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