Transkrypcja u prokariotów
W organizmach prokariotycznych można wyróżnić trzy etapy transkrypcji: inicjację, elongację i terminację. Syntezy wszystkich rodzajów
RNA dokonuje jedna polimeraza RNA, zbudowana z kilku podjednostek. Polimeraza RNA E. coli ma pięć podjednostek: dwie ą, jedną
², jednÄ… ² oraz jednÄ… podjednostkÄ™ à (Ä…Ä…²² Ã). TakÄ… formÄ™ enzymu nazywamy holoenzymem. Podjednostka à może
oddysocjować od pozostałych podjednostek, co prowadzi do powstania formy określanej jako rdzeń enzymu. Podczas transkrypcji te
dwie formy polimerazy RNA pełnią różne role.
Inicjacja - Transkrypcja nie może się rozpoczynać od przypadkowego miejsca na DNA  miejscem startu musi być początek genu. Sygnały
do zainicjowania transkrypcji są zawarte w sekwencji zasad promotora, położonego bezpośrednio przed sekwencją genu ulegającemu
transkrypcji. Promotor zawiera specyficzne sekwencje nukleotydów działające jako miejsca przyłączenia się polimerazy RNA. Dwa
elementy sekwencji rozpoznawane przez polimerazę RNA u E. coli są określane jako sekwencja -10 oraz sekwencja -35. W różnych
promotorach te sekwencje mogą się trochę różnić, ale wszystkie odpowiadają tzw. sekwencji zgodnej -10 i -35. Za rozpoznanie i
wiÄ…zanie siÄ™ polimerazy RNA z promotorem jest odpowiedzialna podjednostka Ã, rozpoznajÄ…ca kasetÄ™ -35. Przy braku tej podjednostki
enzym wciąż jeszcze może się wiązać z DNA, ale wiazanie to ma przypadkowy charakter. Po związaniu się enzymu z promotorem
powstaje najpierw zamknięty kompleks promotorowy (zamknięty kompleks inicjujący), w którym odcinek DNA stanowiący promotor
pozostaje w postaci dwuniciowej helisy. Enzym wiąże się z DNA na odcinku około 60 pz, obejmującym kasety -10 i -35. Aby rozpoczęła
siÄ™ transkrypcja, dwuniciowa helisa ulega dysocjacji w rejonie kasety -10 bogatej w pary A-T, tworzÄ…c otwarty kompleks promotorowy.
Podjednostka à oddysocjowuje od otwartego kompleksu, pozostawiajÄ…c rdzeÅ„ enzymu. RównoczeÅ›nie dwa pierwsze rybonukleotydy
wiążą się z DNA, tworzy się pierwsze wiązanie fosfodiestrowe i w ten sposób zostaje zainicjowana transkrypcja.
Elongacja - Podczas elongacji polimeraza RNA przesuwa się wzdłuż cząsteczki DNA i w miarę przemieszczania się  topi i rozplata
dwuniciową helisę. Enzym dołącza nukleotydy do końca 3 rosnącego łańcucha RNA w kolejności dyktowanej przez ułożenie zasad w
matrycowej nici DNA. W większości przypadków najpierw transkrypcji ulega sekwencja liderowa o różnej długości w różnych genach, a
dopiero po niej  sekwencja kodująca genu. Na drugim końcu sekwencji kodującej również znajduje się odcinek nie kodujący
aminokwasów, określany jako niekodująca sekwencja 3 końcowa i dopiero po niej transkrypcja się kończy. Podczas transkrypcji w
danym czasie rozpleceniu ulega tylko niewielki odcinek dwuniciowej helisy. Rozplataniu ulega odcinek DNA o długości 12-17 par zasad.
Na długości około 12 zasad rosnący RNA jest sparowany z nicią matrycową rozplecionego odcinka DNA. Rozplataniu ulega tylko krótki
fragment DNA, ponieważ rozplatanie jednego rejonu wymusza większą częstość skrętów rejonu przyległego, a to powoduje tworzenie
się napięć w cząsteczce DNA. Aby pokonać tę trudność, w miarę zachodzącej syntezy, RNA zostaje oddzielany od matrycy DNA, a DNA
ponownie odtwarza strukturÄ™ dwuniciowej helisy.
