Inny aspekt kontroli germinacji : antyterminacja

Zjawiska sprzyjające wyborom polimerazy RNA, dokonywanie wyboru kontynuacji lub germinacji transkrypcji.

Po 1. Antyterminacja transkrypcji – zachodzi, gdy polimerazy ignoruje sygnały germinacji i kontynuuje wydłużanie łańcucha.

Kluczowym elementem jest białko antyterminacyjne.

Miejsce antyterminacyjne jest położone zaraz koło miejsca promotorowego. W tym miejscu przyłącza się białko. Oddziaływuje ono z polimerazą tworząc kompleks. Skutkiem oddziaływania jest zmiana konformacyjna oraz brak reakcji na sygnał terminacyjny.

Znaczenie biologiczne:

Bakteriofag lambda ma bardzo krótki okres życia (cykl inekcyjny jest bardzo krótki). Bezpośrednio po wniknięciu do komórki dochodzi do wielu czynności, np. do transkrypcji. Bakteriofag lambda nie ma własnej polimerazy. Wykorzystywane są 2 startery.

Synteza na samym początku daje 2 transkrypty „najwcześniejsze”. Te transkrypty są względnie krótkie.

Zależą one od miejsca germinacji. Te transkyrpty kodują 2 białka: oro i N

N – antyterminator – to białko przyłącza się w genomie do 2 miejsc: nutL i nutR.

Antynterminator przyłącza się za promotorem.

Kolejny cykl: „opóźnione wczesne” kodują białko Q, które jest kolejnym antyterminatorem.

Mamy skoordynowaną w czasie ekspresję genów zależną od komórek transkrypcyjnych.

Kontrola germinacji transkrypcji

- atenuacja

Zachodzi u bbbaaakterii.

Transkrypcja i translacja jest połączona. mRNA nie ulega dojrzewaniu.

Kluczem do zaistnienia atenuacji jest fakt, że terminacja i translacja są sprzężone. Ze zjawiskiem atenuacji mamy do czynienia w reakcjach biosyntezy aminokwasów.

Operon tryptofanowy ulega regulacji przez atenuację.

Po rozpoczęciu transkrypcji operon transkryptu może przyjąć 2 struktury mające diametralnie różne znaczenie dla operonu:

• Z małą spinką – terminacja

• Z dużą spinką – elongacja – antyterminacja (zawiera sekwencje, w których nie może powstać mała spinka)

Tylko jeden z modeli może istnieć.

Jak to się dzieje, że powstaje ktoraś z pętli?

Skład: transkrypt, rybosom, polimeraza

Położenie polimerazy i rybosomu jest inne w obu spinkach.

Duzia spinka

Gdy w komórce jest mała ilość tryptofanu. Transkrypcja operonu jest skuteczna. W obu transkryptach, są krótkie ramki odczytu kodonu tryptofanu. W pobliżu 5’ końca transkryptu rybosom zatrzymuje się w miejscu ramki odczytu tryptofanu. Skutkuje to tym, że RNA tworzy strukturę dużej spinki do włosów – antyterminacja. Komórka wyczuwa małą ilość tryptofanu.

Mała spinka

Ilość tryptofanu jest duża, tak by rybosom mógł pokonać operony tryptofanowi. Rybosom przesuwa się. Pozostaje alternatywna struktura – małej spinki – sygnał germinacji.

Energetycznie faworyzowana struktura: duzia spinka.

Regulacja zależna od represora jest najważniejsza (włącza, wyłącza operon), lecz nie jest poznana.

Atenuacja dostraja transkrypcję.

Atenuacja u Bacillus subtilis

- brak represora

- atenuacja nie zależy od ryboosomu

- brak sprzężenia transkrypcji i translacji

- duża i mała spinka.

Co jest czynnikiem ilości tryptofanu?

Białko TRAP – białko wiążące RNA z operonem tryptofanowego. Tworzy kompleks z tryptofanem i RNA powstającym na operonie tryptofanowym.

Kompleks tworzy regularną kulistą strukturę, która silnie zależy od ilości tryptofanu. Duża struktura powstaje, gdy jest spory zapas tryptofanu.

- mała ilość trp – brak TRAP. Transkrypt jest prawidłowy, nie następuje terminacja, powstaje duża spinka

- duża ilość Trp – TRAP aktywne, powstaje mała spinka i terminacja.

Polimeraza czasem się cofa, towarzyszy temu wyparcie DNA od matrycy. 3’ koniec jest odrywany od matrycy. Może to mieć fatalne skutki.

Aby zapobiec problemom, fragment musi być odcięty.

Polimeraza RNA ma aktywność polimerazową (hydrolityczną) nie jest ciągle aktywna. Potrzebne są jej 2 czynniki białkowe: GreB i GreA (nie posiadają właściwości nukleazowych, stymulują polimerazę, by jej aktywność była włączana.

Igła, na której znajdują się 2 wzajemnie naładowane aminokwasy i Mg2+ do chodzi do przemieszczenia centrum aktywnego, uaktywnienie nukleazy. Odpowiedź jest indukowana na niedobór warunków wzrostu. Zmniejszany jest poziom transkrypcji.

W odpowiedzi ścisłej pośredniczą związki ppGpp i pppGpp (alarmony)

Są syntezowane w warunkach niedoboru aminokwasu przez białko RelA, które tworzy kompleks z DksA. Wyłącza transkrypcję.

Białko DksA w kompleksie z alarmonem oddziałwyuje podobnie jak polimeraza, co hamuje transkrypcję.

mRNA eukariotyczne – podlega dojrzewaniu

mRNA bakteryjne – nie podlega procesowaniu

rRNA.

Rybosomalny RNA u E. coli i bakterii jest transkrybowany jako całość. Pierwotna wersja rRNA to pre-rRNA. Występuje w kilku kopiach.

Należy wydzielić fragmenty odpowiedzialne rRNA. Za cięcie są odpowiedzialne rybonukleazy. Miejsca takie są charakterystyczne – dwuniciowe RNA.

Rybonukleaza III E i F tnie – nie ma właściwości endonukleazy.

tRNA

wszystkie pre-tRNA podlegają dojrzewaniu, nieważne, gdzie się znajdują. Dojrzewanie nie jest trywialne. Pre-tRNA przyjmuje specyficzną strukturę wyższego rzędu – liścia koniczyny z 2 dodatkowymi strukturami spinki do włosów. Dojrzewanie następuje od 3’ końca.

Rybonukleazy E i F odcinają struktury od 3’ końca.

RNaza D – odbudowuje kolejne reszty idąc od 3’ końca (7 reszt)

RNaza P – odcina fragment ze spinką przy 5’ końcu.

Powstaje dojrzała cząsteczka

Na końcu 3’ znajduje się charakterystyczna sekwencja CCA.

RNaza Z – dobudowuje CCA – niezależna od matrycy RNazy

RNaza P – złożona z wielu podjednostek, jedną z nich jest RNA, skompleksowany z białkami. Białko hybrydowe – relikt czasu.

tRNA i rRNA są skutkiem procesowania

modyfikacje chemiczne – w większości z nich reszty cukrowe ulegają modyfikacjom, np.: pseudourydyna, dihydrourydyna, dotyczy zasad (poszczególnych atomów). Są także takie modyfikacje, w których wycinane są całe nukleotydy.

Liczba modyfikacji – w tRNA zmieniają ich charakter molekularny. Zwiększa się specyficzność tych cząsteczek. Zmienione tRNA mają zwiększoną zdolność do oddziaływania z większą ilością kodonów.