Transkrypcja
dr Joanna Łanuszewska
Transkrypcja
dr Joanna Łanuszewska
Centralny dogmat biologii molekularnej: przepływ
informacji
Transkrypcja – przepisywanie z
DNA
na mniej trwały nośnik – RNA,
zwykle
w wielu kopiach
Rodzaje RNA:
rRNA – rybosomalny RNA
mRNA – RNA matrycowy, wykorzystywany
do syntezy białek
tRNA – transportujący RNA
Małe RNA o różnych funkcjach –
charakterystyczne
dla
organizmów
eukariotycznych
Podstawą procesów biologicznych jest
zróżnicowana ekspresja materiału
genetycznego
Mechanizm syntezy łańcucha RNA
Transkrypcja u
Procaryota
Brak rozdziału pomiędzy transkrypcją i translacją – RNA krótkożyjące
Polimeraza RNA u Procaryota
2
podjednostki
α
–
oddziaływanie
pomiędzy podjednostkami, regulacja.
Podjednostka β – wiązanie trójfosforanów
nukleotydów
i
oddziaływanie
z
podjednostką σ.
Podjednostka β’ – wiązanie DNA.
Podjednostka
σ
–
rozpoznawanie
promotora.
Wydłużanie łańcucha –
elongacja, wymaga
odłączenia podjednostki σ
Zakończenie transkrypcji u
Procaryota: struktura
kończąca, lub czynnik ρ
Transkrypcja u Eucaryota –
substraty eukariotycznych
polimeraz RNA
Właściwości eukariotycznych
polimeraz RNA
Struktura jednostki
transkrypcyjnej
Promoto
r
Miejsca
promotorowe
obejmują wszystkie
sekwencje istotne
w inicjacji
transkrypcji, m.in.
miejsce wiązania
polimerazy RNA.
Promotory dla podstawowych klas polimeraz RNA
Promotor genu
transkrybowanego przez
polimerazę II RNA
Białko wiążące sekwencje TATA (TBP)
powoduje silne zgięcie DNA w
miejscu wiązania
Podstawowe (ogólne) czynniki
transkrypcyjne - nieswoiste dla genów,
oddziałujące z polimerazami RNA białka
umożliwiające wiązanie z promotorem,
inicjację
i elongację
Inicjacja transkrypcji
przez polimerazę II RNA
Podstawowe
czynniki
transkrypcyjne
przyłączają się
do promotora w
ściśle określonej
kolejności
Różne typy promotora wymagają różnych
czynników dodatkowych do przyłączenia
białka TBP
Model ułożenia polimerazy II RNA
względem DNA i podstawowych
czynników transkrypcyjnych
Miejsce
rozpoczę
cia
transkryp
cji
Otwarcie kompleksu
preinicjacyjnego wymaga
działania helikazy
występującej w czynniku
TFIIH
Wydłużanie łańcucha RNA wiąże się z
fosforylacją domeny C-końcowej
polimerazy II RNA
Regulacja transkrypcji u
Procaryota – operon laktozowy
Różne warianty kontroli ekspresji
genów
u Procaryota
Operon tryptofanowy
Regulacja ekspresji genów u
Eucaryota
Poziomy
regulacja
ekspresji genów
u Eucaryota
W organizmach
eukariotycznych
występuje wiele
poziomów
regulacji, jednym
z ważniejszych
jest regulacja
inicjacji
transkrypcji
genów
Aktywatory podwyższają wydajność transkrypcji
Swoiste czynniki transkrypcyjne:
wiążące się ze swoistymi
sekwencjami DNA w obrębie
obszarów regulatorowych
genów
*domena wiążąca DNA
*domena trans-aktywatora
(oddziałująca z polimerazą RNA,
ogólnymi czynnikami
transkrypcyjnymi, koaktywatorami
i korepresorami)
Wiązanie argininy z A jako przykład specyficznego
rozpoznawania sekwencji DNA
Czynniki transkrypcyjne działają w różnych kombinacjach
i mogą w regulować aktywność różnych genów
Palec cynkowy
Suwak leucynowy
Przykłady struktur czynników transkrypcyjnych
Helisa-skręt-helisa
Hormony
sterydowe
działają poprzez
czynniki
transkrypcyjne
wiążące
hormony
w cytoplazmie
komórki
docelowej
Regulacja większości genów
eukariotycznych wymaga obecności
różnych czynników transkrypcyjnych
Gen metalotioneiny zawiera w promotorze miejsca
wiązania dla różnych czynników transkrypcyjnych,
min. receptorów glukokortykoidów i metali ciężkich
Poza promotorami znajdują się inne sekwencje
regulujące aktywność genów: wzmacniacze (enhancery)
i wyciszacze (silencery)
Lokalizacja i ułożenie enhancerów
w stosunku do genu może być różna
W regulacji ekspresji genów
eukariotycznych istotną rolę pełnią enzymy
modyfikujące chromatynę i kompleksy
remodelujące ułożenie nukleosomów
Pre-mRNA powstające w wyniku
transkrypcji podlega obróbce
zapewniającej prawidłowe
rozpoznanie transkryptu,
jego transport do cytoplazmy i
translację