Terminacja - Terminacja traskrypcji nie jest przypadkowa i zachodzi w określonych miejscach znajdujących się w pewnej odległości za
sekwencjÄ… kodujÄ…cÄ… genu. U E. coli do terminacji dochodzi przy sekwencjach palindromowych. Sekwencje te wykazuja symetrie
polegającą na tym, że ich pierwsza połowa jest dokładnie komplementarna do drugiej. W jednoniciowej cząsteczce RNA umożliwia to
tworzenie się komplementarnych par zasad między dwoma następującymi po sobie odcinkami łańcucha, czyli tworzenie się struktury
określanej jako spinka lub struktura typu nasada-pętla. Działa ona jako sygnał terminacji. W niektórych przypadkach za sekwencją
tworzącą spinkę w DNA znajduje się ciąg reszt A, które tworzą słabe pary zasad z resztami U w transkrypcje. Przyjmuje się, że polimeraza
RNA pauzuje tuż za strukturą spinki oraz że słabe pary A-U powodują odłączenie transkryptu od matrycy. W innych przypadkach nie
wystÄ™puje ciÄ…g reszt A i dziaÅ‚a inny mechanizm, polegajÄ…cy na wiÄ…zaniu siÄ™ biaÅ‚ka Rho (Ã
Ã), które zrywa pary zasad miÄ™dzy matrycÄ… a
Ã
Ã
transkryptem, gdy polimeraza pauzuje za strukturÄ… spinki. Terminacja transkrypcji obejmuje oddzielenie siÄ™ od matrycy transkryptu i
polimerazy RNA, która nastÄ™pnie ponownie asocjuje z podjednostkÄ… à i przechodzi do kolejnej rundy transkrypcji.
Transkrypcja u eukariontów - U eukariontów transkrypcja zachodzi w podobny sposób jak u prokariotów. Etap inicjacji jest jednak
bardziej skomplikowany, terminacja nie polega na tworzeniu siÄ™ spinki terminacyjnej, a transkrypcje katalizujÄ… trzy enzymy (polimerazy
RNA I, II i III), z których każdy transkrybuje inny zestaw genów i funkcjonuje w nieco odmienny sposób.
Polimeraza RNA II - Enzym ten transkrybuje geny kodujące białka. Wiazanie się polimerazy RNA II z promotorem wymaga kilku różnych
elementów sekwencji paromotorowych oraz udziału szeregu białek, nazywanych czynnikami transkrypcyjnymi. Promotor zwykle (ale
nie zawsze) zawiera element sekwencji DNA określany jako kaseta TATA, stanowiący miejsce przyłączenia się polimerazy RNA II.
Element ten ma sekwencję zgodną 5 TATA(A/T(A(A/T)3 połozona w odległości około -25 pz od miejsca startu transkrypcji. Jego funkcja
polega na ulokowaniu polimerazy RNA w położeniu właściwym do rozpoczęcia transkrypcji. Przyłączenie polimerazy do kasety TATA
odbywa się z udziałem szeregu czynników transkrypcyjnych specyficznie współpracujących z tą polimerazą, oznaczonych jako TFIIA,
TFIIB itd. Czynniki te wiążą się z DNA w pobliżu kasety TATA i tworzą rodzaj platformy, z którą łączy się polimeraza RNA II. Czynniki
transkrypcyjne przyłączają się do promotora w określonym porządku. Jako pierwszy wiąże się czynnik TFIID, nastepnie czynnik TFIIA i
dalej TFIIB. Następnie dołącza się polimeraza RNA II, a po niejTFIIF, E, H i J, razem tworza one funkcjonalny kompleks, zdolny do
zainicjowania transkrypcji. Geny, które nie mają kasety TATA, w pobliżu miejsca startu transkrypcji mogą zawierać alternatywny
element inicjujący. Transkrypcja takich genów jest zwykle mało wydajna, a do inicjacji transkrypcji dochodzi w kilku różnych miejscach.
Często takie geny zawierają sekwencje bogate w pary GC znajdujące się w odległości 100-200 pz przed miejscem startu transkrypcji. Na
transkrypcje genów wpływa także szereg innych elementów promotora, mających charakterystyczne, zgodne sekwencje. Sekwencje te
działają jako miejsca wiązania innych czynników transkrypcyjnych regulujących transkrypcję przez stymulację lub represję inicjacji.
Przykładem takich sekwencji może być kaseta CCAAAT znajdywana w niektórych genach przed kasetą TATA. Wiele genów zawiera też
sekwencje wzmacniające (enhancerowe), które znacznie stymulują transkrypcję. Sekwencje te znajdują się poza miejscem
promotorowym, często w dużej odległości od genu i działają w sposób niezależny od orientacji w stosunku do genu. Podobnie
ulokowane w genomie są też sekwencje wyciszające (ang. silencers), które hamują transkrypcję.
Polimeraza RNA I - transkrybuje trzy spośród czterech genów kodujących rybosomowe RNA (18S, 28S, i 5,8S rRNA). Promotor
rozpoznawany przez ten enzym ma dwa ważne elementy sekwencji konieczne do efektywnej transkrypcji: element rdzeniowy
pokrywający się częściowo z miejscem startu transkrypcji oraz element kontrolny, ulokowany w odległości około 100 pz przed miejscem
startu. Sekwencje te wiażą polimerazę RNA I oraz współdziałające z nią czynniki transkrypcyjne. Sekwencja rdzeniowa (ang. core
sequence) warunkuje zajście transkrypcji, zaś sekwencja kontrolna uczestniczy w symulacji szybkości jej inicjacji. Sygnałem terminacji
jest sekwencja zgodna o długości 18 pz, znajdująca się 600 pz poniżej końca genu.
