CHROMATYNA " Eukariotyczny DNA jest upakowany jest w chromosmach " DNA w każdym chromosomie jest pojedynczÄ… liniowÄ… czÄ…steczkÄ… " Chromatyna jest to wysoce zorganizowany kompleks DNA i biaÅ‚ek. Umożliwia Å›cisÅ‚e upakowanie DNA w jÄ…drze " W trakcie cyklu komórkowego chromosomy znacznie zmieniajÄ… poziom swojej kondensacji. IstniejÄ… wiÄ™c różne poziomy organizacji chromatyny. HISTONY " StanowiÄ… wiÄ™kszość biaÅ‚ek chromatyny eukariotycznej " Wyróżniamy wÅ›ród nich 5 klas: o H1 o H2A, H2B, H3 i H4- HISTONY RDZENIOWE " Wszystkie biaÅ‚ka histonowe majÄ… duży Å‚adunek dodatni " Od 20 do 30% ich sekwencji to aminokwasy lizyna i arginina " W tracie formowania chromatyny histony mogÄ… siÄ™ silnie wiÄ…zać z ujemnie naÅ‚adowanym DNA HISTONY H1 " Duże biaÅ‚ka " Istnieje wiÄ™ksza zmienność sekwencji H1 w obrÄ™bie gatunku i miÄ™dzy innymi gatunkami " Można go Å‚atwiej wyizolować z caÅ‚ej chromatyny " WystÄ™puje w iloÅ›ci równiej poÅ‚owie histonów innych klas NUKLEOSOMY " RdzeÅ„ nukleosomu- struktura zawierajÄ…ca fragment DNA o dÅ‚ugoÅ›ci 146pz, który jest bardzo silnie zasocjowany z histonowym oktamerem. " Histonowy oktamer tworzy klinowaty dysk, wokół którego owiniÄ™ty jest DNA o dÅ‚ugoÅ›ci 146 par zasad, tworzÄ…c 1,8 lewoskrÄ™tnego zwoju. " LewoskrÄ™tne owiniÄ™cie DNA zgadza siÄ™ z ujemnÄ… superhelikalnoÅ›ciÄ…, to znaczy zwoje sÄ… skrÄ™tami superhelikalnymi " Eukariotyczny i prokariotyczny DNA jest ujemnie superhelikalny " Oktamer histonów a na nim nawiniÄ™te lewoskrÄ™tnie DNA ROLA HISTONU H1 " CzÄ…steczka histonu H1 wiąże siÄ™ z nukleosomem w miejscu, w którym DNA wchodzi i opuszcza rdzeÅ„ nukleosomu. " W obecnoÅ›ci H1 dalsze 20pz DNA jest chronionych przed trawieniem nukleazÄ… " CHROMATOSOM- rdzeÅ„ nukleosomu z histonem H1 " Histon ten zawiera dodatkowy ogon C- koÅ„cowy, który stabilizuje DNA zawarte pomiÄ™dzy rdzeniami nukleosomowymi. " W niektórych typach komórek może zostać zastÄ…piony przez swój skrajny wariant H5. Histon H5 wiąże chromatynÄ™ szczególnie silnie i jest zwiÄ…zany z DNA nie ulegajÄ…cym transkrypcji. ACZNIKOWY DNA " Mikrografie elektronowe czÄ…stek rdzeniowych nukleosomów DNA ujawniÅ‚y istnienie struktury nazywanej sznurem koralików . " Jest ona zÅ‚ożona nukleosomów poÅ‚Ä…czonych przez cienkie nici DNA. " Ten Å‚Ä…cznikowy DNA jest pozostaÅ‚ym DNA wymaganym do utworzenia fragmentów o 200pz. " PrzeciÄ™tna dÅ‚ugość Å‚Ä…cznikowego DNA pomiÄ™dzy czÄ…stkami rdzeniowymi to 55pz. WAÓKNA 30NM " Obecność histonu H1 zwiÄ™ksza stopieÅ„ zorganizowania sznura koralików. " Wraz ze zmianÄ… stężenia soli nastÄ™puje dalszy wzrost organizacji nukleosomów we włókna o Å›rednicy 30nm. " Nukleosomy sÄ… zwiniÄ™ta w lewoskrÄ™tnÄ… helisÄ™ wyższego rzÄ™du- SOLENOID. Na jeden obrót przypada 6 nukleosomów. STRUKTURA WYÅ»SZEGO RZDU " Organizacja chromatyny na wyższych poziomach przypomina organizacjÄ™ DNA prokariotycznego " WystÄ™pujÄ… domeny tworzÄ…ce pÄ™tle " KoÅ„ce odcinków tworzÄ…cych pÄ™tle sÄ… unieruchomione przez oddziaÅ‚ywania z biaÅ‚kowym kompleksem znanym jako rusztowanie biaÅ‚kowe lub matriks jÄ…drowÄ…. " W komórkach DNA tworzÄ…cy pÄ™tle wystÄ™puje w formie włókien 30nm, a pÄ™tle tworzÄ… ukÅ‚ad o szerokoÅ›ci 300nm. MECHANIZM KONSERWATYWNY " Podczas replikacji dwuniciowa helisa rozplata siÄ™ i każda pojedyncza nić sÅ‚uży jako matryca do syntezy komplementarnej nici potomnej " Prekursorami do syntezy DNA sÄ… 5 -trifosforany deoksyrybonukleozydów " Każda komórka potomna otrzymuje jednÄ… oryginalnÄ… nić rodzicielskÄ… i jednÄ… nić nowÄ… zsyntezowanÄ… " Synteza postÄ™puje wedÅ‚ug normalnych reguÅ‚ parowania zasad " Dwie nowo powstaÅ‚e dwuniciowe czÄ…steczki przechodzÄ… nastÄ™pnie w trakcie podziaÅ‚u komórkowego do dwóch potomnych komórek Autor: Marta Hetman " WIDEAKI REPLIKACYJNE- miejsce, w którym zachodzi rozdzielenie nici i synteza nowego DNA. " Nici matrycy czytane sÄ… w kierunku 3 5 , natomiast nowe nici syntezowane sÄ… w kierunku 5 3 " SUBSTRATY DLA SYNTEZY DNA sÄ… 5 -trifosforany deoksyrybonukleozydów o dATP o dGTP o dTTP o dCTP REPLIKONY, MIEJSCA INICJACJI I TERMINACJI " REPLIKON- każdy odcinek DNA, który replikuje siÄ™ jako pojedyncza jednostka. " Replikacja rozpoczyna siÄ™ od jednego miejsca inicjacji i postÄ™puje (zwykle dwukierunkowo) do miejsca terminacji. " Duże chromosomy zawierajÄ… zwykle wiele replikonów. Każdy replikon ma miejsce inicjacji. Kiedy wideÅ‚ki replikacyjne, należące do sÄ…siadujÄ…cych ze sobÄ… OCZEK REPLIKACYJNYCH spotykajÄ… siÄ™, ulegajÄ… fuzji i tworzÄ… w peÅ‚ni zreplikowanÄ… czÄ…steczkÄ™ DNA. Zreplikowane fragmenty Å‚Ä…czÄ… siÄ™. " Miejsca inicjacji sÄ… bogate w pary A-T, ponieważ uÅ‚atwia to ich otwieranie. REPLIKACJA NIECIGAA " W każdych wideÅ‚kach replikacyjnych nić wiodÄ…ca jest syntezowana w sposób ciÄ…gÅ‚y, natomiast nić opózniona jest tworzona w postaci krótkich fragmentów " Istnienie takiego mechanizmu wynika z możliwoÅ›ci syntezy DNA jedynie w kierunku 5 3 . " Skoro dwie nici DNA biegnÄ… antyrównolegle, to jak w wideÅ‚kach replikacyjnych może zachodzić kopiowanie nici rodzicielskiej , biegnÄ…cej 5 3 ? o WystÄ™pujÄ… FRAGMENTY OKAZAKI " Synteza nici opóznionej rozpoczyna siÄ™ w wideÅ‚kach replikacyjnych z pewnym opóznieniem i przebiega w kierunku 5 3 , przeciwnym do miejsca inicjacji, tworzÄ…c PIERWSZY FRAGMENT OKAZAKI " Kiedy wideÅ‚ki replikacyjne przesuwajÄ… siÄ™, nić wiodÄ…ca jest syntezowana w sposób ciÄ…gÅ‚y. Natomiast fragmenty nici opóznionej sÄ… wytwarzane w sposób nieciÄ…gÅ‚y, w odwrotnej orientacji w stosunku do orientacji nici rodzicielskiej. " W rzeczywistoÅ›ci fizyczna orientacja obu nici jest taka sama, ponieważ nić opózniona jest zwiniÄ™ta w pÄ™tlÄ™ i w wideÅ‚kach replikacyjnych odwrócona o 180 stopni. " Fragmenty sÄ… nastÄ™pnie Å‚Ä…czone przez LIGAZ DNA STARTERY RNA " Synteza DNA rozpoczyna siÄ™ od starterów RNA. " Przed poÅ‚Ä…czeniem fragmentów Okazaki startery RNA sÄ… usuwane, a powstajÄ…ce w wyniku tego przerwy sÄ… wypeÅ‚niane przez DNA. " Powodem inicjowania każdego fragmentu DNA przez RNA jest potrzeba zachowania szczególnej wiernoÅ›ci replikacji " Nić wiodÄ…ca i wszystkie fragmenty nici opóznionej rozpoczynajÄ… siÄ™ od syntezy krótkich odcinków RNA, które sÄ… potem wydÅ‚użane jako DNA INICJACJA " Miejsce inicjacji replikacji u prokaryota to ORI C " Aktywacja miejsca inicjacji wymaga owiniÄ™cia DNA wokół kompleksu biaÅ‚ek inicjatorowych oraz rozdzielenia nici " Region Ori C zawiera cztery dziewiÄ™cionukleotydowe miejsca wiÄ…zania DnaA. 4 x 9nt (odcinki nukleotydowe)- przyÅ‚Ä…cza siÄ™ DNAA I tworzy siÄ™ kompleks " NastÄ™pnie przyÅ‚Ä…cza siÄ™ helikaza dnaB, która powiÄ™ksza region jednoniciowy i udostÄ™pnia go do kopiowania " DnaA tworzy kompleksy, w których każda podjednostka zwiÄ…zana jest z czÄ…steczkÄ… ATP. Wokół takiego kompletu nawija siÄ™ DNA oriC. " Proces ten wymaga, aby