Məlumat

Promotor ardıcıllığı başlanğıca necə təsir edir?

Promotor ardıcıllığı başlanğıca necə təsir edir?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Bilmirəm bu son tədqiqatlarda vurğulanıb, amma məndə olan bir dərslikdə deyilir ki, "promotor ardıcıllığının [transkripsiya] başlamasına necə təsir etdiyi dəqiq məlum deyil"

Maraqlıdır, hər kəs daha çox məlumat üçün mənbələr təklif edə bilərmi və ya bəlkə də güclü təşviqatçılar və ən zəiflər arasında bu cür dəyişkənliyə səbəb olan xüsusiyyətləri vurğulayan son tədqiqat sənədlərini görüb?

Mən tədqiq etməyə çalışmışam, lakin köhnə tədqiqatlar mexaniki deyil, təsviri xarakter daşıyır və axtarış terminləri hər yerdə mövcuddur, ona görə də bu konkret nöqtədə daha çox şey tapmaq çətindir.


Razıyam ki, sənədləri axtarmaq çətindir, lakin magistr səviyyəli dərslərdən bu mənim əldə etdiyim əlavə fikirlərdən biridir. Promotorların ardıcıllığı vacibdir. Spesifik DNT ardıcıllıqları (motivlər) spesifik transkripsiya faktorları üçün bağlayıcı yerlər kimi çıxış edə bilər və bu transkripsiya faktorlarının birləşmələri RNT pol II-nin promotora cəlb edilməsinə kömək edir. Zülalların bu birləşmələri məkan və müvəqqəti olaraq tənzimlənir və promotorun yanında olan genin aktivləşib-aktiv edilməyəcəyinə qərar verməyə kömək edəcək. Promotorun gücünü təyin etmək üçün tez-tez lusiferaza müxbir analizi istifadə olunur.

Bir misal aşağıdakı kimidir: Güclü promotorda RNT Pol II-ni işə götürməyə kömək edən transkripsiya faktorlarının bağlanma yerlərini daha əlçatan etmək üçün xromatini yenidən formalaşdırmaq üçün zülalları cəlb edən müəyyən histon işarələri ola bilər. Daha zəif bir promotorun daha az transkripsiya faktoru bağlayan yerləri və ya daha az xromatin əlçatanlığı ola bilər və buna görə də RNT Pol II-nin işə götürülməsi daha çətindir. Yadda saxlamalı olduğunuz bəzi kinetik aspektlər də var.


Artıq qeyd olunanları təkrarlayırıq: DNT ardıcıllığı siqma amillərini bağlamaq qabiliyyətinə birbaşa təsir göstərir (http://en.wikipedia.org/wiki/Sigma_factor). Ardıcıllıq --> bağlanma --> siqmaların nə qədər tez-tez bağlanması və nə qədər müddətə bağlanması --> transkripsiyanın başlanması


Promoter (genetik)

Genetikada a təşviqatçı zülalların bağlandığı DNT ardıcıllığıdır ki, bu da bir RNT-nin onun aşağı axınında DNT-dən transkripsiyasını başlatır. Bu RNT zülalı kodlaya bilər və ya tRNT, mRNA və ya rRNT kimi öz-özlüyündə funksiyaya malik ola bilər. Promotorlar genlərin transkripsiya başlanğıc yerlərinin yaxınlığında, DNT-nin yuxarı hissəsində (hiss zəncirinin 5' bölgəsinə doğru) yerləşir. Promotorlar təxminən 100-1000 baza cütü uzunluğunda ola bilər, onların ardıcıllığı transkripsiyanın genindən və məhsulundan, sahəyə və orqanizmin növünə cəlb edilmiş RNT polimerazının növündən və ya sinfindən çox asılıdır. [1]

1: RNT polimeraza, 2: repressor, 3: Promoter, 4: Operator, 5: laktoza, 6: lacZ, 7: lacY, 8: lacA.

Üst: Genin transkripsiyası söndürülür. Repressoru maneə törədən laktoza yoxdur, buna görə də repressor operatora bağlanır, bu da RNT polimerazının promotorla bağlanmasına və mRNT-nin laktaza genini kodlaşdırmasına mane olur.

Aşağı: Gen işə salınıb. Laktoza repressoru maneə törədir, RNT polimerazanın promotorla bağlanmasına və laktaza sintez edən genləri ifadə etməyə imkan verir. Nəhayət, laktaza repressorla bağlanacaq heç biri qalmayana qədər laktozanın hamısını həzm edəcək. Daha sonra repressor laktaza istehsalını dayandıraraq operatora bağlanacaq.


Aktivatorlar və repressorlar nədir

Aktivatorlar və repressorlar transkripsiya səviyyəsində gen ifadəsini tənzimləyən iki növ transkripsiya faktorudur. Transkripsiya faktorları transkripsiyanın vaxtını, yerini və effektivliyini təyin edən trans-fəaliyyət göstərən tənzimləyici zülallardır. Transkripsiya faktorlarının təsir mexanizmi RNT polimerazanın genin promotor ardıcıllığına bağlanmasını təşviq etmək və ya qarşısını almaqdan ibarətdir. RNT polimeraza, genin kodlaşdırma bölgəsini transkripsiya edərək mRNT molekulunun sintezindən məsul olan fermentdir. Aktivatorlar RNT polimerazanın promotorla bağlanmasını asanlaşdırır, repressorlar isə fermentin promotorla bağlanmasının qarşısını alır.


Retrovirusların transkripsiya nəzarəti və gecikmə müddəti

Bryan C. Nikolai, Endryu P. Rays, Retrovirus-Hüceyrə Qarşılığında, 2018

CDK11 və HİV-1 3′ Son Emal

RNAP II uzadılması Tat və P-TEFb tərəfindən aktivləşdirildikdən sonra, viral RNT-nin 3′ son emalı yetkin transkriptin istehsalı üçün tələb olunan əlavə addımdır. Bu, hərəkət və siklindən asılı olan başqa bir kinaz - CDK11 vasitəsilə əldə edilir. CDK11, RNAP II transkripsiyasını mRNA emalı və nüvə ixracı ilə birləşdirən çoxprotein kompleksi olan TREX/THOC kompleksi ilə əlaqələndirilir (Strasser et al., 2002). TREX/THOC tərəfindən provirusun transkripsiyası ilə məşğul olan RNAP II kompleksinə cəlb edildikdə, CDK11 RNAP II CTD-də Ser2 qalıqlarını fosforilləşdirir və bu modifikasiyalar viral transkriptin 3′ ucunu emal edən parçalanma və poliadenilləşmə faktorlarını cəlb edir (Pak et al. ., 2015). Yuxarıda müzakirə edildiyi kimi, HİV-1 nüvə məsamələrinə yaxın genlərə daxil olmağa üstünlük verir və bu subnüvə lokalizasiyası, yetkin viral transkriptlərin sitoplazmaya TREX/THOC yönümlü ixracını asanlaşdıra bilər.