Polimeraza RNA III - Enzym ten transkrybuje geny kodujÄ…ce transportujÄ…cy RNA i 5S rRNA. Sekwencje promotorowe rozpoznawane
przez polimerazę RNA III są o tyle niezwykłe, że występują w obrębie sekwencji kodującej genów, poniżej miejsca startu transkrypcji. Są
to tak zwane wewnętrzne regiony kontrolne (ICR  ang. internal control regions) i są zlokalizowane w obrębie do 100 nukleotydów
poniżej miejsca startu transkrypcji. Gen 5S rRNA zawiera sekwencje określaną jako kaseta C, która działa jako miejsce wiązania
czynników transkrypcyjnych i polimerazy RNA III. Ważna jest także, położona przed nią druga sekwencja, nazywana kasetą A. W genach
tRNA ICR występuje w postaci dwóch silnie zachowawczych sekwencji, określanych jako kasety a i B, które razem stanowią miejsce
wiązania czynników transkrypcyjnych i polimerazy RNA III. Terminacja transkrypcji katalizowanej przez polimerazę RNA III nastepuje w
miejscu DNA rozpoznawanym przez enzym i zawierającym ciąg reszt A, zlokalizowanym w niewielkiej odległości za końcem genu.
Struktura tRNA - Cząsteczki tRNA zawierają od 74 do 95 nukleotydów. Między komplementarnymi częściami łańcucha
polinukleotydowego tworzą się pary zasad, co prowadzi do powstania charakterystycznej dla cząsteczek tRNA drugorzędowej struktury
liścia koniczyny.  Liść koniczyny składa się z kilku struktur o charakterze spinki RNA. Są to: Ramię akceptorowe utworzone wskutek
sparowania zasad końców 5 i 3 tRNA. Sekwencja CCA, występujaca na 3 końcu nie jest jednak sparowana i stanowi miejsce
przyłączenia aminokwasu. Ramię D albo DHU jest strukturą spinki zawierającą nasadę i pętlę, w której znajduje się dihydrouracyl,
zasada nietypowa dla RNA. RamiÄ™ antykodonowe, odpowiedzialne za rozpoznanie i wiÄ…zanie siÄ™ z kodonem w mRNA. RamiÄ™
dodatkowe albo zmienne, występujące tylko w niektórych tRNA. Może być małe i zawierać tylko 2-3 nukleotydów (tRNA klasy I) lub
wieksze, w którym znajduje się 13-21 nukleotydów i do pięciu par zasad w nasadzie ramienia (tRNA klasy II) Ramię TĆC nazywane też
ramieniem rybotymidynowym, zawiera sekwencję TĆC , w której Ć jest modyfikowaną zasadą, zwaną pseudouracylem.
Synteza i dojrzewanie - Informacyjny RNA, powstający w komórkach eukariotycznych na drodze transkrypcji genów kodujących białka
katalizowanej przez polimerazę RNA II, podczas translacji stanowi bezpośrednią matrycę do syntezy białka. Sekwencje kodujące
eukariotycznych genów, zawarte są w serii eksonów, są nieciągłe, porozdzielane sekwencjami niekodującymi  intronami. Transkrypcji
ulegaja zarówno sekwencje eksonowe, jak i intronowe genu, co prowadzi do powstania cząsteczki prekursorowej, określanej jako pre-
mRNA. Przekształcenie się pre-mRNA w matrycę do syntezy białka polega na szeregu etapów dojrzewania prowadzącej do ostatecznej
formy cząsteczki mRNA. Niekodujące sekwencje intronowi zostają usunięte w procesie określanym jako splicing, co zapewnia ciągłość
sekwencji kodujących i decyduje o tym, że mRNA jest dokładną matrycą do syntezy białka. Ponadto koniec 5 mRNA zostaje zmieniony
przez przyłączenie zmodyfikowanego nukleozydu (tworzy się struktura określana jako czapeczka  ang. cap), a koniec 3 ulega
modyfikacji polegającej na przyłączeniu ogona złożonego z nukleotydów adenylowych (do 250 reszt A) w procesie określanym jako
poliadenylacja. RNA powstający z udziałem polimerazy RNA II występuje w jądrze jako populacja cząsteczek o różnej długości (co
odzwierciedla różnice wielkości genów) i różnych stadiach dojrzewania, którą określa się jako heterogenny jądrowy RNA (hnRNA  ang.
heterogeneus nuclear RNA). w Komórkach prokariotycznych mRNA nie ulega procesom dojrzewania, a jego translacja rozpoczyna się
jeszcze przed zakończeniem się transkrypcji. Prokariotyczne geny normalnie nie zawierają intronów, splicing jest więc nie potrzebny.
Splicing - Proces ten zachodzi w jadrze i polega na usunięciu z pre-mRNA intronowych sekwencji niekodujących, dając mRNA, w których
sekwencje kodujące, odpowiadające eksonom, stanowią jeden nieprzerwany ciąg. Po splicingu dojrzały mRNA jest eksportowany do
cytoplazmy, gdzie funkcjonuje jako matryca do syntezy białka. Splicing katalizuje grupa małych jądrowych rybonukleoprotein (snRNP 
ang. small nuclear ribonucleoproteons). Składają się one z małych jadrowych RNA (snRNA) bogatych w U (U RNA), skompleksowanych z
białkami. Istnieje wiele różnych cząsteczek snRNP, ale najliczniej występują U1, U2, U3, U4, U5, i U6, które katalizują reakcje splicingu.