DNA byÅ‚ ujemnie superhelikalny. UÅ‚atwia to rozplatanie trzykrotnie powtórzonych trzynastonuklotydowych sekwencji bogatych w A-T, które otwierajÄ…c siÄ™ umożliwiajÄ… przyÅ‚Ä…czenie siÄ™ biaÅ‚ka DnaB. 3 x 13nt OCZKO REPLIKACYJNE " Jednoniciowy DNA w utworzonym w ten sposób w oczku zostaje opÅ‚aszczony przez biaÅ‚ka wiążące jednoniciowy DNA (Ssb). Nie dopuszcza to do rozerwania siÄ™ nici DNA i/lub ich renaturacji. " NastÄ™pnie do DNA przyÅ‚Ä…cza siÄ™ enzym PRYMAZA DNA i syntezuje krótki starter RNA, aby zainicjować syntezÄ™ nici wiodÄ…cej. " Replisom, prymosom- kompleks biaÅ‚kowy rozpoczynajÄ…cy i kontynuujÄ…cy replikacjÄ™ DNA poprzez rozwijanie wideÅ‚ek replikacyjnych. SkÅ‚ada siÄ™ z polimerazy DNA III, primazy, inicjatorowego biaÅ‚ka DnaA, biaÅ‚ka DnaB i biaÅ‚ka DnaC. " Startery RNA- sÄ… do tego, żeby polimeraza mogÅ‚a siÄ™ przyÅ‚Ä…czyć do nici. ROZPLATANIE " HELIKAZA DNA- przesuwa siÄ™ wzdÅ‚uż nici matrycy i rozwija dwuniciowÄ… helisÄ™ DNA. DziÄ™ki temu replikacja może być kontynuowana poza miejscem inicjacji. " Rozplatanie wspomaga przyÅ‚Ä…czanie siÄ™ biaÅ‚ek Ssb. " Rozplatanie DNA w wideÅ‚kach replikacyjnych zamkniÄ™tej, kolistej czÄ…steczki DNA prowadzi do utworzenia dodatnich superzwojów " Dodatnie superzwoje muszÄ… być ciÄ…gle usuwane przez wprowadzenie ujemnych superskrÄ™tów przez TOPOIMOZMERAZ TYPU II nazywanÄ… GYRAZ " Inhibitory gyrazy DNA (nowobiocyna, kwas oksolinowy) sÄ… efektywnymi inhibitorami bakteryjnej replikacji i mogÄ… być stosowane jako antybiotyki. WYDAUÅ»ANIE " Kiedy nowo utworzone wideÅ‚ki replikacyjne odsÅ‚aniajÄ… rodzicielskÄ… nić opóznionÄ…, ruchomy kompleks zwany PRYMOSOMEM (zawiera helikazÄ™ DnaB i prymazÄ™ DNA) syntezuje startery RNA i rozmieszcza je na nici opóznionej. Autor: Marta Hetman HOLOENZYM POLIMERAZY DNA III- wydÅ‚uża startery RNA w DNA o Jest to dimer. o Jedna część syntezuje nić wiodÄ…ca, a druga opóznionÄ…. o Obie części dimeru zawierajÄ… jednÄ… podjednostkÄ™ alfa, majÄ…cÄ… aktywność polimerazy i jednÄ… podjednostkÄ™ µ, która jest EGZONUKLEAZ 3 5 sprawdzajÄ…cÄ… poprawność replikacji. o Podjednostka ² polimerazy sÅ‚uży jako klamra wiążąca razem enzym z DNA i umożlwiajÄ…ca jego Å›lizgowy ruch wzdÅ‚uż DNA. POLIMERAZA DNA I- usuwa startery i wypeÅ‚nia powstaÅ‚e przerwy. o Enzym ten ma na jednym Å‚aÅ„cuchu polipeptydowym trzy aktywnoÅ›ci Polimerazy 5 3 Egzonukleazy 5 3 usuwa startery Egzonukleazy 3 5 LIGAZA DNA- odpowiada za powstanie wiÄ…zaÅ„ miÄ™dzy kolejnymi fragmentami Okazaki. REPLISOM (APARAT REPLIKACYJNY)- tworzÄ… go zwiÄ…zane w kompleks DnaA, DnaB, DnaC, polimeraza DNA III oraz prymaza. TERMINACJA I SEGREGACJA " Para wideÅ‚ek replikacyjnych spotyka siÄ™ przy okoÅ‚o 180 stopni od miejsca Ori C " W rejonie tym wystÄ™puje kilka miejsc terminacji, które zatrzymujÄ… wideÅ‚ki, poprzez przyÅ‚Ä…czenie biaÅ‚ka TUS. o Jest inhibitorem helikazy DnaB " BezpoÅ›rednio po zakoÅ„czeniu replikacji, dwie potomne, koliste czÄ…steczki sÄ… poÅ‚Ä…czone ze sobÄ… (KATENATY). " RozÅ‚Ä…cza je TOPOIZMOERAZA IV- jest odmianÄ… TOPOIZOMERAZY DNA II. " NastÄ™pnie chromosomy mogÄ… być rozdzielone do dwóch potomnych komórek. POLIMERAZA DNA II- sprawdza poprawność i naprawia bÅ‚Ä™dy. RPA- biaÅ‚ko replikacyjne u eu zamiast sbb. Telomeraza- dobudowuje telomery na koÅ„cach nici w komórkach prapÅ‚ciowych i komórkach macierzystych. DziaÅ‚ajÄ… też w komórkach nowotworowych. Telomery- zabezpieczajÄ… przed sklejeniem chromosomów. INICIACJA I MIEJSCA INICJACJI REPLIKACJI " Replikony sÄ… inicjowane w TANDEMOWYCH GRUPACH i dochodzi do jednoczesnej inicjacji replikacji licznych replikonów " Inicjacja zachodzi w okreÅ›lonym czasie podczas fazy S " Regiony ulegajÄ…ce replikacji we wczesnej fazie S to przede wszystkim te, które stanowiÄ… euchromatynÄ™ (zawiera aktywny transkrypcyjnie DNA) " Regiony ulegajÄ…ce replikacji w póznej fazie S znajdujÄ… siÄ™ głównie w obrÄ™bie heterochromatyny. " DNA tworzÄ…cy telomery i centromery jest replikowany jako ostatni. " Minimalna dÅ‚ugość DNA, która umożliwia replikacjÄ™ wynosi jedynie 11pz " KOMPLEKS ROZPOZNAJCY MIEJSCE INICJACJI ORC umożliwia otwarcie DNA do kopiowania. " W przeciwieÅ„stwie do prokariotycznych, eukariotyczne replikony mogÄ… ulegać inicjacji tylko jeden raz w trakcie cyklu komórkowego, ponieważ do inicjacji jest absolutnie niezbÄ™dny czynnik ograniczajÄ…cy. " IstniejÄ…ca otoczka jÄ…drowa wyklucza możliwość wnikniÄ™cia do jÄ…dra nowych czÄ…steczek czynnika ograniczajÄ…cego. WIDEAKI REPLIKACYJNE " Zanim DNA zostanie skopiowane, to w wideÅ‚kach replikacyjnych musi zostać ono odwiniÄ™te z nukleosomów. " Opóznia to przesuwanie wideÅ‚ek do okoÅ‚o 50pz na sekundÄ™. " Po przejÅ›ciu wideÅ‚ek nowe nukleosomy zostajÄ… odtworzone z mieszaniny starych i nowo zsyntezowanych histonów " Do rozdzielenia nici potrzebna jest helikaza DNA i biaÅ‚ko wiążące jednoniciowy DNA " Nić wiodÄ…ca oraz każdy fragment nici opóznionej sÄ… rozpoczynane starterem RNA (syntezowany przez prymazÄ™, która jest integralnÄ… częściÄ… POLIMERAZY DNA Ä…) " Polimeraza ta kontynuuje wydÅ‚użanie starterów DNA, ale szybko jest zastÄ™powana przez POLIMERAZ DNA ´ " POLIMERAZY DNA µ- wypeÅ‚nia ona luki na nici opóznionej, powstaÅ‚e po usuniÄ™ciu starterów RNA. " Zdolność do syntezy dÅ‚ugich czÄ…steczek DNA nadaje polimerazie DNA delta JDROWY ANTYGEN PROLIFERUJCYCH KOMÓREK PCNA o Jest on funkcjonalnym odpowiednikiem podjednostki beta polimerazy DNA III " W fazie S oprócz podwojenia DNA, zostaje podwojona też ilość histonów MATRIKS JDROWA " Jest to rusztowanie zbudowane z nierozpuszczalnych włókien biaÅ‚kowych, które organizuje strukturalne procesy jÄ…drowe Å‚Ä…cznie z replikacjÄ… DNA " FABRYKI REPLIKACYJNE, zawierajÄ…ce wszystkie enzymy i DNA, zwiÄ…zane z wideÅ‚kami replikacyjnymi wszystkich replikonów w obrÄ™bie zespoÅ‚u, sÄ… unieruchomione w matriks. DNA przewija siÄ™ przez nie i ulega replikacji. REPLIKACJA TELOMERÓW " KoÅ„ce liniowych chromosomów nie mogÄ… być w peÅ‚ni zreplikowane za pomocÄ… nieciÄ…gÅ‚ej replikacji, ponieważ nie majÄ… odcinka DNA, który mógÅ‚by być wydÅ‚użony w celu zastÄ…pienia RNA usuniÄ™tego z koÅ„ca 5 nici opóznionej " Informacja genetyczna zawarta w chromosomach mogÅ‚aby zostać utracona. Autor: Marta Hetman " Aby obejść ten problem, telomery sÄ… zbudowane z setek kopii prostej, nieinformacyjnej sekwencji TTAGGG z koÅ„cem 3 wystajÄ…cym poza koniec 5 . Enzym telomeraza zawiera krótkÄ… czÄ…steczkÄ™ RNA, której sekwencja w części jest komplementarna do powtarzajÄ…cych siÄ™ sekwencji w telomerach. " RNA dziaÅ‚a jako matryca do syntezy powtórzeÅ„ tych sekwencji na wystajÄ…cym koÅ„cu 3 , a synteza przebiega w powtarzajÄ…cych siÄ™ cyklach wydÅ‚użania i translokacji. " Nić komplementarna jest syntezowana w normalny sposób jako nić opózniona, z pozostawieniem wystajÄ…cego koÅ„ca 3 . " Gdy skracanie