Promotor ardıcıllığı və onun gen ifadəsindəki gücü arasında əlaqə

Promoter gücü və ya fəaliyyəti gen mühəndisliyi və sintetik biologiyada vacibdir. Verilmiş bir RNT üçün müəyyən gücə malik olan konstitutiv promotor tez-tez digər RNT-lər üçün təkrar istifadə edilə bilər. Buna görə də bir promotorun gücü əsasən onun nukleotid ardıcıllığı ilə müəyyən edilir. Gen mühəndisliyi və sintetik biologiyada əsas çətinliklərdən biri müəyyən bir zülalın müəyyən bir səviyyədə ifadəsini necə idarə etməkdir. Bu məqsədə çatmaq üçün adətən istifadə edilən yollardan biri, transkripsiya sürətini tənzimləmək üçün istifadə edilə bilən uyğun gücə malik bir promotor seçməkdir, bu da protein ifadəsinin lazımi səviyyəsinə gətirib çıxarır. Bu məqsədlə indiyədək eksperimental olaraq bir çox promouter kitabxanalar yaradılmışdır. Bununla belə, bir promotorun gücünü onun nukleotid ardıcıllığından proqnozlaşdırmaq üçün nəzəri üsullar arzuolunandır. Bu cür üsullar yalnız müəyyən gücə malik promotorun dizaynında dəyərli deyil, həm də gen transkripsiyasında promotorun mexanizmini başa düşmək üçün mənalıdır. Bu işdə, müxtəlif testlər vasitəsilə, promotor gücü və nukleotid ardıcıllığı arasındakı əlaqəni təsvir etmək üçün nəzəri bir model təqdim olunur. Təhlillərimiz göstərir ki, promotorun gücünə onların ardıcıllığında üç bitişik nukleotid olan nukleotid qrupları böyük təsir göstərir. Eyni zamanda, promotor ardıcıllığının müxtəlif bölgələrindəki nukleotidlər promotorun gücünə fərqli təsir göstərir. E. coli promotorları üçün eksperimental məlumatlara əsaslanaraq, hesablamalarımız göstərir ki, promotor ardıcıllığının -10 bölgəsindəki, -35 bölgəsindəki və diskriminator bölgəsindəki nukleotidlər promotorun gücünü müəyyən etmək üçün məsafə bölgəsindəkilərdən daha vacibdir. Eksperimental məlumatlara uyğunlaşdırılmaqla əldə edilən model parametr dəyərləri ilə, əvvəllər gen ifadəsində promotor gücünə dair məlumatların ölçüldüyü müvafiq eksperimental mühitlər üçün nəzəri olaraq dörd promotor kitabxanası qurulur.


Biologiya 171

Bu bölmənin sonunda siz aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

  • Genlərin tənzimlənməsində transkripsiya faktorlarının rolunu müzakirə edin
  • Gücləndiricilərin və repressorların gen ifadəsini necə tənzimlədiyini izah edin

Prokaryotik hüceyrələr kimi, eukariotlarda genlərin transkripsiyası transkripsiyanı başlatmaq üçün genin yuxarı hissəsindəki DNT ardıcıllığına bağlanmaq üçün RNT polimerazanın hərəkətini tələb edir. Bununla belə, prokaryotik hüceyrələrdən fərqli olaraq, eukaryotik RNT polimeraza transkripsiyanın başlanmasını asanlaşdırmaq üçün digər zülallara və ya transkripsiya faktorlarına ehtiyac duyur. RNT polimeraza özü eukaryotik hüceyrələrdə transkripsiyaya başlaya bilməz. Eukaryotik transkripsiyanı tənzimləyən iki növ transkripsiya faktoru var: Ümumi (və ya bazal) transkripsiya faktorları RNT polimerazanın bağlanmasına kömək etmək üçün əsas promotor bölgəsinə bağlanır. Spesifik transkripsiya faktorları nüvə promotor bölgəsindən kənarda müxtəlif bölgələrə bağlanır və polimerazanın fəaliyyətini gücləndirmək və ya repressiya etmək üçün əsas promotorun zülalları ilə qarşılıqlı əlaqə qurur.

Transkripsiya (video) prosesinə baxın - DNT şablonundan RNT-nin hazırlanması.

Promoter və Transkripsiya Maşınları

Genlər, gen ifadəsinə nəzarəti asanlaşdırmaq üçün təşkil edilir. Promotor bölgəsi kodlaşdırma ardıcıllığının dərhal yuxarı hissəsindədir. Bu bölgə qısa (uzunluğu yalnız bir neçə nukleotid) və ya kifayət qədər uzun (yüzlərlə nukleotid uzunluğunda) ola bilər. Promotor nə qədər uzun olsa, zülalların bağlanması üçün bir o qədər boş yer var. Bu da transkripsiya prosesinə daha çox nəzarət edir. Promotorun uzunluğu genə xasdır və genlər arasında kəskin şəkildə fərqlənə bilər. Nəticə etibarilə, gen ifadəsinə nəzarət səviyyəsi də genlər arasında olduqca kəskin şəkildə fərqlənə bilər. Promotorun məqsədi transkripsiyanın başlamasına nəzarət edən transkripsiya faktorlarını bağlamaqdır.

Əsas promouter bölgəsində, transkripsiya başlanğıc yerindən 25-35 baza yuxarıda, TATA qutusu yerləşir. TATA qutusu 5'-TATAAA-3' konsensus ardıcıllığına malikdir. TATA qutusu, TATA bağlayıcı zülal ehtiva edən TFIID adlı zülal kompleksinin bağlanma yeridir. TFIID-nin bağlanması TFIIB, TFIIE, TFIIF və TFIIH daxil olmaqla digər transkripsiya faktorlarını cəlb edir. Bu transkripsiya faktorlarından bəziləri RNT polimerazanı promotorla bağlamağa, digərləri isə transkripsiya başlanğıc kompleksini aktivləşdirməyə kömək edir.

TATA qutusuna əlavə olaraq, bəzi promouterlərdə digər bağlayıcı yerlərə rast gəlinir. Bəzi bioloqlar eukaryotik promotorun diapazonunu nüvə promotoru və ya polimerazanın bağlanma sahəsi ilə məhdudlaşdırmağa üstünlük verirlər və bu əlavə yerlərə promotor-proksimal elementlər kimi istinad edirlər, çünki onlar adətən transkripsiya başlanğıc yerindən yuxarı bir neçə yüz baza cütündə yerləşirlər. . Bu elementlərə misal olaraq 5'-CCAAT-3' konsensus ardıcıllığı ilə CAAT qutusu və 5'-GGGCGG-3' konsensus ardıcıllığı ilə GC qutusu verilə bilər. Xüsusi transkripsiya faktorları gen transkripsiyasını tənzimləmək üçün bu promotor-proksimal elementlərə bağlana bilər. Müəyyən bir gen bu spesifik transkripsiya faktoru bağlama yerlərinin öz kombinasiyasına malik ola bilər. Hüceyrədə yüzlərlə transkripsiya faktoru var ki, onların hər biri xüsusi olaraq müəyyən bir DNT ardıcıllığı motivinə bağlanır. Transkripsiya faktorları kodlanmış genin yuxarı axınındakı promotorla bağlandıqda, o, genin yanında eyni xromosomda olduğu üçün cis-təsirli element adlanır. Transkripsiya faktorları zülalların bağlanma yerlərini tapmasına və lazım olan genin transkripsiyasına başlamasına səbəb olan ekoloji stimullara cavab verir.

Gücləndiricilər və Transkripsiya

Bəzi eukaryotik genlərdə transkripsiyanı artırmağa və ya gücləndirməyə kömək edən əlavə bölgələr var. Gücləndiricilər adlanan bu bölgələr gücləndirdikləri genlərə mütləq yaxın deyil. Onlar genin yuxarı axınında, genin kodlaşdırma bölgəsində, genin aşağı axınında və ya minlərlə nukleotid məsafəsində yerləşə bilər.