Blokowanie końca 5 - Końce 5 eukariotycznych mRNA podlegają zmianie określanej jako synteza czapeczki, polegającej na przyłączeniu
zmodyfikowanego nukleozydu  7-metyloguanozyny. Czapeczka jest przyłączana do pre-mRNA przez enzym guanylotransferazę, który
łaczy GTP z pierwszym nukleotydem mRNA poprzez nietypowe wiązanie 5 5 trifosforanowe. Następnie enzym określany jako
metylotransferaza, łączy grupę -CH3 z azotem 7 pierścienia guaniny oraz zwykle także z grupami 2 hydroksylowymi reszt rybozy
następnych dwóch nukleotydów. Blokowanie końca 5 przez czapeczkę chroni mRNA przed ich degradacją przez endonukleazy w
cytoplazmie oraz stanowi sygnał umożliwiający rozpoznanie przez rybosom początku cząsteczki mRNA.
Inicjacja transkrypcji - Jako inicjację określa się zdarzenia zachodzące w obrębie promotora, a także daleko położonych rejonów
zwanych enhancerami (wzmacniaczami), które umożliwiają polimerazie II RNA podjęcie działania. W przeciwieństwie do prokariontów u
polimeraza II RNA wymaga do zapoczątkowania reakcji obecności pewnych białek, które określa się mianem czynników
transkrypcyjnych tzw. TF-ów (ang. transcription factors). Białka te w określonym porządku wiążą się do DNA w obrębie promotora,
enhancerów bądz
silencerów. To właśnie ich obecność lub brak w danej komórce decyduje w znacznej mierze o rozpoczęciu lub też nie
transkrypcji konkretnego genu. Oprócz białek na transkrypcję mogą również wpływać hormony. Należy tu jednak zaznaczyć, że
jakkolwiek TF-y są istotne w regulacji ekspresji informacji genetycznej, tak najważniejsza jest struktura chromatyny. Wiadomo, że aby
zaszła transkrypcja danego genu musi mieć do niego dostęp "aparat enzymatyczny". Jeśli gen jest łatwo dostępny i komórka dysponuje
odpowiednimi TF-ami, transkrypcja zachodzi. Jeżeli natomiast gen jest "ukryty" przed polimerazą nic nie pomoże obecność
optymalnego zestawu czynników transkrypcyjnych. To, czy dany gen jest łatwo czy trudno dostępny zależy od tego jaka jest struktura
chromatyny w rejonie, w którym występuje. Im silniejsza jest jej kondensacja tym mniejsza możliwość przyłączenia enzymu. Okazuje się,
że w różnych tkankach różne rejony DNA są mocno skondensowane (sheterochromatynizowane). Tak więc, jeżeli wiadomo, że
konkretny gen w danej tkance nie ulega transkrypcji z dużym prawdopodobieństwem można stwierdzić, że obszar w którym się lokuje
jest niedostępny dla aparatu transkrypcyjnego.
Promotory - Obszar promotorowy genu znajduje się na jego 5' końcu i zawiera kilka istotnych rejonów rozpoznawanych przez
polimerazę II RNA ( najbliżej miejsca startu transkrypcji ) oraz czynniki transkrypcyjne. Spośród wspomnianych rejonów najistotniejszym
i najbardziej powszechnym jest kaseta TATA ( tzw. TATA-box ). Jest to 7-nukleotydowa sekwencja położona w odległości ok. 25 pz od
miejsca startu transkrypcji, która w pełni prezentuje się następująco: 5'- TATAAAA -3'. Obecność kasety TATA, choć niezbędna w
przypadku prawie wszystkich genów; nie jest wystarczająca, aby z promotora ruszyła transkrypcja. Do pełnej aktywności promotora
niezbędne są inne sekwencje występujące w rejonie od -110 do -40. Kaseta TATA stanowi tzw. część rdzeniową promotora.
(Schemat promotora genu eukariotycznego, uwzględniający rejony najbardziej powszechne )
Enhancery to sekwencje wzmacniające aktywność promotorów. Położone
mogą być nawet w znacznej odległości od genu i zachowują zdolność
regulacyjną także po eksperymentalnej zmianie orientacji o 180 st.
względem genu. Do enhancerów wiążą się czynniki transkrypcyjne określane
jako aktywatory, które oddziaływują z polimerazą II RNA i TF-ami
promotorowymi.
Silencery - sekwencje służące wyciszeniu aktywności promotora; podobnie
jak enhancery mogą być w różnym stopniu oddalone od genu w obu
kierunkach, a także występować w jego wnętrzu.
ZwiÄ…zki sterujÄ…ce transkrypcjÄ… -
A. Czynniki transkrypcyjne wiążące się z promotorem - Eukariotyczna polimeraza II RNA sama w sobie nie jest zdolna do przyłączenia się
do DNA, a co za tym idzie do rozpoczęcia transkrypcji. Zanim enzym zostanie związany w rejonie startu transkrypcji, do promotora
przyłączają się kolejno białka zaliczane do grupy TFII. Kolejność przyłączania się TF-ów i polimerazy do promotora jest ściśle określona.
