10.3: Деталі транскрипції
- Page ID
- 6063
Знайдіть добре написане резюме транскрипції у прокаріотів та еукаріотів на веб-сайті NIH (транскрипція в прокаріотів та еукаріотів). Тут (і за цим посиланням) ви зіткнетеся з білками, які зв'язують ДНК. Деякі білки зв'язують ДНК, щоб регулювати транскрипцію, індукуючи або замовчуючи транскрипцію гена. Їх роль в регуляції експресії генів ми обговоримо пізніше. Інші білки взаємодіють з ДНК просто для забезпечення транскрипції. Вони включають один або кілька, які разом із самою РНК-полімеразою повинні зв'язуватися з промотором генів, щоб ініціювати транскрипцію. Спочатку ми розглянемо бактеріальну транскрипцію.
А. транскрипція у прокаріотів
У кишковій паличці одна РНК-полімераза транскрибує всі види РНК, асоціюючись з одним з декількох білків сигма-фактора (\(\sigma \)-факторів), щоб ініціювати транскрипцію. Виявляється, різні промоторні послідовності і відповідні\(\sigma \) -фактори грають роль в транскрипції різних генів (проілюстровано нижче).
При відсутності\(\sigma \) -фактора РНК-полімераза E. coli може транскрибувати РНК, але робить це з високою швидкістю і з випадкових послідовностей в хромосомі. На відміну від цього, коли\(\sigma \) -фактор пов'язаний з РНК-полімеразою, комплекс, здається, сканує ДНК, розпізнає, а потім зв'язується з промоторною послідовністю гена. При цьому загальна швидкість транскрипції повільніше, але транскрибуються тільки гени, а не випадкові біти бактеріального генома! Коробка Pribnow, названа на честь свого першовідкривача, була першою характерною послідовністю промоутерів.
Подовження - це послідовне додавання нуклеотидів, що доповнюють їх шаблони ДНК, утворюючи зв'язки фосфодіефіру. Ферментативні реакції подовження схожі на каталізоване ДНК полімеразою подовження під час реплікації.
Є два способи, які бактеріальна РНК-полімераза «знає», коли вона дійшла до кінця транскрипційної одиниці. В одному випадку, коли РНК-полімераза наближається до 3' кінця зароджується стенограми, вона транскрибує 72 базу, багату С область. У цей момент фактор припинення, який називається білком rho, зв'язується з зароджується ниткою РНК. Rho - це АТФ-залежна спіраль, яка розриває Н-зв'язки між РНК і шаблонною ланцюжком ДНК, тим самим запобігаючи подальшій транскрипції.
RHO-залежне припинення показано нижче.
В іншому механізмі припинення полімераза транскрибує РНК, сигнал закінчення якої передбачає вторинну структуру петлі шпильки, яка викликає дисоціацію РНК-полімерази, шаблонної ДНК та нової розшифровки РНК. Роль петлі шпильки в рохо-незалежному закінченні проілюстрована нижче.
Б. транскрипція у еукаріотів
У той час як бактерії покладаються на одну РНК-полімеразу для своїх потреб у транскрипції, еукаріоти використовують три різні РНК-полімерази для синтезу трьох основних різних видів РНК, як показано нижче.
Зауважимо, що каталіз синтезу більшої частини РНК в еукаріотичній клітині (РРНК) здійснюється РНК-полімеразою I. За допомогою ініціативних білків кожна РНК-полімераза ініціює транскрипцію в послідовності промоторів. Після початку РНК-полімерази потім каталізують послідовне утворення фосфодіефірних зв'язків для подовження стенограми. Нагадаємо, що мРНК найменш рясні в еукаріотів, оскільки вони знаходяться в бактеріальних клітині.
На жаль, подробиці припинення транскрипції у еукаріотів не так добре вивчені, як у бактерій. Тому ми зосередимося на ініціації, а потім розглянемо обробку різних еукаріотичних РНК в готові до використання молекули.