Gücləndirici bölgələr spesifik transkripsiya amilləri üçün məcburi ardıcıllıqlar və ya saytlardır. Bir zülal transkripsiya faktoru onun gücləndirici ardıcıllığına bağlandıqda, zülalın forması dəyişir və promotor yerində zülallarla qarşılıqlı əlaqəyə girir. Bununla belə, gücləndirici bölgə promotordan uzaq ola biləcəyi üçün DNT iki yerdəki zülalların təmasda olmasına imkan vermək üçün əyilməlidir. DNT əyilmə zülalları DNT-nin əyilməsinə kömək edir və gücləndirici və təşviqedici bölgələri bir araya gətirir ((Şəkil)). Bu forma dəyişikliyi gücləndiricilərə bağlanmış xüsusi aktivləşdirici zülalların promotor bölgəsinə və RNT polimerazasına bağlı ümumi transkripsiya faktorları ilə qarşılıqlı təsirinə imkan verir.


Genləri söndürmək: Transkripsiya Repressorları

Prokaryotik hüceyrələr kimi, eukaryotik hüceyrələr də transkripsiyanın qarşısını alan mexanizmlərə malikdir. Transkripsiya repressorları promotor və ya gücləndirici bölgələrə bağlana və transkripsiyanı bloklaya bilər. Transkripsiya aktivatorları kimi, repressorlar da aktivləşdirici transkripsiya faktorlarının bağlanmasının qarşısını almaq üçün xarici stimullara cavab verirlər.

Bölmənin xülasəsi

Transkripsiyaya başlamaq üçün TFIID, TFIIB və başqaları kimi ümumi transkripsiya faktorları əvvəlcə TATA qutusuna bağlanmalı və RNT polimerazanı həmin yerə cəlb etməlidir. Əlavə transkripsiya faktorları transkripsiyanı artırmaq və ya qarşısını almaq üçün promotorun digər tənzimləyici elementlərinə də bağlana bilər. Promotor ardıcıllığına əlavə olaraq, gücləndirici bölgələr transkripsiyanı artırmağa kömək edir. Gücləndiricilər yuxarı, aşağı axın, genin özündə və ya digər xromosomlarda ola bilər. Gücləndirici bölgələrlə əlaqəli spesifik transkripsiya faktorları transkripsiyanı ya artıra, ya da qarşısını ala bilər.

Pulsuz Cavab

Promotor bölgədəki mutasiya bir genin transkripsiyasını dəyişdirə bilər. Bunun necə baş verə biləcəyini təsvir edin.

Promotor bölgəsindəki mutasiya, transkripsiyanı artırmaq üçün normal olaraq bağlanan bir transkripsiya faktorunun bağlanma yerini dəyişə bilər. Mutasiya ya transkripsiya faktorunun bağlanma qabiliyyətini azalda, bununla da transkripsiyanı azalda bilər, ya da transkripsiya faktorunun bağlanma qabiliyyətini artıraraq transkripsiyanı artıra bilər.

Hüceyrədə həddindən artıq aktivləşdirici transkripsiya faktoru varsa nə baş verə bilər?

Həddindən artıq aktivləşdirici transkripsiya faktoru olsaydı, hüceyrədə transkripsiya artar. Bu, hüceyrə funksiyasında dramatik dəyişikliklərə səbəb ola bilər.

Alim bir genin aşağı axınında 300bp potensial transkripsiya tənzimləmə sahəsini müəyyən edir və onun repressor olduğunu fərz edir. Bu fərziyyəni dəstəkləmək üçün hansı təcrübə (nəticələrlə) həyata keçirə bilər?

Onun fərziyyəsini sınamağın ən asan yolu hüceyrədəki yeri mutasiya etmək və gendən hazırlanmış mRNT transkriptinin səviyyələrini izləmək olardı. Əgər mutasiyaya uğramış hüceyrədə transkript səviyyələri artarsa, o zaman sayt transkripsiyanı sıxışdırırdı.

Lüğət


RNT Polimeraz II Promotorlar və Transkripsiya Faktorları

Eukaryotik promotorlar prokaryotik promotorlardan daha böyük və daha mürəkkəbdir. Bununla birlikdə, hər ikisi prokaryotların -10 ardıcıllığına bənzər bir ardıcıllığa malikdir. Eukariotlarda bu ardıcıllıq TATA qutusu adlanır və kodlaşdırma zolağında TATAAA konsensus ardıcıllığına malikdir. O, başlanğıc (+1) sahəsinə nisbətən -25 ilə -35 bazalarda yerləşir. Bu ardıcıllıq ilə eyni deyil E. coli -10 qutu, lakin A–T zəngin elementini qoruyur. A-T bağlarının termostabilliyi aşağıdır və bu, DNT şablonunun transkripsiyaya hazırlaşarkən yerli olaraq boşalmasına kömək edir.

Prokaryotik RNT polimerazanı promotoruna bağlamağa kömək edən sadə σ amili əvəzinə, eukariotlar RNT polimeraza II-ni zülal kodlaşdıran genə cəlb etmək üçün tələb olunan transkripsiya amilləri kompleksini toplayırlar. Promotorla bağlanan transkripsiya faktorları deyilir bazal transkripsiya faktorları. Bu bazal amillərin hamısı TFII (Transkripsiya Faktoru/polimeraza II üçün) və əlavə hərf (A-J) adlanır. Əsas kompleks TFIID-dir ki, bu da TATA bağlayıcı zülal (TBP) daxildir. Digər transkripsiya faktorları sistematik olaraq DNT şablonunda yerinə düşür, hər biri başlanğıcdan əvvəl kompleksi daha da sabitləşdirir və RNT polimeraza II-nin cəlb edilməsinə kömək edir.

Bəzi eukaryotik promotorlar da təxminən -80-də konservləşdirilmiş CAAT qutusuna (GGCCAATCT) malikdirlər. TATA qutusunun daha yuxarı axınında eukaryotik promotorlar həmçinin bir və ya daha çox GC ilə zəngin qutular (GGCG) və ya oktamer qutuları (ATTTGCAT) ehtiva edə bilər. Bu elementlər transkripsiyanın başlanmasının effektivliyini artıran hüceyrə amillərini birləşdirir və tez-tez hüceyrə tərəfindən daim ifadə olunan daha "aktiv" genlərdə müəyyən edilir.

Bazal transkripsiya amilləri DNT şablonunda sonradan transkripsiyanın başlaması üçün RNT polimeraza II-ni işə götürən bir başlanğıc kompleksinin formalaşmasında çox vacibdir. Eukaryotik transkripsiyanın mürəkkəbliyi polimeraza və promotorlarla bitmir. Yuxarı axın gücləndiriciləri və səsboğucuları ilə birləşən digər transkripsiya faktorları ordusu da pre-mRNT-nin gendən sintez olunma tezliyini tənzimləməyə kömək edir. Gücləndiricilər və səsboğucular transkripsiyanın effektivliyinə təsir göstərir, lakin transkripsiyanın davam etməsi üçün lazım deyil.


RNT-nin Transkripsiya Prosesi | Genetika

tRNT, mRNT və rRNT transkripsiya prosesində iştirak edir. Bununla birlikdə, ribonukleotid trifosfatlardan, yəni ATP, GTP, CTP və UTP istifadə edərək RNT sintezi üçün bir ferment transkriptaza, yəni DNT-dən asılı RNT polimeraza tələb olunur. RNT polimerazanın quruluşu və funksiyası burada təsvir edilmişdir.