Nazwa czynnika Funkcje
TFIID - TBP Przyłączanie się do TATA box ( rozluz
nianie helisy DNA )
Umożliwianie TFIIB przyłączania się do DNA
Regulacyjne ( aktywacja, represja )
TFIIB Umożliwianie łączenia się kompleksu polimerazy i TFIIF z DNA
TFIIF Kierowanie polimerazy II RNA do promotora
TFIIE Stymulacja aktywności TFIIH
TFIIH Rozplatanie helisy DNA (aktywność helikazy )
Dostarczanie energii niezbędnej do zajścia reakcji ( hydroliza ATP )
Fosforylacja polimerazy ( modyfikacja aktywujÄ…ca enzym )
Czynniki budujące wraz z polimerazą II RNA kompleks inicjacyjny - Do promotora (oprócz wymienionych TF-ów ) przyłączają się również
białka takie jak, wspomniane wcześniej ssacze Sp1, NF1 oraz szereg innych.
B. Czynniki wiążące się z sekwencjami spoza promotora - Dla transkrypcji, której efektem byłaby intensywna synteza RNA niezbędna jest
obecność związków wzmagających transkrypcję podstawową. Są to aktywatory transkrypcji łączące się z DNA w rejonach
enhancerowych.
PodsumowujÄ…c:
2. Transkrypcja może zachodzić na różnych poziomach:
" podstawowym ( niskim ),
" zaktywowanym ( intensywnym ) w zależności od składu czynników transkrypcyjnych w danej tkance.
3. Regulacja transkrypcji zależna jest do czynników:
" wewnętrznych (struktura chromatyny w rejonie występowania określonego genu, obecność kompletu TF-ów);
" zewnętrznych - odpowiedz
sprowokowana bodz
cami ze środowiska np. hormonalna.
Synteza łańcucha pre-mRNA zaczyna się zwykle od związania przez enzym nukleotydu guaninowego lub adeninowego, do których
przyłączane są kolejne ,, cegiełki''.
Bardzo charakterystycznym dla eukariontów zjawiskiem jest tworzenie w pierwotnym transkrypcie struktury czapeczki ( ang. cap )
wpływającej na podniesienie stabilności pre-mRNA. Proces ten zachodzi równolegle z transkrypcją i jest jednym z etapów obróbki pre-
mRNA (inne rodzaje obróbki zachodzą po zsyntetyzowaniu całej nici). Transkrypt uposażony w czapeczkę jest mniej wrażliwy na
działanie nukleaz i fosfataz tj. enzymów odpowiedzialnych za degradację kwasu nukleinowego. Rozpoznanie cap jest także istotne w
inicjacji translacji. Mechanizm tworzenia czapeczki obejmuje 3 zasadnicze etapy:
- modyfikację trifosforanu 5' końca przez uwolnienie jednej z reszt fosforanowych na drodze hydrolizy;
modyfikację trifosforanu 5' końca przez uwolnienie jednej z reszt fosforanowych na drodze hydrolizy;
modyfikację trifosforanu 5' końca przez uwolnienie jednej z reszt fosforanowych na drodze hydrolizy;
- przyłączenie GTP wiązaniem 5'-5'- trifosforanowym;
trifosforanowym;
- metylacja guaniny w pozycji N7 tj. przyłączenie reszty metylowej (
w pozycji N7 tj. przyłączenie reszty metylowej (-CH3 )
-metylacja reszt cukrowcowych (C2) kolejnych nukleotydów może wygenerować kolejne czapeczki
kolejnych nukleotydów może wygenerować kolejne czapeczki.
Poliadenylacja - Znakomita większość produktów reakcji katalizowanej przez polimerazę II RNA zawiera na s
Znakomita większość produktów reakcji katalizowanej przez polimerazę II RNA zawiera na swoim 3' końcu tzw. ogon
Znakomita większość produktów reakcji katalizowanej przez polimerazę II RNA zawiera na s
poli A, tj. ciąg liczący od 100 do 250 połączonych ze sobą nukleotydów
poli A, tj. ciąg liczący od 100 do 250 połączonych ze sobą nukleotydów
adeninowych. Nie znaczy to jednak, że w
adeninowych. Nie znaczy to jednak, że w
większości genów znajduje się obszar
większości genów znajduje się obszar
bogaty w pary AT. Fragment poli A nie jest
bogaty w pary AT. Fragment poli A nie jest
efektem transkrypcji a posttranskrypcyjne
efektem transkrypcji a posttranskrypcyjnej
modyfikacji, w której udział bierze enzym
modyfikacji, w której udział bierze enzym
zwany polimerazÄ… poli A. Polimeraza poli A
zwany polimerazÄ… poli A.
dodaje na 3' końcu pierwotnego
dodaje na 3' końcu pierwotnego
transkryptu kolejne nukleotydy adeninowe
transkryptu kolejne nukleotydy adeninowe
dopiero po zadziałaniu specyficznej
dopiero po zadziałaniu specyficznej
nukleazy tj. enzymu tnÄ…cego kwas
tj. enzymu tnÄ…cego kwas
nukleinowy w obrębie jego cząsteczki.
nukleinowy w obrębie jego cząsteczki.
