17. Porównanie procesu transkrypcji u Procaryota i Eucaryota
Transkrypcja- przepisanie informacji zawartej w DNA na RNA przy udziale enzymów polimeraz RNA. Dwie nici helisy DNA sa odpowiednio nazywane: nicią matrycową i nicią niematrycową. Powstający RNA jest nicią komplementarną do nici matrycowej, a wiec ma sekwencję nici niematrycowej. Z tego powodu nić niematrycowa jest nazywana nicią sensowną lub kodującą. Produkt transkrypcji czyli RNA nazywany jest transkryptem. Transkrypt powstaje w kierunku od 5' do 3'.
Transkrypcja u Procaryota
Proces transkrypcji u prokariotów obejmuje 3 etapy: inicjację, elongację i terminację.
W procesie tym bierze udział tylko jeden rodzaj polimerazy RNA, która przeprowadza syntezę wszystkich rodzajów RNA(przyłącza się bezpośrednio do promotora). Polimeraza ta zbudowana jest z 5 podjednostek. Wazna jest zdolność dysocjacji podjednostki σ, w wyniku czego powstaje wolna podjednostka σ i rdzeń enzymu.
terminacja polega na wytworzeniu spinki terminacyjnej.
Powstający po transkrypcji mRNA u prokariontów nie wymaga dalszej obróbki, ponadto jest policistronowy tzn. zawiera zwykle kopie kilku genów leżących kolejno za sobą( a więc transkrypcji ulegają zestawy genów)
Inicjacja transkrypcji
Polega na rozpoznaniu przez polimerazę RNA sekwencji nukleotydów promotora. Promotor zawiera specyficzne sekwencje będące miejscem przyłączenia polimerazy RNA. U E. coli rozpoznawane sekwencje to sekwencja -10 i sekwencja-35. Za rozpoznanie i wiązanie się polimerazy z promotorem odpowiedzialna jest podjednostka σ, która prawdopodobnie rozpoznaje sekwencje -35. Dwuniciowy odcinek DNA (promotor) połączony z polimerazą stanowi tzw. zamknięty kompleks promotorowy. Następnie dwuniciowa helisa ulega dysocjacji w rejonie sekwencji -10 (bogatej w A-T) tworząc otwarty kompleks promotorowy (otwarty kompleks inicjujący). Podjednostka σ oddysocjowuje od otwartego kompleksu, pozostaje tylko rdzeń enzymu. Równocześnie dochodzi do przyłączenie dwóch pierwszych nukleotydów
Elongacja
Podczas elongacji polimeraza RNA dołącza nukleotydy do końca 3' cząsteczki RNA w kolejności dyktowanej przez sekwencję nukleotydów matrycy DNA. Enzym przesuwa się wzdłuż DNA rozplatając krótkie fragmenty dwuniciowej helisy(ok. 12-17 par zasad). Wydłużający się koniec 5' syntetyzowanego RNA stopniowo oddziela się od matrycy co umożliwia odtworzenie dwuniciowej helisy DNA
Terminacja- zakończenie transkrypcji (w miejscu zwanym terminatorem)
Zachodzi tylko w określonych miejscach znajdujących się w pewnej odległości za sekwencją kodującą genu. U e. coli terminacja zachodzi przy sekwencjach palindromowych-pierwsza połowa danej sekwencji jest komplementarna do drugiej połowy co umożliwia w jednoniciowem RNA tworzenie struktury spinki. To właśnie powstająca spinka działa jako sygnał terminacji powodując spowolnienie polimerazy. Za strukturą spinki w RNA znajduje się ciąg UUU które powodują całkowite zatrzymanie polimerazy i odłączenie transkryptu. Brak ciągu UUU powoduje że polimeraza przesuwa się dalej. W niektórych przypadkach zamiast ciągu UUU występuje specyficzne białko które zrywa wiązanie między matrycą a transkryptem i powoduje jego oddzielenia.
Transkrypcja u Eukariontów
Zachodzi w podobny sposób jak u prokariontów, jednak proces inicjacji jest bardziej skomplikowany.
Podczas inicjacji polimeraza RNA nie przyłącza się bezpośrednio do promotora, potrzebuje odpowiednich czynników transkrypcyjnych, które rozpoznają odpowiednie sekwencje promotora, łączą się z nim i umożliwiają przyłączenie polimerazy.
Niektóre promotory mogą wiązać czynniki transkrypcyjne stymulujące lub hamujące inicjację.
Na inicjację( w przypadku polimerazy RNAII) wpływają też tzw. sekwencje wzmacniające- enhancerowe leżące poza promotorem i często w dużej odległości od genu; łączą się z czynnikiem transkrypcyjnym a następnie doczepiają do pierwszego napotkanego promotora( podobnie działają sekwencje wyciszające)
terminacja nie polega na wytworzeniu spinki terminacyjnej
transkrypcją katalizują 3 enzymy (polimeraza RNA I, II, III) z których każdy transkrybuje inny zestaw genów.
Transkrypcji ulegają pojedyncze geny( każdemu odpowiada więc jeden promotor, a powstający mRNA określa się jako monocistronowy)
Poawtający mRNA w dalszych etapach ulega obróbce.
Polimeraza RNA I
Transkrybuje 3 z 4 genów kodujących rRNA (18S; 28S; 5,8S rRNA)
Promotor zbudowany jest z 2 bloków położonych w odpowiedniej odległości. Są to element rdzeniowy będący miejscem startu transkrypcji i element kontrolny-stymuluje szybkość inicjacji transkrypcji
Rozpoznaje 1 promotor
Sygnałem terminacji jest sekwencja o długości ok. 18pz za końcem genu
Polimeraza RNA II
Transkrybuje geny kodujące białka
Przy udziale szeregu czynników transkrypcyjnych przyłącza się zwykle do kasety TATA (może występować inny element inicjujący)promotora
Terminacja następuje w jakimś miejscu za końcem sekwencji kodującej białko
Polimeraza RNA III
Transkrybuje zestaw krótkich genów kodujących tRNA i 5S rRNA.
Promotory położone są powyżej albo poniżej miejsca inicjacji transkrypcji, w obrębie sekwencji kodującej gen
Polimeraza i czynniki transkrypcyjne przyłączają się do bloku AiB (tRNA) lub bloku C (5S rRNA) w obrębie promotora
Rozpoznaje kilkanaście różnych promotorów
Terminacja polega na rozpoznaniu przez polimerazę bloku kilku TTT zlokalizowanym w niewielkiej odległości za genem