1. RNT polimeraza:

DNT şablonunda hər addımda RNT zəncirinin uzanması RNT polimeraza tərəfindən katalizlənir. RNT polimeraza həm prokaryotlarda, həm də eukaryotlarda olur, lakin bu iki orqanizm qrupunda quruluş və funksiya fərqlidir.

Prokaryotlarda yalnız bir ferment, RNT polimeraza bütün hüceyrə RNT-lərinin sintezini idarə edir, eukaryotlarda isə bir neçə növ RNT polimeraza hüceyrə RNT-nin sintezində iştirak edir. Məsələn, E. coli-də mRNT, tRNT və rRNT eyni RNT polimeraza tərəfindən sintez olunur.

Holoenzim nüvə, ferment və siqma (σ) faktorundan ibarət tam RNT polimerazadır, buna görə də kompleks fermentdir. E. coli-nin əsas fermenti beş polipeptid zəncirindən, iki α subunitindən, bir (β), bir β’ alt bölməsindən və bir omeqa (ω) alt bölməsindən ibarətdir (Şəkil 10.2). Yeddi polipeptid zənciri var (məsələn, β αα δω1, ω2) E. coli-nin əsas fermentində. Holoenzim promotorlar adlanan xüsusi yerlərdə DNT-yə bağlanır və RNT-nin xüsusi uzunluğunu transkripsiya edir.

Beləliklə, o faktor RNT polimeraza tərəfindən promotorun tanınmasında mühüm rol oynayır. Onu holoenzimdən asanlıqla təcrid etmək olar. β alt bölməsi RNT sintezi üçün katalitik ərazidən və substratlar və məhsullar üçün də bağlanma yerlərindən ibarətdir. β alt bölməsi RNT polimerazanı DNT şablonuna bağlamaqda rol oynayır.

İki a alt bölməsi iki böyük alt bölməni əsas fermentə (α2ββ’ω) birləşdirir. Kiçik alt bölmənin (ω) funksiyası təfərrüatı ilə məlum deyil, lakin onun açılmada iştirak etdiyi güman edilir. DNT polimeraza alt bölmələri, struktur genləri və onların funksiyaları Cədvəl 10.1-də ümumiləşdirilmişdir. E. coli RNT polimerazı 37°C-də dəqiqədə 40 nukleotid nisbətində RNT sintez edir.

(i) RNT Polimeraz növləri:

Üç müxtəlif gen dəsti ilə transkripsiya edilən üç müxtəlif eukaryotik RNT polimerazı var (Şəkil 10.3).

Onlar göbələk toksininə, α-amanitinə qarşı həssaslığı ilə fərqlənirlər:

(a) RNT polimeraza I (RNT Pol I):

O, nüvədə yerləşir və əksər rRNT-lərin prekursorlarını sintez edir. α-amanitinə həssasdır.

(b) RNT polimeraza II (RNA Pol II):

O, nukleoplazmada yerləşir və mRNT prekursorlarını və bəzi kiçik nüvə RNT-lərini sintez edir. α-amanitinə çox həssasdır.

(c) RNT polimeraza III (RNT Pol III):

Nukleoplazmada yerləşir. tRNT, 5S rRNT və digər kiçik nüvə və sitoplazmik RNT-lərin prekursorlarını sintez edir. α-amanitinə orta dərəcədə həssasdır.

Bundan əlavə, bir antibiotik rifampisin adətən prokaryotik RNT polimerazanın P alt bölməsinə müdaxilə edərək transkripsiyanı maneə törədir. Ishihawa (1992) hər bir subunit üçün RNT polimeraza strukturunun və bəzi bağlanma yerlərinin cari görünüşünü təqdim etmişdir (Şəkil 10.4).

Şəkil 10.4: RNT polimeraza alt bölmələrinin funksional xəritəsi.

(ii) Transkripsiya Saytı:

Transkripsiya promotor yerindən başlayır, yəni DNT molekulunda lokallaşdırılmış sistron. İkisindən yalnız bir dsDNT zolağı transkripsiya olunur. Həmçinin nümayiş etdirilmişdir ki, ØX174-də hər hansı bir sistrona görə yalnız bir DNT zəncirinin RNT-yə transkripsiya edildiyi göstərilir. Bundan əlavə, faq λ və faq T4-də hər iki zəncir transkripsiya edilir, burada bir zəncir bəzi genlər üçün şablon kimi xidmət edir.

Qalan genlər digər zəncirdən transkripsiya edilir. Şablon kimi fəaliyyət göstərən DNT zəncirinə antisens zəncir deyilir. Antisens zəncirinin və mRNT transkriptlərinin nukleotid ardıcıllığı bir-birini tamamlayır. Digər zəncir isə hiss telləri adlanır. Hiss zəncirinin və mRNT-nin əsasları tamamilə eynidir.

Bəzi viruslarda məsələn. SP8, ØX174 və s. ikidən yalnız bir tel transkripsiya edilir. SV40-da hər iki tel müxtəlif genlər üçün transkripsiya edilir. T hətta faqlardan fərqli olaraq, fag λ, E. coli və eukaryotlarda hər iki DNT zəncirinin müxtəlif bölgələri RNT sintezi üçün şablon rolunu oynayır.

Cədvəl 10.1: RNT polimeraza alt bölmələri və digər transkripsiya amilləri.

(iii) Transkripsiya Prosesi:

Transkripsiya prosesi aşağıdakı üç əsas mərhələdə həyata keçirilir: zəncirin başlanğıcı, zəncirin uzanması və zəncirin dayandırılması. Transkripsiyanın tam prosesi Şəkil 10.5-də təsvir edilmişdir.

2. Zəncirin təşəbbüsü:

Transkripsiya prosesi zamanı RNT zəncirinin başlaması üçün tələb olunan komponentlər şablon aktivləşdirilmiş prekursorlar, ikivalentli metal ionları (Mg++ və ya Mn++), RNT polimeraza və şablondur.

(i) Promoterin tanınması:

RNT polimeraza fermenti başlanğıc yerinin tanınmasında və bağlanmasında əsas rol oynayır. Mürəkkəb ferment əmələ gəlməzdən əvvəl siqma faktoru p subunit yerindəki əsas fermentlə qarşılıqlı əlaqədə olur. Bu, hər iki telin əsas ferment tərəfindən transkripsiyasını yoxlamaq üçün tələb olunur. Holoenzim iki DNT zəncirindən yalnız birini transkripsiya edir. Holoenzimin siqma faktoru DNT-nin promotor bölgəsini tanıyır (Şəkil 10.6).

Xüsusi baza ardıcıllığına (20-200 baza uzunluğunda) promotor deyilir. Müxtəlif bakteriyaların müxtəlif genlərinin çoxlu sayda promotor ardıcıllığının tədqiqi onların çoxlu ümumi xüsusiyyətlərə malik olduğunu göstərdi. Promotor ardıcıllıqları transkripsiyanın başlanğıc nöqtəsindən -10 və -35 baza cütlərində mərkəzləşir və normal promotor funksiyasında iştirak edir.

E. coli promotorun aşağıdakı iki fərqli heksamer komponentinə malikdir:

-10 ardıcıllığı Pribnow’s qutusu, -35 bölgəsi isə tanınma sahəsi adlanır. Pribnow’s qutusu bütün prokaryotik promotorların bir hissəsi kimi tapılır. -35 bölgəsi təxminən 35 əsas cüt yuxarıda (transkripsiya sahəsi istiqamətindən uzaqda) yerləşir. Promotor struktur gendən yuxarıda yerləşir.