Okazuje się bowiem, że ogon poli A nie jest
Okazuje się bowiem, ż
dołączany do ostatniego nukleotydu
y do ostatniego nukleotydu
wbudowanego na drodze transkrypcji, a do tego, który stał się ostatnim po rozcięciu nici pre
wbudowanego na drodze transkrypcji, a do tego, który stał się ostatnim po rozcięciu nici pre
wbudowanego na drodze transkrypcji, a do tego, który stał się ostatnim po rozcięciu nici pre-mRNA.
Miejsce atakowane przez nukleazę nie jest dowolne, wyznacza je sekwencja: AAUAAA położona w różnej
ne przez nukleazę nie jest dowolne, wyznacza je sekwencja: AAUAAA położona w różnej
ne przez nukleazę nie jest dowolne, wyznacza je sekwencja: AAUAAA położona w różnej
odległości od przeznaczonego miejsca działania enzymu. Istnieją geny zawierające więcej niż jeden sygnał
odległości od przeznaczonego miejsca działania enzymu. Istnieją geny zawierające więcej niż jeden sygnał
poliadenylacji (tj.wspomnianą sekwencję). Oznacza to, że na ich matrycy powstanie kilka pierwotnych
tj.wspomnianą sekwencję). Oznacza to, że na ich mat
transkryptów różniących się długością , a co za tym idzie kilka różnych
transkryptów różniących się długością , a co za tym idzie kilka różnych mRNA. Przykładem alternatywnej
transkryptów różniących się długością , a co za tym idzie kilka różnych
poliadenylacji może być modyfikacja pierwotnego transkryptu szczurzego genu kodującego kalcytoninę.
poliadenylacji może być modyfikacja pierwotnego transkryptu szczurzego genu kodującego kalcytoninę.
poliadenylacji może być modyfikacja pierwotnego transkryptu szczurzego genu kodującego kalcytoninę.
Gen ten zawiera dwa miejsca poliadenylacji, z których pierwsze preferowane jest w komórkach tarczycy a
Gen ten zawiera dwa miejsca poliadenylacji, z których pierwsze preferowane jest w komórkach tarczycy a
drugie w mózgu. Ogon poli A podobnie jak struktura czapeczki chroni cząsteczkę pierwotnego transkryptu
Ogon poli A podobnie jak struktura czapeczki chroni czÄ…steczkÄ™ pierwotnego transkryptu
Ogon poli A podobnie jak struktura czapeczki chroni czÄ…steczkÄ™ pierwotnego transkryptu
przed działaniem nukleaz. Może mieć również znaczenie w translacji, okazuje się bowiem, że transkrypt
rzed działaniem nukleaz. Może , ok
pozbawiony ogona poli A jes ntezie białka.
pozbawiony ogona poli A jest mniej wydajną matrycą przy syntezie białka.
Wycinanie intronów mogący ulec
Wycinanie intronów - Zanim powstanie ostateczny, dojrzały mRNA mogący ulec translacji, pre-mRNA musi
zostać pozbawiony intronów. Proces wycinania tych niekodujących "wtrętów" zwany jest splicingiem i
zostać pozbawiony intronów. Proces wycinania tych niekodujących "wtrętów" zwany jest splicingiem i
wykorzystuje jeden wspólny dla eliminacji wszystkich intronów aparat enzymatyczny.
wykorzystuje jeden wspólny dla eliminacji wszystkich intronów aparat enzymatyczny.
wykorzystuje jeden wspólny dla eliminacji wszystkich intronów aparat enzymatyczny. Oznacza to, że
introny muszą mieć jakieś wspólne elementy rozpoznawane przez wspomniany aparat splicingowy. Z
introny muszą mieć jakieś wspólne elementy rozpoznawane przez wspomniany aparat splicingowy. Z
introny muszą mieć jakieś wspólne elementy rozpoznawane przez wspomniany aparat splicingowy. Z
porównywania sekwencji różnych intronów wynika, że łączą je następujące podobieństwa:
ekwencji różnych intronów wynika, że łączą je następujące podobieństwa:
ekwencji różnych intronów wynika, że łączą je następujące podobieństwa:
" na 5' końcu zawierają zawsze kolejno: resztę guaninową i uracylową (5'- GU)
na 5' końcu zawierają zawsze kolejno: resztę guaninową i uracylową (5'
na 5' końcu zawierają zawsze kolejno: resztę guaninową i uracylową (5'
" na ich 3' końcu występuje reszta guaninowa poprzedzona resztą adeninową (AG
na ich 3' końcu występuje reszta guaninowa poprzedzona resztą adeninową (AG - 3')
" wewnątrz zawierają tzw. miejsce rozgałęzienia, w którym kluczową dla splicingu rolę odgrywa nukleotyd adeninowy.
miejsce rozgałęzienia, w którym kluczową dla splicingu rolę odgrywa nukleotyd adeninowy.
miejsce rozgałęzienia, w którym kluczową dla splicingu rolę odgrywa nukleotyd adeninowy.