dociera do obszarów DNA zawierajÄ…cych informacjÄ™, komórki starzejÄ… siÄ™ i umierajÄ…. TRANSKRYPCJA WIADOMOÅšCI OGÓLNE " Transkrypcja- enzymatyczna synteza RNA na matrycy DNA. " Jest to pierwszy etap ekspresji genów. " Proces ten jest katalizowany przez POLIMERAZ RNA, która wymaga obecnoÅ›ci matrycy dsDNA i prekursorowych nukleotydów: o ATP, GTP, CTP, UTP " Synteza RNA zachodzi od koÅ„ca 5 czÄ…steczki RNA do jej koÅ„ca 3 " Zwykle tylko jedna z dwu nici DNA jest transkrybowana. Jedna z nich zwana jest NICI SENSOWN. " Sekwencja RNA jest taka sama jak sekwencja dekosynukleotydów nici sensownej z U zamiast T " Druga nić nazywa siÄ™ NICI ANTYSENSOWN lub niciÄ… matrycowÄ…. Stanowi ona matrycÄ™, z której zasadami rybonukleotydy tworzÄ… pary w trakcie syntezy RNA INICJACJA " Polimeraza RNA wiąże siÄ™ z dsDNA i inicjuje transkrypcjÄ™ w miejscu zwanym PROMOTOROWYM " Promotory- sÄ… to sekwencje DNA, które znajdujÄ… siÄ™ poczÄ…tku genu, od strony 5 , przed regionem kodujÄ…cym. " W sekwencji promotorów różnych genów wystÄ™pujÄ… czÄ™sto sekwencje zachowawcze. Krótkie sekwencje zachowawcze w promotorach sÄ… miejscami wiÄ…zaÅ„ polimerazy lub innego biaÅ‚ka wiążącego siÄ™ z DNA w celu inicjacji lub regulacji transkrypcji. " Aby matrycowa nić mogÅ‚a brać udziaÅ‚ w parowaniu zasad, DNA musi ulec lokalnemu rozpleceniu. " Rozplatanie zaczyna siÄ™ w miejscu promotorowym, z którym wiąże siÄ™ polimeraza RNA. " NastÄ™pnie polimeraza inicjuje syntezÄ™ nici RNA w MIEJSCU STARTU (miejsce inicjacji). Oznacza siÄ™ je w sekwencji genu jako pozycjÄ™ +1. ELONGACJA " Polimeraza RNA wiąże rybonukleotydy z koÅ„cem 3 tworzÄ…cego siÄ™ Å‚aÅ„cucha RNA. " AaÅ„cuch powstaje w kierunkach 5 3 . " W trakcie tego procesu enzym przesuwa siÄ™ wzdÅ‚uż antysensownej nici DNA w kierunku 3 5 . " W trakcie przesuwania siÄ™ enzymu, DNA ulega miejscowemu rozpleceniu. " Za polimerazÄ… tworzy siÄ™ ponownie struktura helisy. TERMINACJA " Dysocjacja kompleksu transkrypcyjnego i zakoÅ„czenie syntezy RNA " Odbywa siÄ™ w MIEJSCU TERMINACYJNYM " Sekwencje te czÄ™sto zawierajÄ… regiony wzglÄ™dem siebie komplementarne, które mogÄ… tworzyć w RNA strukturÄ™ zwanÄ… SPINKA DO WAOSÓW. Powoduje ona zatrzymanie siÄ™ transkrypcji. " Jeden z najwiÄ™kszych enzymów w komórce bakterii " SkÅ‚ada siÄ™ z co najmniej 5 podjednostek. " W holoenzymie znajdujÄ… siÄ™ 2 " Do inicjacji transkrypcji potrzebny jest caÅ‚y enzym, ale do elongacji nie jest potrzebny czynnik sigma, dlatego jest on uwalniany z kompleksu transkrypcyjnego po inicjacji " Reszta enzymu RDZEC ENZYMU przemieszcza siÄ™ wzdÅ‚uż DNA. Ma strukturÄ™ 2 . PODJEDNOSTKA ALFA " Jest odpowiedzialna za montaż rdzenia polimerazy. " W rdzeniu polimerazy RNA znajdujÄ… siÄ™ dwie podjednostki alfa " Podjednostka alfa jest kodowana przez gen rpoA PODJEDNOSTKA BETA " Jest odpowiedzialna za dostawianie substratów w trakcie trwania procesu transkrypcji, czyli trifosforanów rybonukleozydów. (ATP, GTP, UTP, CTP) " Podjednostka beta ma dwie domeny odpowiedzialne za inicjacjÄ™ transkrypcji i elongacjÄ™ PODJEDNOSTKA BETA PRIM " Odpowiedzialna za zwiÄ…zanie rdzenia z promotorem. " Podjednostka ta kodowana jest przez gen rpoC " Wiąże dwa jony Zn2+. " Z podjednostkÄ… tÄ… wiąże siÄ™ polianion- HEPARYNA " Heparyna inhibuje transkrypcjÄ™ i współzawodniczy z DNA o miejsce wiÄ…zania Autor: Marta Hetman " Podjednostka ta odpowiedzialna jest za wiÄ…zanie polimerazy z matrycÄ… DNA CZYNNIK SIGMA " Podjednostka sigma rozpoznaje sekwencjÄ™ -35 i caÅ‚y holoenzym siÄ™ przesuwa w miejsce startu. " Jest odpowiedzialny za rozpoznanie promotora " Nie jest konieczny do elongacji. " Sigma jest doczepiona do holoenzymu do momentu, gdy zsyntetyzuje ok. 8-9 pierwszych nukleotydów. Oddysocjowuje siÄ™ i szuka kolejnego rdzenia. I koÅ„czy siÄ™ inicjacja. PROMOTOR o Zawiera krótkie odcinki zachowawcze o Ma dÅ‚ugość okoÅ‚o 40pz o Ma sekwencje -35 (TTGACA) i -10 (6pz sekwencja TATAAT) o Minusy i cyfry, bo jest to powyżej miejsca startu +1. o -10 kaseta PRIBNOVA. o *topnienie DNA- rozrywanie wiÄ…zaÅ„ wodorowych. Tworzy siÄ™ BBEL TRANSKRYPCYJNY. PoczÄ…tek transkrypcji to wytworzenie wiÄ…zania miÄ™dzy DNA a polimerazÄ… RNA. ZwiÄ…zanie enzymu zachodzi na promotorze. Transkrypcja zachodzi na poziomie zasad odpowiadajÄ…cej pozycji +1. KOMPLEKS BIAAKOWY DLA POLIMERAZY II. Czynniki transkrypcyjne dla polimerazy II. MuszÄ… siÄ™ one przyÅ‚Ä…czyć do kasety TATA. " TF II D TBP (czynnik wiążący DNA) + TAF II (czynniki towarzyszÄ…ce biaÅ‚ku TBP) " TF II A " TF II B " PrzyÅ‚Ä…cza siÄ™ polimeraza II " TF II F " TF II E " TF II H odpowiedzialny za fosforylacjÄ™ (uaktywnienie) polimerazy. Aby polimeraza zadziaÅ‚aÅ‚a to musi ulec fosforylacji. " TF II J " Wymienione w kolejnoÅ›ci przyÅ‚Ä…czania do promotora. " Promotor- jest w nim kaseta TATA miÄ™dzy innymi. Sekwencja TATA jest na ok. -25-30 par zasad powyżej miejsca startu. " Sekwencja CCAAT w pozycji -80. WystÄ™puje czasem. Ledwo po zaczÄ™ciu transkrypcji przyÅ‚Ä…czana jest do koÅ„ca 5 transkryptu czapeczka, jako ochrona przed nukleazami, które sÄ… w jÄ…drze komórkowym. Jest zbudowana z jednego nukleotydu 7mG (7-metyloguanozyna). PrzyÅ‚Ä…czana jest wiÄ…zaniem fosfodiestrowymi w specyficzny sposób wiÄ…zaniem 5 -5 . Guanylilo-transferaza- przyczepia czapeczkÄ™ do koÅ„ca 5 wiÄ…zaniem fosfodiestrowymi 5 -5 . Do koÅ„ca 3 doÅ‚Ä…cza siÄ™ ogonek poliA. PrzyÅ‚Ä…cza siÄ™ tutaj dużo A (od 150 do 300). Kiedy rozpoznawane jest specyficzne miejsce ciÄ™cia odcinany jest koniec 3 i dostawiany jest ogonek poliA. WystÄ™puje polimeraza poliA. SPLICING- na koÅ„cach intronów znajdujÄ… siÄ™ sekwencje dwunukleotydowe- sekwencje zgodne. Każdy intron ma swój koniec 5 i 3 . Umożliwia to precyzyjne wycinanie intronów z preRNA. SnRNA bierze udziaÅ‚ w splicingu. Jak siÄ™ wycina intron, to zawija on siÄ™ w lasso (dociÄ…gana jest druga część- egzon i kiedy lasso jest wycinane, to egzony sÄ… blisko siebie i sÄ… od razu Å‚Ä…czone). Alternatywny splicing- w zależnoÅ›ci od zapotrzebowania organizmu. RNA może ulegać metylacji na różne sposoby. Powoduje to wyciszanie pewnych miejsc. Unieczynnia je. Metylacji ulegajÄ… zasady cytozynowe w Mrna. Jak już jest Å‚adne mRrna z czapeczkÄ… i bez intronów, to jest ono transportowane do cytoplazmy, bo tam czekajÄ… na niego rybosomu. WIZANIE PROMOTORA " RdzeÅ„ polimerazy RNA tworzy z DNA LUyNE POACZENIA. " Kiedy czynnik sigma doÅ‚Ä…cza do rdzenia enzymu zmieniajÄ…c go w holoenzym, powinowactwo do niespecyficznych miejsc DNA zmniejsza siÄ™. " U E. coli holoenzymu odszukuje promotory i wiąże siÄ™ z nimi bardzo szybko. Proces ten polega na przesuwaniu siÄ™ polimerazy wzdÅ‚uż DNA aż do napotkania sekwencji promotorowej. " W miejscu promotorowym polimeraza rozpoznaje dwuniciowe sekwencje DNA -35 i -10. ROZPLECENIE DNA " DNA jest rozplÄ…tywane przez polimerazÄ™ " Ujemne superzwiniÄ™cie wzmaga transkrypcjÄ™ wielu genów, ponieważ uÅ‚atwia polimerazie rozplecenie DNA " PoczÄ…tkowe rozplecenie DNA prowadzi do utworzenia OTWARTEGO KOMPLEKSU z polimerazÄ…. Proces ten nazywa siÄ™ Å›cisÅ‚ym wiÄ…zaniem. INICJACJA SYNTEZY AACCUCHA RNA " Prawie wszystkie miejsca startu syntezy Å‚aÅ„cucha RNA zawierajÄ… resztÄ™ purynowÄ… Autor: Marta Hetman " Synteza RNA zachodzi bez startera " Synteza Å‚aÅ„cucha zaczyna siÄ™ od GTP lub ATP. " Polimeraza wbudowuje dwa pierwsze nukleotydy i tworzy miÄ™dzy nimi wiÄ…zanie fosfodiestrowe " Pierwsze 9 nukleotydów zostaje poÅ‚Ä…czonych bez przesuwania siÄ™ enzymu wzdÅ‚uż DNA ELONGACJA AACCUCHA RNA " Po udanej inicjacji enzym uwalnia czynnik sigma i tworzy potrójny kompleks polimeraza-DNA-powstajÄ…cy RNA " Polimeraza przesuwa siÄ™ wzdÅ‚uż DNA- UWOLNIENIE PROMOTORA, pozwalajÄ…c na ponownÄ… inicjacjÄ™ transkrypcji z tego samego promotora przez nastÄ™pnÄ… czÄ…steczkÄ™ polimerazy RNA " Region rozplecionego DNA- BBEL TRANSKRYPCYJNY przesuwa siÄ™ z polimerazÄ… wzdÅ‚uż DNA. " Polimeraza rozrywa wiÄ…zania wodorowe. Nie ma innego enzymu. " Polimeraza rozplata DNA przed bÄ…blem transkrypcyjnym i splata tuż za nim. " Helisa RNA-DNA musi również obracać siÄ™ za każdym razem po dodaniu kolejnego nukleotydu do Å‚aÅ„cucha RNA. " U pro nie ma jÄ…dra, wiÄ™c w momencie, kiedy zostanie zsyntezowany jakiÅ› fragment RNA to od razu siÄ™ przyÅ‚Ä…cza rybosom. TERMINACJA " Polimeraza RNA zostaje zwiÄ…zana z DNA i kontynuuje transkrypcjÄ™ aż dotrze do sekwencji terminacyjnej (sygnaÅ‚ stop) " Najczęściej wystÄ™pujÄ…cym sygnaÅ‚em stop jest struktura spinki do wÅ‚osów. " Struktura ramienia jest bardzo bogata w pary C-G, co zwiÄ™ksza stabilność parowania zasad " Taka struktura poprzedza czÄ™sto sekwencjÄ™ czterech lub wiÄ™cej reszt U " Każdy gen koÅ„czy siÄ™ sekwencjÄ… terminatora. " Sekwencja DNA zawierajÄ…ca regiony wzglÄ™dem siebie komplementarne, dlatego w wyprodukowanym RNA te elementy komplementarne sÄ… widoczne i one siÄ™ poÅ‚Ä…czÄ… i może siÄ™ tworzyć spinka do wÅ‚osów. " Spinka jest bogata w cytozynÄ™ i guaninÄ™. SÄ… do siebie komplementarne. " Sekwencja DNA, z której po transkrypcji powstaje spinka do wÅ‚osów. 5 CCCGGCG NNNNN GGGCCGC 3 " Palindrom- sekwencja w DNA posiadajÄ…ca rotacyjnÄ… oÅ› symetrii, która czytana od przeciwlegÅ‚ych koÅ„ców (po niciach 5 ) daje to samo. TRANSKRYPCJA RHO-NIEZALEÅ»NA " Rodzaj transkrypcji, gdzie sÄ… sekwencje palindromowe w DNA i tworzÄ… siÄ™ struktury spinki do wÅ‚osów. " Nie wymaga biaÅ‚ka rho. " Za spinkÄ… do wÅ‚osów musi być kilka uracyli (min. 4). " Uracyle umożliwiajÄ… Å‚atwe zerwanie wiÄ…zaÅ„ wodorowych i uwolnienie transkryptu. " Ta spinka, która powstaje powoduje zmianÄ™ konformacji przestrzennej polimerazy i przestaje ona dziaÅ‚ać i koÅ„czy siÄ™ transkrypcja. TERMINACJA ZALEÅ»NA OD RHO " Drugi sposób zakoÅ„czenia transkrypcji. Wymagany jest udziaÅ‚ biaÅ‚ka rho. " W terminatorach rho zależnych może być spinka, ale nie musi być. Na pewno nie ma sekwencji U. SÄ… niepotrzebne, bo oddysocjowanie jest spowodowane biaÅ‚kiem rho. " BiaÅ‚ko rho siÄ™ przyczepia do specyficznego miejsca na RNA. " BiaÅ‚ko rho przesuwa siÄ™ w kierunku 3 po transkrypcie, czyli w kierunku polimerazy. goni polimerazÄ™ i jak jÄ… zÅ‚apie to zmienia jej konformacjÄ™ przestrzenna i przestaje ona dziaÅ‚ać, w zwiÄ…zku z tym koÅ„czy siÄ™ transkrypcja. EUKARIOTYCZNE POLIMERAZY RNA " U Eukaryota za transkrypcjÄ™ różnych klas genów odpowiadajÄ… trzy polimerazy RNA. POLIMERAZA RNA I (RNA POL 1) " Transkrybuje wiÄ™kszość genów rRNA. " Znajduje siÄ™ w jÄ…derku " Syntetyzuje pre-rRNA 28S, 18S, 5,8S POLIMERAZA RNA II (RNA POL II) " Transkrybuje wszystkie geny kodujÄ…ce biaÅ‚ka i niektóre geny maÅ‚ych jÄ…drowych RNA (snRNA) " Znajduje siÄ™ w nukleoplazmie " Syntezuje pre-mRNA i snRNA (maÅ‚e jÄ…drowe) POLIMERAZA RNA III (RNA POL III) " Transkrybuje geny: o tRNA o 5S rRNA o snRNA " Znajduje siÄ™ w nukleoplazmie PODJEDNOSTKI POLIMERAZ RNA " Wszystkie trzy polimerazy sÄ… dużymi enzymami zawierajÄ…cymi 12 lub wiÄ™cej podjednostek Autor: Marta Hetman " Wszystkie polimerazy eukariotyczne majÄ… podjednostki wskazujÄ…ce homologiÄ™ do podjednostek zawartych w rdzeniu polimerazy RNA 2 DOMENA CTD POLIMERAZY RNA II " Koniec karboksylowy RNA Pol II zawiera ciÄ…g 7 aminokwasów " Ten heptapeptyd ma nastÄ™pujÄ…cÄ… sekwencjÄ™ Tyr- Ser- Pro- The- Ser- Pro- Ser i znany jest pod nazwÄ… KARBOKSYLOWEJ DOMENY TERMINALNEJ CTD " Powtórzenia te sÄ… istotne dla funkcji życiowych " RNA Pol II katalizuje transkrypcjÄ™ wszystkich genów kodujÄ…cych biaÅ‚ka INTERAKCJA KODON-ANTYKODON " ANTYKODON tRNA oddziaÅ‚uje z KODONEM mRNA, gdy oba zbliżajÄ… siÄ™ do siebie w szczelinie rybosomu. " UÅ‚ożenie oddziaÅ‚ujÄ…cych nici RNA jest antyrównolegle. MIEJSCA WIÅ»CE RYBOSOM " W prokariotycznym mRNA jest to zachowawcza sekwencja leżąca 8-13 nukleotydów powyżej pierwszego kodonu, który ulega translacji. " Jest to sekwencja bogata w puryny, zawierajÄ…ca zwykle caÅ‚Ä… lub część sekwencji 5 -AGGAGG-3 . " Nazwano jÄ… MIEJSCEM WIÅ»CYM RYBOSOM lub SEKWENCJ SHINE-DALGARNO POLISOMY " POLISOM- kompleks wielu rybosomów znajdujÄ…cych siÄ™ na jednym mRNA. INICJATOROWY tRNA " Pierwszym aminokwasem wÅ‚Ä…czonym do biaÅ‚ka jest metionina o U prokariotów metionina jest zmodyfikowana do N-formylometioniny o Metionina jest przyÅ‚Ä…czana do dwóch tRNA przez syntetazÄ™ metionylo-tRNA " Mechanizm syntezy biaÅ‚ka można podzielić na trzy etapy o INICIACJ- organizowanie siÄ™ kompleksu rybosom-mRNA o ELONGACJ- powtarzalne cykle dodawania aminokwasów o TERMINACJ- uwolnienie Å‚aÅ„cucha polipeptydowego " Czynniki inicjujÄ…ce i elongacyjne u PROKARYOTA sÄ… oznaczane w skrócie IF i EF " Czynniki inicjujÄ…ce i elongacyjne u EUKARYOTA sÄ… oznaczane w skrócie eIF i Eef INICJACJA " Jest to zorganizowanie siÄ™ kompletnego rybosomu na czÄ…steczce mRNA we wÅ‚aÅ›ciwym punkcie startu KODONIE INICJATOROWYM " KOMPONENTY ZAANGAÅ»OWANE S TO: o MaÅ‚a i duża podjednostka rybosomu o mRNA o inicjatorowy aminoacylo-tRNA o trzy czynniki inicjujÄ…ce IF1, IF2, IF3 o GTP 1. PrzyÅ‚Ä…czajÄ… siÄ™ do maÅ‚ej podjednostki rybosomu 30S, hamujÄ…c tym samym przedwczesne doÅ‚Ä…czenie siÄ™ dużej podjednostki do maÅ‚ej. ZapobiegajÄ… formowaniu siÄ™ nieaktywnym rybosomów. 2. - tworzy kompleks z GTP i wiąże siÄ™ do maÅ‚ej podjednostki. Umożliwia wiÄ…zanie inicjatorowego metionylo-tRNA. Jest sygnaÅ‚em, do przyÅ‚Ä…czenia siÄ™ jednostki mRNA. MaÅ‚a podjednostka rybosomu rozpoznaje odpowiednie miejsce w czÄ…steczce mRNA. 3. Å» , miejsce u pro, do którego wiąże siÄ™ rybosom maÅ‚Ä… podjednostkÄ…. 6 nukleotydowa sekwencja poprzedzajÄ…ca kodon startowy AUG. 4. Rybosom siÄ™ przyczepia, a czynniki szybko oddysocjujÄ… i w miÄ™dzyczasie przyÅ‚Ä…cza siÄ™ tRNA z pierwszym aminokwasem i powstaje pierwsze amino-acylo-trna. 5. U pro pierwszym aminokwasem jest formylo-metionylo-trna. U eukaryota jest to metionylo-trna. Nie mamy enzymów formylujÄ…cych. Grupa formylowa nie jest doczepiana. 