RNT polimeraza əsas yivdəki qruplarla qarşılıqlı əlaqədə olur və Pribnow's qutusundan yuxarı axın (-35 bölgə) düzgün ardıcıllığı tanıyır, daha sonra -10 bölgəsinə yana doğru hərəkət edərək sabit kompleks əmələ gətirir. Beləliklə, siqma faktoru yuxarıda göstərilən hər iki bölgəni tanıyır.

(ii) RNT Polimerazın Promotorla bağlanması:

RNT polimerazanın müxtəlif promotorlara bağlanma gücü dəyişir. Bəzi promotorlar var ki, RNT polimerazadan çox zülallar üçün bağlanma yerləri var.

Buna görə də, bu promotorlar üçün RNT polimerazanın düzgün bağlanması üçün sahə həmin protein tərəfindən tutulmalıdır. Bu tip üçün ən ümumi bağlanma yerlərindən biri siklik AMP reseptor zülalının (CRP) kompleksini bağlayan yerdir. AMP-nin konsentrasiyası bu promouterlərin fəaliyyətini tənzimləyir.

(iii) DNT Double Helix-in açılması:

Xromosomun super spiral təbiəti promotor funksiyasında rol oynaya bilər. Ümumiyyətlə, mənfi super qıvrılmış xromosom rahat xromosomdan daha yaxşı transkripsiya şablonudur. Super qıvrılmanın yaratdığı burulma gərginliyi DNT-nin müəyyən sahəsinin RNT polimeraza ilə ayrılmasını asanlaşdırır.

Beləliklə, super qıvrım bəzi genlərin ifadəsinə digərlərindən daha çox təsir göstərir. RNT polimerazanın omeqa (ω) faktorunun bağlanması DNT spiralının açılması ilə nəticələnir. Nəticədə DNT-nin qısa bir hissəsi açılır. Açıq kompleks sonra RNT sintezinin sonrakı başlaması ilə RNT polimerazının sıx bağlanmasına imkan verir.

(iv) RNT zəncirinin birinci əsasının sintezi:

Sintez edilən RNT-nin ilk bazası həmişə purin şəklində olur, yəni ya trifosfat guanin (pppG) və ya adenin (pppA). E. coli-də zəncirlərin əksəriyyəti pppG ilə, T7 və ØX174 faqında isə pppA ilə başlayır. DNT replikasiyasından fərqli olaraq, mRNT sintezinin başlanması primerlərə ehtiyac duymur. Başlanğıc ilk internukleotid bağının (5’pppPupN) formalaşmasından sonra başa çatır (Şəkil 10.5).

3. Zəncirin uzadılması:

Zəncirin uzanması DNT şablonu boyunca hərəkət edən əsas ferment tərəfindən baş verir. Uzatmaya başladıqdan sonra transkripsiya 37°C-də saniyədə 30-60 nukleotid arasında sürətlə davam edir.

Ümumiyyətlə uzanma reaksiyası mərhələləri əhatə edir:

(i) nükleotid trifosfat bağlanması,

(ii) nukleotid və yeni yaranan RNT zəncirinin 3'8242-OH arasında bağ əmələ gəlməsi,

(iii) Pirofosfat buraxılması və

(iv) DNT şablonu boyunca polimerazanın köçürülməsi.

Aktivləşdirilmiş ribonukleotid trifosfatlar, yəni ATP, UTP, OTP və CTP DNT şablonunun bir zəncirinin nukleotidlərinə uyğun olaraq əlavə edilir. Gələn nukleotid DNT bazası ilə hidrogen bağları əmələ gətirir. Reaksiya RNT molekulunun 3-cü ucundakı nukleotidlər ilə trifosfat qrupundakı P arasında baş verir və fosfatların (PPi) çıxarılmasına səbəb olur. PPi tezliklə qeyri-üzvi fosfata (Pi) hidroliz olunur (Şəkil 10.7A).

(i) Sigma (σ) faktorunun buraxılması:

8-9 nukleotid uzunluğunda mRNT transkripti əmələ gəldikdə, σ faktoru kompleksdən kəskin şəkildə ayrılır. Nəticədə bu, RNT polimeraza-DNT-in yaranan RNT kompleksindən σ yaxınlığının azalmasına səbəb olur. σ-nin sərbəst buraxılması hər hansı bir əsas fermentlə birləşə bilər və beləliklə, yeni zəncirin başlanması üçün təkrar istifadə olunur (Şəkil 10.5).

(ii) Transkripsiya istiqaməti:

Ribonükleotid trifosfatlar şablonun birinci nukleotidinə yapışır və zəncirvari böyümə 5′ → 3′ istiqamətində baş verir. Transkripsiya edilmiş şablon bölgəsi qabarcığın arxasında öz ikiqat sarmal formasını bərpa edir və DNT-nin transkripsiya ediləcək növbəti bölgəsi açılır.

RNT transkripti şablon boyunca bərabər uzanmır. Bu, şablonda müəyyən bölgələrdə saytların dayandırılması ilə əlaqədardır. Müəyyən edilmişdir ki, ümumiyyətlə pauza ardıcıllığı dayandırılmış transkriptin 3′-OH ucunun yuxarı axınında təxminən 16-20 bp olan GC ilə zəngin bölgələri ehtiva edir. Həmçinin, 3′-sonundan yuxarı 16-20 bp-də mövcud olan ikili simmetriya bölgəsi fasiləyə səbəb olur. Ancaq fasilə mexanizmi aydın deyil.

Üstəlik, siqma faktorunun buraxılmasından sonra NusA və NusG zülallarının əsas fermentlə əlaqəli olduğu və uzanma sürətini modullaşdırdığı güman edilir. Bəzi yerlərdə bu zülallar fasiləni artırır.

Maraqlıdır ki, yeni əmələ gələn RNT transkripti 5-də trifosfat qrupundan və 3-də sərbəst -OH qrupundan ibarətdir (şəkil 10.7 B). Üstəlik, RNT transkripti struktur genindən daha böyükdür. Əksər mesajlarda promotor, yəni mRNT-nin proksimal bölgəsi var ki, bu da lider ardıcıllığı, yəni tərcümənin başlamazdan əvvəl tərcümə olunmamış bölgəsi adlanır.

(iii) mRNT-nin sübut oxunması:

RNT polimeraza DNT polimerazanın 3'8242 → 5' ekzonükleaz aktivliyinə analoji olan sübut oxuma fəaliyyətinə malikdir. İki zülal, GreA və GreB RNT polimerazına (transkripsiya ilə həbs olunur) yeni yaranan mesajın 3-cü ucundan 2-3 nukleotidin ehtiyat nüsxəsini çıxarmağa və parçalamağa imkan verir. Bu, RNT polimerazanın sərbəst buraxılması ilə nəticələnir və bu da öz növbəsində genin 3-cü ucundakı həbs nöqtəsindən keçir.

(iv) Zülal-zülalın RNT polimeraza ilə qarşılıqlı təsiri:

Şablonun promotor bölgəsindəki RNT polimeraza ilə birbaşa əlaqə saxlayan bir neçə tənzimləyici amil var. Belə tənzimləyici amilləri (zülalları) I və II olmaqla iki sinfə bölmək olar.