Mechanizm splicingu
Wycinanie intronów, jak każdy proces przeprowadzany przez organizm żywy, jest skomplikowane. Wyróżnić w nim można kilka etapó
Wycinanie intronów, jak każdy proces przeprowadzany przez organizm żywy, jest skomplikowane. Wyróżnić w nim można kilka etapó
Wycinanie intronów, jak każdy proces przeprowadzany przez organizm żywy, jest skomplikowane. Wyróżnić w nim można kilka etapów:
1. Rozcięcie cząsteczki pre-mRNA w miejscu splicingowym 5' (tj. na 5' końcu intronu).W wyniku tej reakcji następuje uwolnienie 5' końca
mRNA w miejscu splicingowym 5' (tj. na 5' końcu intronu).W wyniku tej reakcji następuje uwolnienie 5' końca
mRNA w miejscu splicingowym 5' (tj. na 5' końcu intronu).W wyniku tej reakcji następuje uwolnienie 5' końca
fosforanowego egzonu 1.
2. Atak grupy 2'-OH nukleotydu adeninowego ( z miejsca rozgałęzienia ) na 5' grupę fosforanową nukleotydu guaninowe
OH nukleotydu adeninowego ( z miejsca rozgałęzienia ) na 5' grupę fosforanową nukleotydu guaninowe
OH nukleotydu adeninowego ( z miejsca rozgałęzienia ) na 5' grupę fosforanową nukleotydu guaninowego intronu. Jak
wiadomo wiązania między kolejnymi nukleotydami to wiązania fosfodiestrowe tworzone między tzw. 5' grupą fosforanową a gru
wiadomo wiązania między kolejnymi nukleotydami to wiązania fosfodiestrowe tworzone między tzw. 5' grupą fosforanową a grupą
hydroksylową ( -OH ) rybozy. Zwykle do wiązania tego angażowana jest grupa 3' OH, niemniej jednak inne reszty
. Zwykle do wiązania tego angażowana jest grupa 3'-OH, niemniej jednak inne reszty hydroksylowe m.in. 2'
posiadają zdolność do interakcji z resztą fosforanową. I tak nukleotyd adeninowy (z miejsca rozgałęzienia) mając grup
posiadają zdolność do interakcji z resztą fosforanową. I tak nukleotyd adeninowy (z miejsca rozgałęzienia) mając grupę 3'-OH
wykorzystaną w "normalnym" wiązaniu fosfodiestrowym do interakcji z resztą fosforanową 5' intronu angażuje grupę 2'-OH. Tworzy się
wykorzystaną w "normalnym" wiązaniu fosfodiestrowym do interakcji z resztą fosforanową 5' intronu angażuje gr
wykorzystaną w "normalnym" wiązaniu fosfodiestrowym do interakcji z resztą fosforanową 5' intronu angażuje gr
tu wiÄ…zanie 2'-5' fosfodiestrowe.
3. Atak uwolnionej grupy 3'-OH egzonu 1 na 5' grupę fosforanową egzonu 2 z uwolnieniem intronu mającego postać lassa.
OH egzonu 1 na 5' grupę fosforanową egzonu 2 z uwolnieniem intronu mającego postać lassa.
OH egzonu 1 na 5' grupę fosforanową egzonu 2 z uwolnieniem intronu mającego postać lassa.
Spliceosom - Opisane powyżej reakcje nie zachodzą samoistnie. Są one katalizowane przez kompleks przyłączających się kolejno cząstek
Opisane powyżej reakcje nie zachodzą samoistnie. Są one katalizowane przez kompleks przyłączających się kolejno cząstek
tworzących spliceosom. W skład aparatu splicingowego wchodzi pięć rodzajów snRNP ( snRNA + białka
tworzących spliceosom. W skład aparatu splicingowego wchodzi pięć rodzajów snRNP ( snRNA + białka ): U1, U2, U4, U5 i U6, z których
tworzących spliceosom. W skład aparatu splicingowego wchodzi pięć rodzajów snRNP ( snRNA + białka
każdy pełni odrębną, istotną funkcję: U1- łączy się z miejscem splicingowym 5'i 3' na zasadzie komplementarności, zawiera on bowiem
łączy się z miejscem splicingowym 5'i 3' na zasadzie komplementarności, zawiera on bowiem
w swej rybonukleinowej komponencie sekwencję komplementarną do styków egzon -
w swej rybonukleinowej komponencie sekwencję komplementarną do styków egzon-intron; U2- wiąże miejsce rozgałęzienia; U6-
katalizuje splicing, występuje w kompleksie z U4 i U5. mRNA
katalizuje splicing, występuje w kompleksie z U4 i U5. Produktem splicingu jest dojrzały mRNA niosący same istotne informacje
dotyczące budowy białka (poza fragmentami skrajnymi, których głównym zadaniem jest stabilizacja transkryptu). Okazuje się jednak, że
poza fragmentami skrajnymi, których głównym zadaniem jest stabilizacja transkryptu
na matrycy jednego genu może powstać kilka różnych mRNA, co poza alternatywną poliadenylacją powodowane jest tzw.