6. Uwalniany jest ponieważ, nie dopuszcza on do poÅ‚Ä…czenia siÄ™ podjednostek. PowstaÅ‚y kompleks to KOMPLEKS INICJUJCY 30S. 7. Z powstaÅ‚ym kompleksem 30S wiąże siÄ™ podjednostka 50S, co uwalnia IF1 i IF2 i zużywa energiÄ™ pochodzÄ…cÄ… z hydrolizy GTP. Powstaje KOMPLEKS INICJUJCY 70S. " Kompletny rybosom ma dwa miejsca wiążące tRNA. Nazwano je miejscami: o A (MIEJSCE AMINOACETYLOWE) WiÄ…zane sÄ… czÄ…steczki aminoacetylowe-tRNA Wszystkie pozostaÅ‚e tRNA o P (MIEJSCE PEPTYDOWE) Znajduje siÄ™ w nim peptydylo-tRNA gotowy do wydÅ‚użania o resztÄ™ jednego aminokwasu, zwiÄ…zanego z tRNA w miejscu A Autor: Marta Hetman " Głównym rezultatem inicjacji jest umieszczenie inicjatorowego tRNA w miejscu P. jest to jedyny tRNA, który może tego dokonać, gdyż wszystkie pozostaÅ‚e muszÄ… wchodzić do rybosomu w miejscu A. ELONGACJA " Rozpoczyna siÄ™, gdy kolejne amino-acylo-trna przyÅ‚Ä…czy siÄ™ do miejsca A. " Wraz z uformowaniem KOMPLEKSU 70S rozpoczyna siÄ™ CYKL ELONGACYJNY. " Dzielimy ten proces na 3 etapy: o DOSTARCZENIE AMINOACYLO-tRNA Aby dostarczyć aminoacylo-tRNA do miejsca A rybosomu wymagany jest udziaÅ‚ EF-Tu oraz energia pochodzÄ…ca z hydrolizy GTP. Uwolniony kompleks EF-Tu-GDP jest regenerowany przez EF-Ts. EF-Ts usuwa GDP z kompleksu EF-Tu-GDP, by nastÄ™pnie zostać usuniÄ™tym przez GTP Powstaje kompleks EF-Tu-GTP, który znowu jest zdolny do wiÄ…zania aminoacylo-tRNA i dostarczenia go do rybosomu. o TWORZENIE WIZAC PEPTYDOWYCH Po dostarczeniu aminoacylo-tRNA, miejsca A i P sÄ… zajÄ™te i oba aminokwasy znajdujÄ… siÄ™ blisko siebie. PEPTYDYLOTRANSFERAZA może utworzyć wiÄ…zanie peptydowe miÄ™dzy tymi dwoma aminokwasami bez dostarczania dodatkowej energii o TRANSLOKACJA Kompleks EF-G (TRANSLOKAZA) i GTP wiąże siÄ™ do rybosomu. NastÄ™pnie deacylowany tRNA jest usuwany z miejsca P. wymagany jest nakÅ‚ad energii. Peptydylo-tRNA jest usuwany z miejsca A do P. mRNA przesuwa siÄ™ o jeden kodon w stosunku do rybosomu. GDP oraz EF-G sÄ… uwalniane. Nowy kodon znajduje siÄ™ w wolnym miejscu A. " Podczas elongacji dziaÅ‚ajÄ… trzy czynniki elongacyjne o EF-Tu dziaÅ‚a w poÅ‚Ä…czeniu z GTP. Przynosi amino-acylo-trna do miejsca A. nastÄ™pnie uwalniana jest energia z GTP i powstaje GDP. o EF-Ts regeneruje czynnik EF-Tu. o EF-G jest odpowiedzialny za translokacjÄ™ tRNA. Zawiera translokazÄ™. " Cykl elongacyjny zostanie zakoÅ„czony w momencie pojawienia siÄ™ w miejscu A kodonu terminacyjnego KODONU STOP. TERMINACJA " Kodon stop rozpoznajÄ…cy jest przez czynniki uwalniajÄ…ce RF. " Czynniki uwalniajÄ…ce RF oddziaÅ‚ujÄ… z tymi kodonami i powodujÄ… uwolnienie gotowego już Å‚aÅ„cucha polipeptydowego. " RF1 rozpoznaje kodony UAA oraz UAG. " RF2 rozpoznaje UAA oraz UGA. " RF3 pomaga w przeprowadzeniu reakcji RF1 lub RF2. " AaÅ„cuch zostaje przeniesiony przez peptydylotransferazÄ™ na czÄ…steczkÄ™ wody, aby dokoÅ„czyÅ‚o siÄ™ tam wiÄ…zanie peptydowe. " Translokaza powoduje uwolnienie Å‚aÅ„cucha. PrzyÅ‚Ä…cza siÄ™ do maÅ‚ej podjednostki czynniki IF3 i powoduje, że kompleks siÄ™ rozpada i nie może siÄ™ przyÅ‚Ä…czyć duża podjednostka i koÅ„czy siÄ™ translacja. " EF-G wraz z czynnikiem uwalniajÄ…cym rybosomy powodujÄ… dysocjacjÄ™ rybosomu na podjednostki. " NastÄ™pnie IF3 może ponownie wiÄ…zać siÄ™ do maÅ‚ej podjednostki, by zapobiec powstaniu nieaktywnych rybosomów 70S. INFORMACJE OGÓLNE " Odnalezienie wÅ‚aÅ›ciwego kodonu start przebiega na drodze SKANINGOWANIA MRNA, gdyż eukariotyczny mRNA nie ma sekwencji wiążących rybosom. " Pierwszym aminokwasem jest metionylo-trna SKANING " Brak w eukariotycznym mRNA sekwencji Shine-Dalgarno, mechanizm selekcji kodonu start jest inny. " Podjednostka 40S zawierajÄ…ca przyÅ‚Ä…czony inicjatorowy tRNA wiąże siÄ™ do koÅ„ca 5 mRNA i skanuje mRNA tak dÅ‚ugo aż znajdzie wÅ‚aÅ›ciwy kodon AUG. " Musi siÄ™ on znajdować we wÅ‚aÅ›ciwym otoczeniu KONTEKÅšCIE SEKWENCYJNYM 5 -CCRCCAUGG-3 , gdzie R oznacza purynÄ™. INICJACJA Czynniki biorÄ…ce udziaÅ‚ w syntezie biaÅ‚ka można podzielić na grupy o eIF4B oraz eIF4F " WIÅ»CE SI Z PODJEDNOSTKAMI RYBOSOMOWYMI o eIF4F- kompleks wiążący strukturÄ™ kap. o eIF6 " DOSTARCZAJCE DO RYBOSOMÓW INICJATOROWY o eIF3 tRNA o eIF4C o eIF2 " WIÅ»CE SI Z MRNA o eIF2B o RozpoczynajÄ… strukturÄ™ 5 -kap " USUWAJCE INNE CZYNNIKI o PowodujÄ… stopienie siÄ™ jego struktury o eIF5- uwalnia dwa czynniki, umożliwiajÄ…c drugorzÄ™dowej wiÄ…zanie podjednostki 60S Podczas inicjacji, której punktem wyjÅ›cia sÄ… wolne podjednostki 40S rybosomu oraz czÄ…steczki mRNA zachodzi ciÄ…g zdarzeÅ„ Autor: Marta Hetman 1. czynniki eIF3 oraz eIF4C wiążą siÄ™ do podjednostki 40S. 2. pozwala to na powstanie kompleksu skÅ‚adajÄ…cego siÄ™ z trzech skÅ‚adników a. inicjatorowego RNA b. eIF2 c. GTP 3. Kolejność organizowania siÄ™ rybosomu jest inna niż u prokariotów. Tam inicjatorowy tRNA zostaje zwiÄ…zany z maÅ‚Ä… podjednostkÄ… przed jej zwiÄ…zaniem z mRNA. 4. Zanim kompleks potrójny zwiąże siÄ™ z mRNA, ten ostatni musi siÄ™ zwiÄ…zać z eIF4B i eIF4F i pozbawieniu struktur drugorzÄ™dowych. 5. Gdy kompleks podjednostki 40S zwiąże siÄ™ przez kap z kompleksem mRNA, zostaje uruchomiony proces poszukiwania kodonu AUG w mRNA. 6. Aby mogÅ‚a siÄ™ przyÅ‚Ä…czyć podjednostka 60S, czynniki eIF2 i eIF3 zostajÄ… wyparte przez eIF5. Wymaga to hydrolizy GTP. 7. WiÄ…zanie podjednostki 60S uÅ‚atwia czynnik eIF4C. 8. Formuje siÄ™ KOMPLEKS INICJUJCY 80S TERMINACJA " Jeden czynnik uwalniajÄ…cy eRF, rozpoznaje wszystkie trzy kodony STOP i peÅ‚ni rolÄ™ odpowiedników prokariotycznych RF1 (lub RF2) oraz RF3. " eRF do swojej aktywnoÅ›ci wymaga GTP. CENTROMER " jest to region, w którym Å‚Ä…czÄ… siÄ™ dwie siostrzane chromatydy " jest to miejsce, w którym przyÅ‚Ä…cza siÄ™ wrzeciono mitotyczne " centromery cechujÄ… specyficzne, krótkie sekwencje DNA TELOMERY " fragment chromosomu, zlokalizowany na jego koÅ„cu, który zabezpiecza go przed uszkodzeniem podczas kopiowania. " Telomer skraca siÄ™ podczas każdego podziaÅ‚u komórki " Telomer to element strukturalny chromosomu zapewniajÄ…cy mu stabilność. " Telomer nie zawiera żadnych genów i w konsekwencji nie koduje żadnych biaÅ‚ek. " Sekwencja skÅ‚adajÄ…ca siÄ™ na telomer czÅ‚owieka jest niezmienna, powtarzalna 5 -TTAGGG-3 " KoÅ„ce liniowego, chromosomowego DNA przed degradacjÄ… i stopniowym skracaniem sÄ… zabezpieczone przez telomerazy HETEROCHROMATYNA " Jest najbardziej rozproszonym regionem chromosomu " Jest częściÄ… chromatyny w interfazie interfazowego. " Jest skondensowana " SkÅ‚ada siÄ™ z obszarów nieaktywynych, wystÄ™pujÄ…cych w " Jest transkrypcyjnie nieaktywna postaci włókien 30nm oraz regionów aktywnie transkrybowanych " Pojedyncze nukleosomy mogÄ… być