I sinif zülalları transkripsiyanın aktivatoru kimi çıxış edir. Bunlar promouterdən yuxarıya bağlanır (məsələn, CRP, AraC, Fnr və OmpR). II sinif transkripsiya faktorları promotor bölgə ilə üst-üstə düşür bu tənzimləyicilərdən bir neçəsi α alt bölməsinin C-terminal ucu ilə əlaqə qurur (Şəkil 10.4).

4. Zəncirin dayandırılması:

RNT zəncirinin kəsilməsi prosesi aşağıdakı hadisələrlə başa çatır:

(i) uzanmanın dayandırılması,

(ii) Üçüncü kompleksdən transkriptin buraxılması və

(iii) DNT şablonundan polimerazanın dissosiasiyası.

Sona səbəb olan iki növ mexanizm var: rho-müstəqil və rho-asılı sonlanmalar.

(i) Rho-müstəqil xitam:

Sonlandırma üçün rho-müstəqil siqnal DNT-nin özü tərəfindən tanınır. İkili simmetriya ilə zəngin GC bölgəsindən ibarətdir. RNT polimeraza DNT şablonunda polyA ardıcıllığını oxuyur və genişləndirir (Şəkil 10.8A). O, 4-8 poli U resi­dues terminal uzanması ilə 3′-OH terminalından yuxarıya doğru təxminən 20 əsasdan ibarət gövdə və ilgək strukturu yaratmaq üçün qatlanan RNT trans­scriptini sintez edir (Şəkil 10.8B).

Bu RNT kök döngə quruluşu RNT polimerazanın 5-ci ucunda RNT-DNT hibridini dayandırmasına və pozmasına səbəb olur. Poli U qalıqları RNT-DNT hibrid molekulunun 3-cü ucunda mövcuddur. U-A hibrid baza cütləri nisbətən qeyri-sabitdir, buna görə də hibridin 3-ucunun mRNT zəncirinin qırılmasına və sərbəst buraxılmasına səbəb olur.

(ii) Rho-dan asılı xitam:

Richardson (1983) RNT zəncirinin rho-asılı dayandırılması üçün bir model verdi (Şəkil 10.9). Rho-asılı xitam üçün rho geni ilə kodlanmış Rho proteini (faktor) tələb olunur. Rho faktoru heksamerdir.

Güclü pauza yeri promotor bölgədən müəyyən bir məsafədə yerləşdikdə, rho-amillə əlaqəli xitam baş verir. Bununla belə, aydın olmalıdır ki, promouterə yaxın olan güclü pauza saytı ləğvetmə yeri kimi çıxış etməyəcək. Rho bir bağlayıcı bölgə kimi ssRNA tələb edir (Şəkil 10.9 A).

Şəkil 10.9: RNT zəncirinin Rho faktoru ilə buraxılması üçün model.

Rho faktoru RNT boyunca bağlanma yerindən RNT polimeraza fermentinə doğru hərəkət edir. Hərəkət enerji verən ATP-nin hidrolizi ilə asanlaşdırılır. Ümid edirik ki, ssRNA böyük bağlanma yerində rho faktorunun kənarında dolanır. Bu addım RNT polimerazın sonlanma yerinə (B) çatmasından əvvəl baş verir.

RNT polimeraza qismən Rho faktorunun kənarına bükülür. Nəticədə Rho proteini polimerazanın əsas fermenti ilə təmasda olur. Bu əlaqə NusA və ya NusG zülalları tərəfindən asanlaşdırılır. Bu mərhələ nukleotid trifosfatların (C) hidrolizindən asılıdır.

Qablaşdırma prosesi davamlı olaraq davam edir və yeni yaranmış RNT-ni DNT və RNT polimerazına saxlayan qeyri-kovalent bağları pozur. RNT/DNT helikaz aktivliyinin aktivləşdirilməsi mRNT zəncirinin və nüvə RNT polimerazının DNT şablonundan ayrılmasına səbəb olur. Beləliklə, Rho-protein-RNT kompleksi RNT polimeraza-DNT kompleksindən (D) azad olur.

Nəhayət, əsas RNT polimerazı sərbəst buraxılır və transkripsiyanın ikinci dövrəsinin başlaması üçün istifadə olunan siqma faktoru ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. Rho-asılı transkripsiyanın dayandırılması siqnalı da bakteriofaq F-də təsvir edilmişdir1 Mose və Model tərəfindən (1984).

5. RNT dövriyyəsi:

Çürümə sürətlərinə əsasən, bu şəkildə in vivo transkripsiya edilmiş RNT iki qrupa bölünə bilər: sabit və qeyri-sabit RNT molekulları. Stabil RNT molekulları tRNT və rRNT-dən ibarətdir, mRNT isə qeyri-sabitdir. E. coli-də tRNT və rRNT-nin ümumi populyasiyası müvafiq olaraq 15-25% və 70-80% təşkil edir.

mRNT yalnız az miqdarda (3-5%) mövcuddur. Stabilliyin səbəbləri ribonukleoprotein komplekslərində (ribosom) rRNT-nin birləşməsi və tRNT və rRNT-nin ikincil quruluşa çevrilməsidir.

Bu çevrilmə 3' terminalda sabit RNT-ləri ribonukleazların həllindən qoruyur. Hüceyrə ekzonükleazları mRNT-ni 3'→5' istiqamətində deqradasiya edir. Bununla belə, gövdə-halqa strukturunun olması, ehtimal ki, endonükleazların birləşməsini maneə törədir.


Biologiya 171

Bu bölmənin sonunda siz aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

  • Eukaryotik transkripsiyanın mərhələlərini sadalayın
  • Transkripsiyada RNT polimerazalarının rolunu müzakirə edin
  • Üç RNT polimerazını müqayisə edin və müqayisə edin
  • Transkripsiya faktorlarının əhəmiyyətini izah edin

Prokaryotlar və eukaryotlar bir neçə əsas fərqlə eyni transkripsiya prosesini həyata keçirirlər. Prokaryot və eukaryot transkripsiyası arasındakı ən vacib fərq, sonuncunun membrana bağlı nüvəsi və orqanoidləri ilə bağlıdır. Nüvəyə bağlanmış genlərlə eukaryotik hüceyrə öz mRNT-ni sitoplazmaya nəql edə bilməli və tərcümə olunmazdan əvvəl mRNT-ni deqradasiyadan qorumalıdır. Eukaryotlar da üç fərqli polimerazadan istifadə edir ki, onların hər biri fərqli bir gen alt dəstini transkripsiya edir. Eukaryotik mRNA-lar adətən olur monogen, yəni tək bir zülal təyin edirlər.

Eukariotlarda Transkripsiyanın Başlanması

Öz-özünə DNT şablonuna bağlana bilən prokaryotik polimerazdan fərqli olaraq, eukariotlar əvvəlcə promotor bölgəyə bağlanmaq və sonra müvafiq polimerazanı işə götürmək üçün transkripsiya faktorları adlanan bir neçə başqa zülal tələb edir.

Üç Eukaryotik RNT Polimerazlar

Eukaryotik mRNT sintezinin xüsusiyyətləri prokariotlarla müqayisədə nəzərəçarpacaq dərəcədə mürəkkəbdir. Beş alt bölmədən ibarət tək polimeraza əvəzinə, eukaryotların hər biri 10 və ya daha çox alt bölmədən ibarət üç polimeraza malikdir. Hər bir eukaryotik polimeraza onu DNT şablonuna gətirmək üçün ayrıca bir sıra transkripsiya faktorları tələb edir.

