniki transkrypcyjne jest sekwencja
otaczająca miejsce startu transkrypcji (+1)
Do rozpoczęcia transkrypcji przez
polimerazę RNA I i III potrzebne są inne
sekwencje oraz zestaw ogólnych
czynników transkrypcyjnych
specyficznych dla tych polimeraz.
Elongacja
Przesuwanie się polimerazy RNA, przy
jednoczesnym odłączaniu czynników
transkrypcyjnych.
Terminacja
Nie wymaga białek uwalniających
Wyróżnia się dwa modele terminacji
transkrypcji u eukariotów. Według pierwszego
po transkrypcji miejsca poliadenylacji w
polimerazie zachodzi zmiana konformacji,
która ułatwia terminację transkrypcji. Według
drugiego modelu w terminacji transkrypcji
bierze udział trawiąca RNA egzonukleaza,
która przecina cząsteczkę mRNA, a następnie
niszczy ten fragment RNA, który ciągle jest
związany z polimerazą.
Uzupełnienie
Polimeraza RNA II:
-znajduje się w nukleoplazmie,
-transkrypcja wszystkich genów
kodujących białka, niektóre geny małych
jądrowych RNA, sekwencje kodujące
mikro RNA i krótkie inferencyjne RNA.
Promotory
Kaseta TATA ( TATA-box): znajduje
się między nukleotydami 25-35
powyżej miejsca inicjacji transkrypcji.
Zbudowana z 7 nukleotydów o
największej zgodności. Jej funkcja
polega na prawidłowym ulokowaniu
RNA Pol II dla inicjacji transkrypcji. W
50% przypadków, nukleotydem
rozpoczynającym transkrypcję jest
reszta adeniny.
Promotory (2)
Element inicjatorowy: znajduje się w
rejonie miejsca inicjacji transkrypcji.
Wiele z nich zawiera C w pozycji -1 i A
w pozycji +1.
Inne promotory
Nie zawierają ani kasety TATA ani
elementów inicjatorowych.
Geny transkrybowane z małą
wydajnością.
Inicjacja może zachodzić w różnych
miejscach na długości do 200pz.
Często zawierają rejon bogaty w pary
GC.
Ogólne czynniki transkrypcyjne
towarzyszące RNA Pol II
TFIIID- zbudowany między innymi z
białka TBP wiążącego się z kasetą TATA
oraz czynników towarzyszących (np
TAF..)
TBP- niezbędny do inicjacji transkrypcji
przez wszystkie trzy polimerazy RNA.
Wiąże się z małym rowkiem DNA w
rejonie kasety TATA, rozplatając DNA i
zginając pod kątem 45 stopni.
TF II A- ułatwia wiązanie się TFIID z
kasetą TATA. Zapobiega wiązaniu się do
TFIID czynników hamujących, co
umożliwia dalszą budowę kompleksu
transkrypcyjnego.
TFIIB- wiąże się z TFIID i działa jako
łącznikowy pomost dla wiązania
polimerazy RNA
Czynniki łączące się z kompleksem
transkrypcyjnym po przyłączeniu
polimerazy RNA
TFIIH- fosforyluje C-końcową domenę
RNA Pol II, powoduje to utworzenie
aktywnego kompleksu
transkrypcyjnego. Spełnia ważną rolę w
elongacji transkrypcji oraz naprawie
DNA. Jest zbudowany z kinazy i
helikazy.
Obróbka potranskrypcyjna
Splicing: DNA eukariota nie jest
ciągłe, jest zbudowane z egzonów
(sekwencji kodujących) i intronów
(sekwencji nie kodujących
ostatecznego produktu genu). Aby
powstał funkcjonalny produkt genu,
konieczne jest wycięcie intronów z
pierwotnego traskryptu i połączenie ze
sobą egzonów.
Mechanizmy wycinania
intronów
Dla intronów grupy I- obecne w genach
26S rRNa i niektórych
mitochondrialnych. Występuje tu
drugorzędowa struktura, która
warunkuje bliskie położenie styku
intron-egzon. Introny są
samowycinane. W proces są często
zaangażowane białka przyśpieszające
reakcję.
Dla intronów grupy II- w genach
mitochondrialnych. Powstanie wiązania
2’-5’ między ostatnim 5’-terminalnym
nukleotydem intronu i miejscem
rozgałęzienia w intronie. Nie wymaga
ATP ani białek.
Regulacja przez wybór miejsca
terminacji transkrypcji
Większość transkryptów syntezowanych
przez polimerazę II ma na swoim końcu 3’
sekwencję poliA. Niektóre geny mają
więcej takich sekwencji, ich wybór może
determinować rodzaj powstającego
transkryptu. Z taką sytuacją mamy do
czynienia w genach kodujących
immunoglobuliny (decyduje o tym, czy
powstanie przeciwciało rozpuszczalne, czy
związane z błoną).