Транскрипция

Август 7, 2022

Главная
Биология
Транскрипция

Содержание

2. Транскрипция - это синтез всех видов РНК по матрице ДНК, осуществляемый ферментом ДНК зависимой РНК-полимеразой. Принципы
3. Промотор - участок гена, на который происходит посадка РНК-полимеразы Терминатор – участок гена, на котором происходит
4. Терминация У бактерий есть два механизма терминации транскрипции: – ро-зависимый механизм, при котором белок Rho (ро)
5. Ингибиторы транскрипции • Рифампицин - ингибитор инициации. Связывается с центром инициации E. сoli. • Стрептолидигин -
6. Транскрипция у прокариот Прокариоты не имеют ядерной мембраны, поэтому процессы транскрипции, трансляции могут проходить одновременно. Прокариотической
7. Регуляция транскрипции у прокариот Лактозный оперон, или lac оперон - участок генома бактерий, отвечающий за усвоение
8. В состав оперона входят: • Группа сцепленных структурных генов, кодирующих синтез ферментов для единого метаболического процесса
9. Концепцию оперона для прокариот предложили в 1961 году французские ученые Жакоб и Моно, за что получили
10. Позитивная и негативная регуляция экспрессии генов Когда благодаря действию специфических регуляторных элементов уровень экспрессии генов возрастает,
11. Регуляция экспрессии lac оперона E. coli: а – участок управления транскрипцией, б – в отсутствие лактозы
12. Схема негативной индукции Жакоба и Моно Эта схема называется так потому, что контролирующим транскрипцию фактором является
13. 1. При отсутствии лактозы активный белок-репрессор связывается с оператором и блокирует синтез мРНК, кодирующей ферменты катаболизма
14. Регуляции транскрип-ции у эука-риот
15. Амплификация – это увеличение количества генов, точнее многократное копирование одного гена. Естественно, все полученные копии равнозначны
16. Энхансеры и сайленсеры - участки связывания активаторов и репрессоров Энхансер + активатор = активация транскрипции Сайленсер
17. Транскрип-ционные факторы Транскрипционные факторы регулируют цис-действующие элементы !Цис-действующие элементы (или цис-элементы) — участки ДНК или РНК,
18. Высоко консервативные, специальные структуры, связывающие ДНК и названные цинковыми пальцами (Zinc finger), лейциновой застежкой (Leucine zipper),
19. Отличия транскрипции у про- и эукариот Разобщение транскрипции и трансляции в пространстве и времени у эукариот,
21. В ходе созревания пре-мРНК в ядре сшиваться могут не все экзоны, и в разных условиях разные
23. Тканеспецифичность
24. Обратная транскрипция (или синтез кДНК) выполняется при участии фермента ревертазы на матрице РНК, в результате чего
25. Схема обратной транскрипции ВИЧ. Участок 3’-конца тРНК (сиреневый трилистник) комплементарен области PB (от англ. primer binding
27. Скачать презентацию

Слайд 2

Транскрипция - это синтез всех видов РНК по матрице ДНК, осуществляемый

ферментом ДНК зависимой РНК-полимеразой.

Принципы транскрипции:
1. Комплементарность - РНК-полимераза синтезирует комплементарную реплику с транскрибируемого участка ДНК (A -U, G-C,C-G, T-A)
2. Антипараллельность - синтезируемая цепь РНК направлена антипараллельно транскрибируемому участку
3. Униполярность - синтез нуклеотидной цепи всегда направлен 5’ -> 3’
4. Беззатравочность - транскрипция начинается с нуклеотидтрифосфата и не требует затравочных олигонуклеотидов.
5. Асимметричность - транскрибируется лишь одна из цепей ДНК - матричная цепь, смысловая цепь не транскрибируется

Слайд 3

Промотор - участок гена, на который происходит посадка РНК-полимеразы Терминатор –

участок гена, на котором происходит завершение транскрипции

Слайд 4

Терминация
У бактерий есть два механизма терминации транскрипции:
– ро-зависимый механизм, при котором белок

Rho (ро) дестабилизирует водородные связи между матрицей ДНК и мРНК, высвобождая молекулу РНК.
– ро-независимый, при котором транскрипция останавливается, когда только что синтезированная молекула РНК формирует стебель-петлю, за которой расположено несколько урацилов (…УУУУ), что приводит к отсоединению молекулы РНК от матрицы ДНК.
Терминация транскрипции у эукариот менее изучена. Она завершается разрезанием РНК, после чего к её 3' концу фермент добавляет несколько аденинов (…АААА), от числа которых зависит стабильность данного транскрипта.