RNT polimeraza I ribosomal RNT-nin (rRNT) transkripsiya edildiyi, emal edildiyi və ribosomlara yığıldığı xüsusi nüvə alt strukturu olan nüvədə yerləşir ((Şəkil)). rRNT molekulları struktur RNT hesab olunur, çünki onlar hüceyrə roluna malikdirlər, lakin proteinə çevrilmirlər. rRNA-lar ribosomun komponentləridir və tərcümə prosesi üçün vacibdir. RNT polimeraza I bütün rRNT-ləri 18S, 5.8S və 28S ribosomal genlərdən ibarət tandemlə təkrarlanan dəstdən sintez edir. (Note that the “S” designation applies to “Svedberg” units, a nonadditive value that characterizes the speed at which a particle sediments during centrifugation.)

Locations, Products, and Sensitivities of the Three Eukaryotic RNA Polymerases
RNT polimeraza Cellular Compartment Product of Transcription α-Amanitin Sensitivity
I Nükleolus All rRNAs except 5S rRNA Insensitive
II Nüvə All protein-coding nuclear pre-mRNAs Extremely sensitive
III Nüvə 5S rRNA, tRNAs, and small nuclear RNAs Moderately sensitive

RNA polymerase II is located in the nucleus and synthesizes all protein-coding nuclear pre-mRNAs. Eukaryotik pre-mRNA-lar transkripsiyadan sonra, lakin tərcümədən əvvəl geniş emaldan keçir. For clarity, this module’s discussion of transcription and translation in eukaryotes will use the term “mRNAs” to describe only the mature, processed molecules that are ready to be translated. RNT polimeraza II eukaryotik genlərin böyük əksəriyyətinin transkripsiyasından məsuldur.

RNT polimeraza III nüvədə də yerləşir. This polymerase transcribes a variety of structural RNAs that includes the 5S pre-rRNA, transfer pre-RNAs (pre-tRNAs), and small nuclear pre- RNAs . The tRNAs have a critical role in translation they serve as the “adaptor molecules” between the mRNA template and the growing polypeptide chain. Kiçik nüvə RNT-lərinin müxtəlif funksiyaları var, o cümlədən pre-mRNA-ları “birləşdirmək” və transkripsiya faktorlarını tənzimləmək.

A scientist characterizing a new gene can determine which polymerase transcribes it by testing whether the gene is expressed in the presence of α-amanitin, an oligopeptide toxin produced by the fly agaric toadstool mushroom and other species of Amanita. Interestingly, the α-amanitin affects the three polymerases very differently ((Figure)). RNA polymerase I is completely insensitive to α-amanitin, meaning that the polymerase can transcribe DNA in vitro in the presence of this poison. RNA polymerase III is moderately sensitive to the toxin. In contrast, RNA polymerase II is extremely sensitive to α-amanitin. The toxin prevents the enzyme from progressing down the DNA, and thus inhibits transcription. Knowing the transcribing polymerase can provide clues as to the general function of the gene being studied. Because RNA polymerase II transcribes the vast majority of genes, we will focus on this polymerase in our subsequent discussions about eukaryotic transcription factors and promoters.

RNA Polymerase II Promoters and Transcription Factors

Eukaryotic promoters are much larger and more intricate than prokaryotic promoters. However, both have a sequence similar to the -10 sequence of prokaryotes. In eukaryotes, this sequence is called the TATA box, and has the consensus sequence TATAAA on the coding strand. It is located at -25 to -35 bases relative to the initiation (+1) site ((Figure)). This sequence is not identical to the E. coli -10 box, but it conserves the A–T rich element. The thermostability of A–T bonds is low and this helps the DNA template to locally unwind in preparation for transcription.

Instead of the simple σ factor that helps bind the prokaryotic RNA polymerase to its promoter, eukaryotes assemble a complex of transcription factors required to recruit RNA polymerase II to a protein coding gene. Transcription factors that bind to the promoter are called basal transcription factors. These basal factors are all called TFII (for Transcription Factor/polymerase II) plus an additional letter (A-J). The core complex is TFIID, which includes a TATA-binding protein (TBP). The other transcription factors systematically fall into place on the DNA template, with each one further stabilizing the pre-initiation complex and contributing to the recruitment of RNA polymerase II.


Some eukaryotic promoters also have a conserved CAAT box (GGCCAATCT) at approximately -80. Further upstream of the TATA box, eukaryotic promoters may also contain one or more GC-rich boxes (GGCG) or octamer boxes (ATTTGCAT). These elements bind cellular factors that increase the efficiency of transcription initiation and are often identified in more “active” genes that are constantly being expressed by the cell.

Basal transcription factors are crucial in the formation of a preinitiation complex on the DNA template that subsequently recruits RNA polymerase II for transcription initiation. The complexity of eukaryotic transcription does not end with the polymerases and promoters. An army of other transcription factors, which bind to upstream enhancers and silencers, also help to regulate the frequency with which pre-mRNA is synthesized from a gene. Enhancers and silencers affect the efficiency of transcription but are not necessary for transcription to proceed.

RNT Polimerazlar I və III üçün Promotor strukturları

The processes of bringing RNA polymerases I and III to the DNA template involve slightly less complex collections of transcription factors, but the general theme is the same.

The conserved promoter elements for genes transcribed by polymerases I and III differ from those transcribed by RNA polymerase II. RNT polimeraza I -45-dən +20-yə qədər bölgədə iki GC ilə zəngin promotor ardıcıllığına malik genləri transkripsiya edir. Təkcə bu ardıcıllıqlar transkripsiyanın başlanması üçün kifayətdir, lakin başlanğıc sahəsinin yuxarı axınında -180-dən -105-ə qədər regionda əlavə ardıcıllığı olan promotorlar başlanğıcı daha da gücləndirəcək. RNT polimeraza III tərəfindən transkripsiya edilən genlər, genlərin özlərində baş verən yuxarı promotorlara və ya promotorlara malikdir.

Eukaryotic transcription is a tightly regulated process that requires a variety of proteins to interact with each other and with the DNA strand. Although the process of transcription in eukaryotes involves a greater metabolic investment than in prokaryotes, it ensures that the cell transcribes precisely the pre-mRNAs that it needs for protein synthesis.

The evolution of genes may be a familiar concept. Mutations can occur in genes during DNA replication, and the result may or may not be beneficial to the cell. By altering an enzyme, structural protein, or some other factor, the process of mutation can transform functions or physical features. However, eukaryotic promoters and other gene regulatory sequences may evolve as well. For instance, consider a gene that, over many generations, becomes more valuable to the cell. Maybe the gene encodes a structural protein that the cell needs to synthesize in abundance for a certain function. If this is the case, it would be beneficial to the cell for that gene’s promoter to recruit transcription factors more efficiently and increase gene expression.

Scientists examining the evolution of promoter sequences have reported varying results. In part, this is because it is difficult to infer exactly where a eukaryotic promoter begins and ends. Some promoters occur within genes others are located very far upstream, or even downstream, of the genes they are regulating. However, when researchers limited their examination to human core promoter sequences that were defined experimentally as sequences that bind the preinitiation complex, they found that promoters evolve even faster than protein-coding genes.