y jednego genu może powstać kil ywną poliadenylacją powodowane jest tzw.
alternatywnym splicingiem. Polega on na łączeniu ze sobą różnych egzonów tzn. niekoniecznie wszystkich występujących w pre
alternatywnym splicingiem. Polega on na łączeniu ze sobą różnych egzonów tzn. niekoniecznie wszystkich występujących w pre
alternatywnym splicingiem. Polega on na łączeniu ze sobą różnych egzonów tzn. niekoniecznie wszystkich występujących w pre-mRNA.
Rodzaje RNA
a) mRNA - jest pojedynczą cząsteczką RNA (ssRNA), która jest nośnikiem informacji genetycznej, zawartej w postaci sekwencji zasad
RNA), która jest nośnikiem informacji genetycznej, zawartej w postaci sekwencji zasad
RNA), która jest nośnikiem informacji genetycznej, zawartej w postaci sekwencji zasad
azotowych w cząsteczce. Na jej podstawie polimeryzowane są wg określonej kolejności - dzięki temu procesowi powstaje
azotowych w cząsteczce. Na jej podstawie polimeryzowane są aminokwasy wg określonej kolejności
białko. Bezpośredni produkt transkrypcji - prekursorowy RNA ("pierwotny transkrypt") podlega póz
niejszym obróbkom
- prekursorowy RNA ("pierwotny transkrypt") podlega póz
niejszym obróbkom
potranskrypcyjnym.
b) tRNA - zwany transferowym RNA, związany z enzymem tRNA, służy do odczytywania kodu genetycznego i
, związany z enzymem - syntetazą aminoacylo-tRNA, służy do odczytywania kodu genetycznego i
transportu odpowiednich aminokwasów do - rybosomu, w trakcie translacji. Cząsteczki tRNA zbudowane są z ok. 75 nukleotydów,
rybosomu . Cząsteczki tRNA zbudowane są z ok. 75 nukleotydów,
podobnie jak mRNA wytwarzane są one w wyniku obróbki cząsteczki pierwotnego transkryptu. W skład cząsteczki wchodzą również
zmodyfikowane zasady azotowe (np.: dihydrourydyna, pseudourydyna). W każdej komórce znajduje się przynajmniej 20 rodzajów
czÄ…steczek tRNA i przynajmniej jedna odpowiada swoistemu aminokwasowi. CzÄ…steczki tRNA posiadajÄ… cztery dwuniciowe obszary
pozwalające wytworzyć drugorzędową strukturę podobną do liścia koniczyny. W cząsteczce tRNA można wyróżnić 4 główne ramiona.
Ramię akceptorowe składa się z szypuły utworzonej ze sparowanych zasad, które kończy się sekwencją CCA (5'-3'). Grupa 3'-
hydroksylowa reszty adenylowej wiąże się z grupą karboksylową odpowiednich dla danej cząsteczki tRNA aminokwasów wiązaniem
estrowym. Pozostałe ramiona posiadają szypuły ze sparowanych zasad i na końcu pętle zawierające zasady niesparowane. Pętla
ramienia antykodonowego posiada sekwencję antykodonową, decydującą o specyficzności cząsteczki tRNA w procesie translacji.
Sekwencja antykodonowa rozpoznaje komplementarny tryplet nukleotydów tworzących kodon, na cząsteczce mRNA - w taki sposób
następuje odczyt informacji genetycznej. Ramiona DHU i Ty C zostały nazwane od sekwencji, w których występują nietypowe
nukleotydy wchodzących w skład ich końcowych pętli. Istnieje jeszcze dodatkowe ramię, które w zależności od klasy tRNA posiada różną
liczbę par zasad (Klasa 1 tRNA - ok. 75% wszystkich 3-5 pz, natomiast Klasa 2 - 13-21 pz). Stałą strukturę drugorzędową utrzymują
komplementarne zasady we wszystkich ramionach tRNA.
c) rRNA - to grupa kwasów rybonukleinowych wchodzących w skład rybosomu. Podobnie jak poprzednie klasy RNA, rRNA powstaje z
pierwotnego transkryptu na drodze obróbki potranskrypcyjnej. Powstaje w jąderkach.
d) snRNA (ang. small nuclear RNA ) Wraz ze specyficznymi białkami tworzą kompleksy snRNP, Katalizują w spliceosomie wycięcie
intronów z prekursorów mRNA
e) scRNA (ang. small cytoplasmic RNA ) Wraz ze specyficznymi białkami tworzą kompleksy scRNP, Kierują nowo syntetyzowane białka na
zewnątrz komórki lub do przedziałów wewnątrzkomórkowych. Biorą udział w procesach obróbki pierwotnego transkryptu takich jak
splicing editing, czy poliadenylacja 3'końca.