zastÄ™powane przez biaÅ‚ka inicjujÄ…ce transkrypcjÄ™ EUCHROMATYNA EKSPRESJA GENÓW PROKARIOTYCZNYCH " U pro POLIMERAZA RNA transkrybuje gen poczynajÄ…c od PROMOTORA (sekwencja DNA okreÅ›lajÄ…ca start transkrypcji) a koÅ„czÄ…c na sekwencji TERMINATORA. " PowstajÄ…cy informacyjny RNA może zawierać regiony kodujÄ…ce jedno lub kilka biaÅ‚ek (RNA POLICISTRONOWY). " Region kodujÄ…cy DNA nazywany jest operonem. " Regiony kodujÄ…ce informacyjnego RNA ulegajÄ… translacji na biaÅ‚ka przez rybosomy. " Rybosomy wiążą informacyjny RNA w RBS i tÅ‚umaczÄ… informacjÄ™ w nim zawartÄ… na sekwencjÄ™ aminokwasów, zaczynajÄ…c kodonu inicjatorowego, a koÅ„czÄ…c na kodonie stop. W tym procesie wykorzystywane sÄ… transportujÄ…ce RNA. " SÄ… to maÅ‚e czÄ…steczki zbudowane w strukturze liniowej z 74-95 nukleotydów. " Wszystkie czÄ…steczki tRNA charakteryzujÄ… siÄ™ wystÄ™powaniem zmodyfikowanych zasad azotowych. " Jego zadaniem jest przyÅ‚Ä…czanie wolnych aminokwasów w cytoplazmie i transportowanie ich do rybosomów, gdzie w trakcie procesu translacji zostajÄ… wÅ‚Ä…czone do Å‚aÅ„cucha polipeptydowego. " tRNA cechuje wysoka specyficzność w stosunku do aminokwasów. " CzÄ…steczki tRNA wystÄ™pujÄ… w komórkach w stanie wolnym bÄ…dz też zwiÄ…zane ze specyficznym aminokwasem. Kompleks tRNA- aminokwas nosi nazwÄ™ aminoacylo-tRNA. BUDOWA " Wzór strukturalny tRNA przyjmuje ksztaÅ‚t czterolistnej koniczyny w którym można wyróżnić 4 ramiona: o PÄ™tla dihydrouracylowa DHU po stronie 5 . Struktura spinki do wÅ‚osów z dihydroksyuracylem. OkreÅ›la, jaki aminokwas przyÅ‚Ä…czy siÄ™ do danego tRNA. o Ramie akceptorowe- dziÄ™ki sekwencji 5 -CCA-3 powoduje, że caÅ‚y tRNA jest aktywny i może siÄ™ przyÅ‚Ä…czyć aminokwas. Enzymy przyczepiajÄ…ce aminokwas do tRNA- SYNTETAZY AMINOACYLO-tRNA. Proces przyÅ‚Ä…czania to aminoacylacja. Autor: Marta Hetman o RamiÄ™ zmienne o PÄ™tla TÈc - zbudowana z ramienia oraz pÄ™tli, w której wystÄ™puje charakterystyczny ukÅ‚ad zasad: rybotymidyna (T), pseudourydyna (¨) oraz cytozyna (C). RamiÄ™ sÅ‚uży do Å‚Ä…czenia siÄ™ z rybosomem i umocowania tRNA na matrycy. o PÄ™tla antykodonowa zawiera 7 nukleotydów. Trzy Å›rodkowe tworzÄ… antykodon. Odpowiedzialna za rozpoznanie i zwiÄ…zanie z kodonem w mRNA. REGUAA TOLERANCJI CRICKA- hipoteza wooble a. PomiÄ™dzy 3 pozycjÄ… kodonu a 1 pozycjÄ… antykodonu. ZachodzÄ…ce w procesie translacji dopasowanie kodonu w mRNA z odpowiadajÄ…cym mu antykodonem w tRNA nie zawsze musi być idealne. Zgodnie z zasadÄ… tolerancji zawsze musi być zachowana jedynie zgodność pomiÄ™dzy dwoma pierwszymi nukleotydami kodonu i antykodonu. Na ostatniej pozycji kodonu dopuszczalne jest czasami wiÄ…zanie tRNA przez nukleotyd niekomplementarny. Na przykÅ‚ad zarówno adenina, jak i cytozyna na trzeciej pozycji kodonu mogÄ… tworzyć parÄ™ z uracylem w antykodonie. Tak wiÄ™c ta sama czÄ…steczka tRNA, poÅ‚Ä…czonego z aminokwasem, czyli tworzÄ…cego aminoacylo-tRNA może przyÅ‚Ä…czać siÄ™ do kilku kodonów, choć zawiera tylko jeden antykodon. ROLA W TRANSLACJI o Podczas biosyntezy biaÅ‚ka sÅ‚uży do transportu odpowiednich aminokwasów i wstawiania ich w odpowiednie miejsca na rybosomach. o peÅ‚niÄ… rolÄ™ przekaznika miÄ™dzy sekwencjÄ… rybonukleotydowÄ… mRNA, a sekwencjÄ… aminokwasów w polipeptydzie o rozpoznajÄ… kodon na mRNA, dziÄ™ki czemu mogÄ… dostarczyć odpowiedni aminokwas mRNA- sÅ‚uży za matrycÄ™, na której budowane sÄ… biaÅ‚ka. " CHROMATYDA- jest to połówka chromosomu. Buduje ramiona chromosomu. " CENTROMER- miejsce poÅ‚Ä…czenia dwóch chromatyd siostrzanych oraz przyÅ‚Ä…czenia wrzeciona kariokinetycznego. " PRZEWÅ»ENIE PIERWOTNE- odcinek heterochromatyny wokół centromeru. " PRZEWÅ»ENIE WTÓRNE- sekwencja DNA, która sÅ‚uży jako organizator jÄ…derkotwórczy do syntezy rRNA " SATELITA (TRABANT) kolejny odcinek heterochromatyny. " METACENTRYCZNY- centromer umieszczony w poÅ‚owie dÅ‚ugoÅ›ci chromosomu. " SUBMETACENTRYCZNY- centromer dzieli ramiona chromosomu na odcinki nierównej dÅ‚ugoÅ›ci. " AKROCENTRYCZNY- centromer poÅ‚Ä…czony tuż przy jednym z koÅ„ców ramion chromosomu. " TELOCENTRYCZNY- centromer umieszczony na koÅ„cu ramion chromosomu. " Jest to relacja miÄ™dzy sekwencjÄ… 4 zasad w kwasach nukleinowych a sekwencjÄ… 20 aminokwasów w biaÅ‚ku " Kod jest TRÓJKOWY - trzy nukleotydy kodujÄ… jeden aminokwas. " Mamy 20 aminokwasów, a 64 tryplety. Dlatego wiÄ™kszość aminokwasów jest kodowana przez wiÄ™cej niż jeden tryplet. Kod jest zatem ZDEGENEROWANY- wieloznaczny. Spowodowane tym, że 18 z 20 aminokwasów kodowanych jest przez wiÄ™cej niż jeden kodon, zwanych wtedy KODONAMI SYNONIMICZNYMI. Tylko metionina i tryptofan majÄ… po jednym kodonie. " JeÅ›li w drugiej pozycji znajduje siÄ™ pirymidyna, to tryplet koduje aminokwas hydrofilowy. " JeÅ›li w drugiej pozycji znajduje siÄ™ puryna, to tryplet koduje aminokwas polarny. " Od ustalonego punktu startu każdy tryplet w rejonie kodujÄ…cym mRNA reprezentuje kodon rozpoznawany przez komplementarny tryplet- ANTYKODON, który znajduje siÄ™ w obrÄ™bie Trna " JEDNOZNACZNY- każdy kodon koduje wyÅ‚Ä…cznie jeden aminokwas. " NIEZACHODZCY- Pojedynczy nukleotyd wchodzi w skÅ‚ad wyÅ‚Ä…cznie jednego okreÅ›lonego kodonu. " BEZPRZECINKOWY- MiÄ™dzy kodonami nie ma żadnych przerw. " UNIWERSALNY WPAYW MUTACJI " NajczÄ™stszym typem mutacji jest TRANZYCJA o Puryna zmienia siÄ™ w drugi rodzaj puryny o Pirymidyna zmienia siÄ™ w drugi rodzaj pirymidyny " WystÄ™pujÄ… również TRANSWERSJE o Pirymidyna zamienia siÄ™ na purynÄ™ o Puryna zamienia siÄ™ na pirymidynÄ™ UNIWERSALNOŚĆ " Uważa siÄ™, że kod genetyczny jest taki sam we wszystkich organizmach " Obecnie wiadomo również, że niektóre organizmy jednokomórkowe używajÄ… kodu genetycznego, który wykazuje odstÄ™pstwa od kodu uniwersalnego " wystÄ™pujÄ… inne kodony charakterystyczne, np.: o w mitochondriach AGA i AGG to kodony STOP, a AUA koduje metioninÄ™ o u niektórych pierwotniaków UAA i UGA nie sÄ… kodonami STOP o za start u prokaryota odpowiada GUG, UUG o zachodzenie na siebie kodonów u bakteriofagów Autor: Marta Hetman o w mitochondrium DNA ssaków UGA nie jest sygnaÅ‚em stop. Koduje tryptofan. Natomiast AGA jest kodonem stop. ORF " W DNA wystÄ™pujÄ… grupy przylegajÄ…cych do siebie kodonów, które zaczynajÄ… siÄ™ kodonem start ATG, a koÅ„czÄ… siÄ™ kodonem stop TGA, TAA, TAG. Takie sekwencje nukleotydowe nazywamy OTWARTYMI RAMKI ODCZYTU lub ORF " JeÅ›li wiemy, że konkretna ORF koduje biaÅ‚ko, to mówimy o tzw. Rejonie kodujÄ…cym. StÄ…d wniosek, że jakakolwiek ORF jest przypuszczalnym rejonem kodujÄ…cym. OPERONY wystÄ™pujÄ… u bakterii. Jest to region w genomie, który posiada geny kodujÄ…ce odpowiednie biaÅ‚ka. WystÄ™puje też region regulatorowy, który wszystkim steruje. Operony sÅ‚użą do reagowania na zmiany Å›rodowiska u bakterii. Zmiany najczęściej dotyczÄ… jedzenia. Bakterie