It is still unclear how promoter evolution might correspond to the evolution of humans or other complex organisms. However, the evolution of a promoter to effectively make more or less of a given gene product is an intriguing alternative to the evolution of the genes themselves. 1

Eukaryotik uzanma və sonlanma

Following the formation of the preinitiation complex, the polymerase is released from the other transcription factors, and elongation is allowed to proceed as it does in prokaryotes with the polymerase synthesizing pre-mRNA in the 5′ to 3′ direction. As discussed previously, RNA polymerase II transcribes the major share of eukaryotic genes, so in this section we will focus on how this polymerase accomplishes elongation and termination.

Although the enzymatic process of elongation is essentially the same in eukaryotes and prokaryotes, the DNA template is considerably more complex. Eukaryotik hüceyrələr bölünmədikdə, onların genləri DNT və xromatin adlanan zülalların diffuz kütləsi şəklində mövcuddur. DNT yüklü histon zülalları ətrafında təkrar fasilələrlə sıx şəkildə qablaşdırılır. Bunlar DNA–histone complexes, collectively called nucleosomes, are regularly spaced and include 146 nucleotides of DNA wound around eight histones like thread around a spool.

Polinükleotid sintezinin baş verməsi üçün transkripsiya mexanizmi hər dəfə nukleosomla qarşılaşdıqda histonları yoldan çıxarmalıdır. This is accomplished by a special protein complex called FACT , which stands for “facilitates chromatin transcription.” Bu kompleks polimeraza boyunca hərəkət edərkən histonları DNT şablonundan uzaqlaşdırır. Pre-mRNT sintez edildikdən sonra FACT kompleksi nukleosomları yenidən yaratmaq üçün histonları əvəz edir.

Müxtəlif polimerazlar üçün transkripsiyanın dayandırılması fərqlidir. Unlike in prokaryotes, elongation by RNA polymerase II in eukaryotes takes place 1,000 to 2,000 nucleotides beyond the end of the gene being transcribed. Bu pre-mRNT quyruğu sonradan mRNT emalı zamanı parçalanma yolu ilə çıxarılır. Digər tərəfdən, RNT polimerazaları I və III son siqnalları tələb edir. RNT polimeraza I tərəfindən transkripsiya edilmiş genlər son zülal tərəfindən tanınan xüsusi 18-nukleotid ardıcıllığını ehtiva edir. RNT polimeraza III-də sonlanma prosesi prokaryotlarda rho-müstəqil transkripsiyanın dayandırılmasına bənzər bir mRNA saç tıxacını əhatə edir.

Bölmənin xülasəsi

Eukariotlarda transkripsiya, transkripsiya edilən gendən asılı olaraq üç növ polimerazadan birini əhatə edir. RNA polymerase II transcribes all of the protein-coding genes, whereas RNA polymerase I transcribes the tandemly duplicated rRNA genes, and RNA polymerase III transcribes various small RNAs, like the 5S rRNA, tRNA, and small nuclear RNA genes. Eukariotlarda transkripsiyanın başlaması bir neçə transkripsiya faktorunun adətən kopyalanan genin yuxarı axınında yerləşən mürəkkəb promotor ardıcıllığına bağlanmasını nəzərdə tutur. The mRNA is synthesized in the 5′ to 3′ direction, and the FACT complex moves and reassembles nucleosomes as the polymerase passes by. RNT polimeraza I və III transkripsiyanı zülal və ya RNT saç sancağından asılı üsullarla dayandırdığı halda, RNT polimeraza II gen şablonundan kənarda 1000 və ya daha çox nukleotid üçün transkripsiya edir və mRNT-dən əvvəlki emal zamanı artıqlığı parçalayır.

İncəsənət Əlaqələri

Review A scientist splices a eukaryotic promoter in front of a bacterial gene and inserts the gene in a bacterial chromosome. Bakteriyaların geni köçürməsini gözləyirsinizmi?

No. Prokaryotes use different promoters than eukaryotes.

Pulsuz Cavab

A scientist observes that a cell has an RNA polymerase deficiency that prevents it from making proteins. Describe three additional observations that would together support the conclusion that a defect in RNA polymerase I activity, and not problems with the other polymerases, causes the defect.

To determine that a RNA polymerase I mutation or deficiency is causing the defect in protein production, the scientist would need to make observations that provide evidence that RNA polymerases II and III are working in the cell. The observations eliminating RNA polymerase II as the defect could include:

The observations eliminating RNA polymerase III could include:

  • Isolation of small nuclear RNAs from the cell
  • Isolation of microRNAs from the cell
  • Transcription of 5S rRNA in the nucleus
  • Presence of tRNAs in the cytoplasm

The observations implicating RNA polymerase I could include:

  • A lack of functional ribosomes in the cytoplasm (RNA polymerase I or III)
  • A lack of RNA polymerase I protein
  • RNA polymerase I protein is non-functional

Haşiyələr

    H Liang et al., “Fast evolution of core promoters in primate genomes,” Molekulyar Biologiya və Təkamül 25 (2008): 1239–44.

Lüğət


What acts at the core promoter?

The core promoter is the site of action of the RNA polymerase II transcriptional machinery (for review, see Orphanides et al. 1996Hampsey 1998 Myer and Young 1998 Roeder 1998 Lee and Young 2000Dvir et al. 2001 White 2001 Woychik and Hampsey 2002). RNA polymerase II is a multisubunit enzyme that catalyzes the synthesis of mRNA from the DNA template. Accurate and efficient transcription from the core promoter requires the polymerase along with auxiliary factors that are commonly termed the “basal” or “general” transcription factors, which include transcription factor (TF) IIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, and TFIIH. With TATA box-dependent core promoters, it has been found that the purified factors can assemble into a transcription preinitiation complex (PIC) in the following order: TFIID, TFIIB, RNA polymerase II-TFIIF complex, TFIIE, and then TFIIH. For the purposes of this review, it is important to remember TFIID and TFIIB. TFIID is a multisubunit protein that consists of TBP (the TATA box-binding protein) and approximately 13 TBP-associated factors (TAFs Burley and Roeder 1996 Albright and Tjian 2000 Berk 2000 Verrijzer 2001 Tora 2002). [There are multiple TBP-containing complexes, and hence, the TAFs that are involved in RNA polymerase II transcription are termed TAFII250, TAFII150, etc. The TAF nomenclature has been revised recently (Tora 2002).] TFIIB is a single polypeptide that interacts with TBP as well as with the DNA upstream of the TATA box. In the stepwise PIC assembly mechanism described above, TFIID and TFIIB are the first two factors that interact with the core promoter. Accordingly, it appears that these two factors have a critical role in the recognition of core promoter motifs.


Elektron əlavə material

Additional file 1: Sequences of the TIRs used in the study. Sequences of the TIRs are provided. (DOC 32 KB)

12867_2007_237_MOESM2_ESM.doc

Additional file 2: Reverse transcription real-time PCR to determine mRNA levels. The file contains information about mRNA levels. (DOC 28 KB)

12867_2007_237_MOESM3_ESM.doc

Additional file 3: The effect of the TIR on GFP synthesis at 37°C. The experimental data used for Figure 2 are provided in fluorescence units. In addition, the data for araBAD promoter are shown. (DOC 304 KB)

12867_2007_237_MOESM4_ESM.doc

Additional file 4: The effect of the TIR on GFP synthesis at 20°C. The data from measurements done at 20°C are provided for all enhancer contexts. (DOC 186 KB)


Videoya baxın: عشرة تصرفات ستندم عليها بعد سن الأربعين (Noyabr 2022).