1. Транскрипція мРНК еукаріотичної
Кілька етапів транскрипції еукаріотичної мРНК показані на наступній сторінці.
Транскрипція еукаріотичних мРНК РНК-полімеразою II починається з послідовного складання еукаріотичного комплексу ініціації у генного промотора. Типовий еукаріотичний промотор для гена, що кодує білок, містить мотив послідовності ДНК коробки TATA, а також додаткові короткі послідовності вище за течією. Тата-зв'язуючий білок (TBP) спочатку зв'язується з коробкою TATA разом з TFIID (фактор ініціації транскрипції IID).
Це проміжні рекрути в ТФІІА і ТФІІБ. Далі TFGIIE, TFIIF та TFIIH, кілька інших факторів ініціації та РНК-полімераза II зв'язуються, утворюючи комплекс ініціації транскрипції. Фосфорилювання додає кілька фосфатів в амінотермінал РНК-полімерази, після чого деякі з ТФ дисоціюють від комплексу ініціації. Решта РНК-полімерази-TF комплекс тепер може почати робити мРНК.
На відміну від прокаріотичної РНК-полімерази, еукаріотична РНК-полімераза II не має властивої геліказной активності. Для цього транскрипція гена еукаріотів спирається на багатосубодиничний білок TFIIH, в якому дві субодиниці мають хеліказную активність. Відповідно до більш тісного зв'язку археї з еукаріотами (скоріше до прокаріотів), ініціація транскрипції архейної мРНК нагадує ініціацію еукаріотів, хоча і вимагає меншої кількості факторів ініціації при формуванні комплексу ініціації.
192 Транскрипція еукаріотичної мРНК
Істотна відмінність між прокаріотичною та еукаріотичною транскрипцією полягає в тому, що РНК-полімераза та інші білки, що беруть участь у промоторі гена, не бачать оголеної ДНК. Натомість вони повинні розпізнавати специфічні послідовності ДНК через білки хроматину. З іншого боку, всі білки, які взаємодіють з ДНК, мають спільну потребу розпізнавати послідовності ДНК, з якими вони повинні зв'язуватися..., всередині подвійної спіралі. Іншими словами, вони повинні бачити основи всередині спіралі, а не на її рівномірно електронегативної фосфатної магістральної поверхні. Для цього вони повинні проникнути в ДНК, як правило, через велику канавку подвійної спіралі. Ми побачимо, що регуляторні білки ДНК стикаються з тими ж проблемами при досягненні конкретних взаємодій на основі форми!
2. Еукаріотична тРНК і 5SRNA транскрипції
Транскрипція 5S рНК і тРНК РНК-полімеразою III незвична тим, що послідовність промотора, з якою вона зв'язується (за допомогою факторів ініціації), не вище за течією транскрибованої послідовності, а лежить в межах транскрибованої послідовності. Після прив'язки до цього внутрішнього промоутера полімераза повторно позиціонує себе, щоб транскрибувати РНК з початкового сайту транскрипції, так що остаточний стенограма, таким чином, містить послідовність промоутера!
5S рРНК за допомогою РНК-полімерази III показана нижче.
3. Транскрипція інших еукаріотичних РРНК
ТРНК також транскрибуються РНК-полімеразою III приблизно так само, як 5S рРНК. Інші РРНК транскрибуються РНК-полімеразою I, яка зв'язується з промотором вище за течією разом з факторами ініціації транскрипції. Ми знаємо менше деталей цього процесу порівняно з нашим розумінням транскрипції мРНК. Ми вивчимо те, що ми знаємо далі. Як уже зазначалося, припинення транскрипції у еукаріотів не так добре розуміється, як у прокаріотів. Поєднані припинення та етапи поліаденілювання, загальні для більшості прокаріотичних мРНК, більш детально розглянуті нижче, з корисним резюме на веб-сайті NIH-NCBI тут.