oszczÄ™dzajÄ… energiÄ™, dziÄ™ki operonowi. Jest to bardzo szybki sposób reagowania. o GENY STRUKTURY o ELEMENTY KONTROLNE- takie jak sekwencja operatorowa. Jest to sekwencja DNA regulujÄ…cÄ… transkrypcjÄ™ genów struktury. o GEN REGULATOROWY- jego produkt (np. represor) rozpoznaje elementy kontrolne. Represor wiąże siÄ™ z sekwencjÄ… operatora. SÄ… dwa typy operonów: " Indukowany- przeważnie kataboliczny. Dotyczy rozpadów czÄ…steczki, np. laktozy. Kataboliczny operon. Jak siÄ™ coÅ› pojawi w Å›rodowisku, co siÄ™ da zużyć jako zródÅ‚o wÄ™gla i energii, to bakteria wÅ‚Ä…cza sobie operon. WÅ‚Ä…cza siÄ™ tylko i wyÅ‚Ä…cznie wtedy, gdy laktoza bÄ™dzie jedynym zródÅ‚em wÄ™gla. Najpierw bÄ™dzie zużyta glukoza, gdyż ona obniża stężenie cAMP który jest niezbÄ™dny do aktywacji biaÅ‚ka, które pozwoli nam wÅ‚Ä…czyć operon laktozowy, gdy siÄ™ skoÅ„czy glukoza. Jeżeli laktoza jest jedynym dopuszczalnym zródÅ‚em wÄ™gla i energii, to bakteria wÅ‚Ä…cza operon i produkuje enzymy, które posÅ‚użą do zużycia laktozy. JeÅ›li jej nie ma, to po co produkować enzymy. Glukoza jest monosacharydem. cAMP dziÄ™ki niemu jest blokowane wÅ‚Ä…czanie operonu laktozowego. Nie pracuje tak dÅ‚ugo, jak jest glukoza. " Hamowany- jest zwiÄ…zany z biosyntezÄ…, np. biosynteza tryptofanu. OPERON LAKTOZOWY E. coli może wykorzystywać laktozÄ™ jako zródÅ‚o energii i wÄ™gla. Enzymy do tego potrzebne syntezowane sÄ… tylko wówczas, gdy laktoza jest jedynym dostÄ™pnym zródÅ‚em wÄ™gla. Operon laktozowy zÅ‚ożony jest z trzech genów struktury, które stanowiÄ… jednÄ… transkrypcyjnÄ… jednostkÄ™ lacZYA. Zawiera ona promotor . Produktem ekspresji tych genów jest POLICISTRONOWY mRNA " lacZ o Koduje ²-galaktozydazÄ™. Jest to enzym odpowiedzialny za hydrolizÄ™ laktozy do galaktozy i glukozy. " lacY o Koduje permeazÄ™ galaktozydowÄ…. Jest ona odpowiedzialna za transport laktozy przez Å›cianÄ™ komórkowÄ… bakterii. " lacA o Koduje transacetylazÄ™ tiogalaktozydowÄ… Jednostka transkrypcyjna lacZYA ma miejsce operatorowe. " jest usytuowane na odcinku miÄ™dzy zasadami -5 i +21 przy koÅ„cu 5 operonu laktozowego. " wiąże biaÅ‚ko zwane represorem lac, które po zwiÄ…zaniu z operatorem jest silnym inhibitorem transkrypcji. REPRESOR LAC " Represor lac- kodowany przez osoby gen regulatorowy lacI. " Miejsce operatorowe lac zÅ‚ożone jest z 28 par zasad o sekwencji palindromowej " Przy braku laktozy REPRESOR wiąże siÄ™ z OPERATOREM. " Represor i polimeraza RNA mogÄ… siÄ™ wiÄ…zać równoczeÅ›nie z miejscem PROMOTOROWYM LAC i OPERATOREM. " Gdy REPRESOR LAC zwiÄ…zany jest z sekwencjÄ… DNA operatora polimeraza równoczeÅ›nie może siÄ™ zwiÄ…zać siÄ™ z sÄ…siedniÄ… sekwencjÄ… promotorowÄ… PALINDROM " Jest to sekwencja jednakowa zarówno na jednej nici odczytywanej od strony lewej do prawej w kierunki 5 do 3 . Jak i na nici komplementarnej odczytywanej od strony prawej do lewej, w kierunku 5 do 3 . INDUKCJA W nieobecnoÅ›ci induktora REPRESOR LAC ogranicza transkrypcjÄ™ lacZYA do bardzo niskiego poziomu. Po dodaniu do komórek laktozy, poziom permeazy umożliwia pobranie laktozy przez bakteriÄ™, a ²-galaktozydaza katalizuje konwersjÄ™ części laktozy w ALLOLAKTOZ. ALLOLAKTOZA " DziaÅ‚a jak induktor " Wiąże siÄ™ z REPRESOREM LAC " UsuniÄ™cie REPRESORA LAC z miejsca operatorowego pozwala polimerazie zacząć transkrypcjÄ™ genów lacZYA BIAAKO RECEPTOROWE CYKLICZNEGO AMP i REPRESJA KATABOLICZNA Autor: Marta Hetman " W przypadku obecnoÅ›ci w Å›rodowisku bakterii glukozy i laktozy, jako zródÅ‚o wÄ™gla i energii wykorzystuje ona najpierw glukozÄ™. Glukoza zmniejsza stężenie cAMP w komórce, które aktywuje niezbÄ™dne biaÅ‚ko do wÅ‚Ä…czenia operonu laktozowego, kiedy koÅ„czy siÄ™ glukoza. Jeżeli laktoza jest jedynym dopuszczalnym zródÅ‚em wÄ™gla i energii, to bakteria wÅ‚Ä…cza operon i produkuje enzymy, które posÅ‚użą do zużycia laktozy. DziÄ™ki cAMP jest blokowane wÅ‚Ä…czanie operonu laktozowego. cAMP nie pracuje tak dÅ‚ugo, jak jest glukoza. W caÅ‚y procesie bierze również udziaÅ‚ biaÅ‚ko CPR, które samo nie może siÄ™ zwiÄ…zać z DNA i aktywować transkrypcji. Glukoza zmniejsza zawartość cAMP w komórce. JeÅ›li nie ma glukozy w komórce, to stężenie cAMP wzrasta i CRP wiąże siÄ™ z cAMP. Kompleks CRP-cAMP Å‚Ä…czy siÄ™ z promotorem operonu powyżej miejsca wiÄ…zania polimerazy RNA. Taki kompleks powoduje wygiÄ™cie czÄ…steczki DNA pod kÄ…tem 90 stopni i jest ona lepiej widoczna, a wiÄ™c zwiÄ™ksza siÄ™ powinowactwo polimerazy RNA do tak zagiÄ™tej czÄ…steczki. " Mechanizm represji katabolicznej opiera siÄ™ na fakcie, że polimeraza RNA Å‚Ä…czy siÄ™ z promotorem dużo Å‚atwiej w obecnoÅ›ci specyficznego biaÅ‚ka CAP. MIEJCE CAP to miejsce w obrÄ™bie promotora. " Im wiÄ™cej glukozy tym mniej cAMP (Komórka czerpie z ATP, kiedy nie ma nic prostszego. Dopóki jest glukoza to ATP nie jest rozkÅ‚adane). AMP powstaje z ATP przy użyciu cyklazy adenylanowej. Tylko wtedy, gdy poziom glukozy jest bardzo niski. Komórka zaczyna siÄ™ ratować energiÄ… zwiÄ…zanÄ… w ATP. " Komórka nie traci wiÄ™c energii na metabolizm laktozy jeÅ›li dostarczy siÄ™ jej prostszego skÅ‚adnika odżywczego- glukozy. OPERON TRYPTOFANOWY " Zawiera pięć genów struktury potrzebnych do syntezy tryptofanu " Operon stanowi pojedynczÄ… jednostkÄ™ transkrypcyjnÄ…, wytwarzajÄ…cÄ… transkrypt. Transkrypt ten jest kodowany przez sekwencje znajdujÄ…ce siÄ™ poniżej POMOTORA i OPERATORA REPRESOR TRP " Jest to produkt oddzielnego operonu trpR " OddziaÅ‚uje swoiÅ›cie z miejscem operatorowym operonu " Sekwencja OPERATORA, tworzÄ…ca miejsce wiÄ…zania REPRESORA zachodzi na sekwencjÄ™ promotora w miejscu pomiÄ™dzy zasadami - 21 i +3 " Centrum miejsca wiÄ…zania jest palindromowe i skÅ‚ada siÄ™ z 18pz " REPRESOR wiąże siÄ™ z tryptofanem i tylko w komplecie z tryptofanem może wiÄ…zać siÄ™ z OPERATOREM. " Tylko gdy REPRESOR jest zwiÄ…zany z tryptofanem, domeny oddziaÅ‚ujÄ…ce z DNA sÄ… dostatecznie od siebie oddalone, a ich boczne Å‚aÅ„cuchy przyjmujÄ… odpowiedniÄ… konformacjÄ™, by oddziaÅ‚ywać z dużymi rowkami DNA w obszarze sekwencji OPERATORA trp " Tryptofan dziaÅ‚a jak korepresor i inhibuje swojÄ… wÅ‚asnÄ… syntezÄ™ " Represor zmniejsza inicjacjÄ™ transkrypcji STRUKTURA LIDEROWEGO RNA " Liderowy odcinek RNA trp zÅ‚ożony jest z 4 regionów o komplementarnej sekwencji. " SÄ… one zdolne do tworzenia alternatywnych struktur typu spinka do wÅ‚osów " Jedna z nich stanowi spinkÄ™ terminacyjnÄ…- atenuacyjnÄ… PEPTYD LIDEROWY " Sekwencja liderowego RNA zawiera wydajne miejsce wiÄ…zania rybosomu i koduje 14 aminokwasowy peptyd liderowy " Tryptofan jest kodowany przez 10 i 11 kodon liderowego RNA. " Gdy w komórce wystÄ™puje niedobór tryptofanu, rybosom zatrzymuje siÄ™ na kodonach 10 i 11. " Funkcja liderowego peptydu polega wiÄ™c na okreÅ›laniu stężenia dostÄ™pnego tryptofanu i regulowaniu terminacji transkrypcji. ATENUATOR " Jest to miejsce znajdujÄ…ce siÄ™ przy koÅ„cu transkrybowanej sekwencji liderowej " Poprzedza kodon inicjujÄ…cy trpE " Atenuator jest miejscem terminacyjny Rho-niezależnym " Zawiera krótki rejon palindromowy bogaty w pary G-C, po których nastÄ™puje 8 czÄ…steczek U " Gdy sekwencja ta w transkrypcie RNA utworzy strukturÄ™ spinki, dziaÅ‚a jak skuteczny terminator transkrypcyjny ATENUACJA " Mechanizm zapobiegajÄ…cy nadprodukcji tryptofanu przez komórkÄ™ bakteryjnÄ…. " IstotÄ… atenuacji jest Å›cisÅ‚e sprzężenie transkrypcji z translacjÄ… " PomiÄ™dzy sekwencjÄ… 1 a 2 wystÄ™puje kodon STOP. " W sekwencji pierwszej natomiast znajdujÄ… siÄ™ dwa kodony trp " JeÅ›li w komórce bakterii wystÄ™puje niskie stężenie tryptofanu, to rybosom po przyÅ‚Ä…czeniu do RNA zatrzymuje siÄ™ w miejscu wyznaczonym przez obydwa kodony trp. Rybosom stoi na odcinku UGG i czeka, ale polimeraza nie czeka i transkrybuje kolejne odcinki sekwencji liderowej. Polimeraza transkrybuje region 2 i 3. One sÄ… do siebie komplementarne, bo sÄ… stworzone z palindromów. Rybosom czeka, aż tRNA dostarczy mu tryptofan. W ten sposób blokuje on region 1 i tworzy siÄ™ spinka do wÅ‚osów przy sekwencjach 2:3. Jest to spinka antyterminacyjna. Nie zmienia ona struktury przestrzennej polimerazy i może ona dalej transkrybować odcinek liderowy. Wchodzi na geny struktury i transkrybuje geny. Geny te z kolei sÅ‚użą do syntezy tryptofanu. Z transkrypcji 5 genów powstajÄ… 3 enzymy. Autor: Marta Hetman " JeÅ›li w komórce jest za dużo tryptofanu, to spinka do wÅ‚osów tworzy siÄ™ przy sekwencjach 3:4. Tworzy siÄ™ spinka terminacyjna, która zmienia strukturÄ™ przestrzennÄ… polimerazy. Ogonek uracylowy pozwala oddysocjować transkryptowi od DNA i koÅ„czy siÄ™ transkrypcja. Operony Kontrola ekspresji genów pozwala organizmom prokariotycznym reagować na zmiany Å›rodowiska i produkować jedynie te biaÅ‚ka, które sÄ… w danej chwili potrzebne. Dlatego rozróżniamy biaÅ‚ka fakultatywne, dostawcze czyli produkowane w iloÅ›ciach zależnych od Å›rodowiska oraz biaÅ‚ka konstytutywne produkowane w sposób ciÄ…gÅ‚y. Operon jest to pojÄ™cie zaproponowane po raz pierwszy w 1961 roku przez Jacoba i Monoda. Operon to jednostka prokariotycznej ekspresji genów, która zawiera koordynacyjnie regulowane geny (geny struktury) i elementy kontrolne, rozpoznawane przez produkty genu regulatorowego. W skÅ‚ad operonu wchodzÄ… zwykle geny biaÅ‚ek powiÄ…zanych ze sobÄ… funkcjonalnie. Wyróżniamy operony: - indukowany zawiera geny biaÅ‚ek szlaków katabolicznych, ich ekspresja jest indukowana przez obecność substratu - hamowane zawierajÄ… geny enzymów szlaków biosyntezy, ich ekspresja jest hamowana przez wzrost stężenia produktu. Produkt może też kontrolować ekspresjÄ™ przez atenuacjÄ™. Operon laktozowy. Operon laktozowy (lac) u bakterii E. coli zawiera geny trzech biaÅ‚ek niezbÄ™dnych dla przyswajania laktozy, jest to: - lacZ koduje ²-galaktozydazÄ™ - lacY koduje permeazÄ™ ²-galaktozydazowÄ… - lacA koduje transacetylazÄ™ ²-galaktozydazowÄ… Ekspresja tych biaÅ‚ek indukowana jest przez obecność allolaktozy (pochodna laktozy). Represor operonu laktozowego jest biaÅ‚kiem allosterycznym - to znaczy takim, które może zmieniać swojÄ… strukturÄ™ przestrzennÄ… (konformacjÄ™) pod wpÅ‚ywem przyÅ‚Ä…czanych czynników regulacyjnych, czynnikiem tym jest wÅ‚aÅ›nie allolaktoza. Represor lac jest zbudowany z czterech identycznych podjednostek biaÅ‚kowych. BiaÅ‚ko to ma symetrycznÄ… strukturÄ™ i wiąże siÄ™ z palindromowÄ… (symetrycznÄ…) sekwencjÄ… 28 pz DNA operatora O która częściowo pokrywa siÄ™ miejscem startu transkrypcji genów lacZYA. lac ZwiÄ…zany represor blokuje transkrypcje kontrolowanÄ… przez promotor Plac. Region regulatorowy operonu lac zawiera: - lacI gen kodujÄ…cy represor operonu lac - CAP miejsce wiążące biaÅ‚ko CAP (catabolite activating protein) Repersor operonu lac po zamianie konformacji nie jest w stanie wiÄ…zać siÄ™ regionem operatora. Jego odÅ‚Ä…czenie od operatora umożliwia przyÅ‚Ä…czenie siÄ™ polimerazy RNA do promotora i rozpoczÄ™cie transkrypcji. W ten sposób induktor (laktoza) powoduje derepresjÄ™ (odblokowanie) operonu lacZYA i umożliwia ekspresjÄ™ genów struktury. Represja kataboliczna operonu lac pozwala na zablokowanie jego ekspresji w obecnoÅ›ci glukozy. Glukoza wywiera wpÅ‚yw na operon laktozowy i wiele innych genów przez kontrolowanie aktywnoÅ›ci cyklazy adenylowej i regulowanie w ten sposób iloÅ›ci cAMP w komórce. BiaÅ‚ko aktywatorowe CAP może siÄ™ przyÅ‚Ä…czyć do DNA powyżej promotora lac jedynie w obecnoÅ›ci cAMP. W obecnoÅ›ci glukozy poziom cAMP jest niski, a zatem CAP nie wiąże siÄ™ z DNA i nie aktywuje polimerazy RNA. Po zużyciu glukozy poziom cAMP podwyższa siÄ™ i umożliwia biaÅ‚ku CAP zwiÄ…zanie siÄ™ z DNA i aktywacjÄ™ transkrypcji operonu lac. Komórka nie traci tym sposobem energii na metabolizm laktozy, jeÅ›li w jej otoczeniu znajduje siÄ™ prostszy skÅ‚adnik odżywczy. Operon tryptofanowy Operon tryptofanowy zawiera pięć genów kodujÄ…cych biaÅ‚ka zwiÄ…zane z syntezÄ… tryptofanu. Transkrypcja operonu hamowana jest przez obecność tryptofanu, który dziaÅ‚a jako korepresor. Taki system regulacji pozwala na wykorzystanie tryptofanu zawartego w Å›rodowisku bez straty energi na tworzenie tryptofanu endogennego. Jest to rodzaj operonu anabolicznego (hamowanego). Autor: Marta Hetman W operonie trp zachodzi zjawisko atenuacji (osÅ‚abienia) polega ono na kontroli transkrypcji przez translacje. CechÄ… operonów anabolicznych jest rozpoczynanie siÄ™ od sekwencji liderowej, kodujÄ…cej peptyd liderowy. Peptyd ten jest bogaty w aminokwas, który bÄ™dzie syntetyzowany przez enzymy wytworzone dziÄ™ki danemu operonowi. Transkrypcja sekwencji liderowej operonu trp może być zainicjowana pomimo obecnoÅ›ci tryptofanu. W obrÄ™bie sekwencji liderowej znajduje siÄ™ sekwencja zwana atenuatorem. Atenuator, o dÅ‚ugoÅ›ci 162 pz, poprzedza kodon inicjujÄ…cy trp E. Zawiera on krótki rejon palindromowy, bogaty w pary G-C po którym nastÄ™puje 8 kolejnych czÄ…steczek U. Gdy sekwencja ta w transkrypcie RNA utworzy strukturÄ™ spinki, dziaÅ‚a ona jako terminator transkrypcji i powstaje wówczas krótszy transkrypt. Przy obecnoÅ›ci dużych stężeÅ„ tryptofanu synteza mRNA kodujÄ…cego ten aminokwas jest przerywana po utworzeniu nici o dÅ‚ugoÅ›ci 140 nukleotydów. Poprzez różne tempa zachodzenia transkrypcji i translacji w obecnoÅ›ci (lub przy niskim stężeniu) tryptofanu struktura spinki do wÅ‚osów jest tworzona albo przez regiony 3 i 4 albo przez regiony 2 i 3. Regiony atenuacji obecne sÄ… także w sekwencjach operonów odpowiedzialnych za produkcjÄ™: " Treoniny " Histydyny " Leucyny " Fenyloalaniny Ilość kodonów odnoszÄ…cych siÄ™ do obecnoÅ›ci aminokwasu, którego synteza jest regulowana, jest różna w przypadku różnych operonów. Autor: Marta Hetman