Слайд 5

Ингибиторы транскрипции
• Рифампицин - ингибитор инициации. Связывается с центром инициации

E. сoli.
• Стрептолидигин - ингибитор элонгации. Связывается с центром элонгации E. сoli.

Слайд 6

Транскрипция у прокариот
Прокариоты не имеют ядерной мембраны, поэтому процессы транскрипции, трансляции

могут проходить одновременно.
Прокариотической транскрипции характерно иметь полицистронные мРНК (молекула мРНК, кодирующая последовательности более чем одного белка), для одновременного синтеза нескольких белков.
Транскрипция начинается с промотора
Не смотря на вариабельность промоторов среди прокариот, есть несколько консервативных элементов в позициях -10 и -35 от точки инициации транскрипции
ТТГАЦА – блок Гилберта, положение на ДНК - (-35), налево относительно нулевой точки начала транскрипции. Это зона узнавания РНК-полимеразой места присоединения к ДНК перед началом транскрипции.
ТАТААТ – блок Прибнова, положение на ДНК- (-10) – предназначен для сборки РНК-полимеразы.
Скорость РНК-полимеразы составляет примерно 40 нуклеотидов в секунду

Слайд 7

Регуляция транскрипции у прокариот
Лактозный оперон, или lac оперон - участок генома бактерий, отвечающий

за усвоение клеткой (гидролиз)лактозы.
Оперон — функциональная единица генома у прокариот, в состав которой входят цистроны (гены, единицы транскрипции), кодирующие совместно или последовательно работающие белки и объединенные под одним (или несколькими) промоторами.
Опероны по количеству цистронов делят на моно-, олиго- и полицистронные, содержащие, соответственно, только один, несколько или много цистронов (генов).

Слайд 8

В состав оперона входят:
• Группа сцепленных структурных генов, кодирующих синтез

ферментов для единого метаболического процесса
• Регуляторные участки :
• Промотор - регуляторный элимент, который служит участком связывания РНК-полимеразы
• Оператор — участок ДНК, с которым взаимодействует регуляторный белок — репрессор
• Терминатор – участок гена, на котором происходит завершение транскрипции

Слайд 9

Концепцию оперона для прокариот предложили в 1961 году французские ученые Жакоб

и Моно, за что получили Нобелевскую премию в 1965 году.

Слайд 10

Позитивная и негативная регуляция экспрессии генов
Когда благодаря действию специфических регуляторных элементов

уровень экспрессии генов возрастает, регуляция называется позитивной. Если уровень экспрессии генов понижается, говорят о негативной регуляции. Регуляторный элемент или молекулу, участвующие в качестве «посредников» в негативной регуляции, называют негативными регуляторами; элементы, осуществляющие позитивную регуляцию— позитивными регуляторами

Слайд 11

Регуляция экспрессии lac оперона E. coli: а – участок управления транскрипцией,

б – в отсутствие лактозы lac-репрессор связан с оператором, в – при наличии лактозы комплекс РНК-полимеразы с σ‎70-фактором (Pol-σ‎70) начинает транскрипцию мРНК, г – максимальная интенсивность транскрипции достигается в отсутствии глюкозы, когда комплекс САР-cAMP связывается с САР-участком ДНК

Слайд 12

Схема негативной индукции Жакоба и Моно
Эта схема называется так потому, что

контролирующим транскрипцию фактором является негативный фактор, "выключатель" - белок - репрессор. Индукция (включение) происходит при потере сродства белка - репрессора к оператору

Слайд 13

1. При отсутствии лактозы активный белок-репрессор связывается с оператором и блокирует

синтез мРНК, кодирующей ферменты катаболизма лактозы. В результате эти ферменты не образуются.
2. Если глюкозы нет, а лактоза есть, то последняя связывается с белком-репрессором и ингибирует его, не давая ему связаться с геном-оператором и препятствовать работе РНК-полимеразы. Это позволяет РНК-полимеразе считывать информацию, отвечающую за синтез ферментов катаболизма лактозы, и синтезировать мРНК. Таким образом, лактоза является индуктором транскрипции

Слайд 14

Регуляции транскрип-ции у эука-риот

Слайд 15

Амплификация – это увеличение количества генов, точнее многократное копирование одного гена.

Естественно, все полученные копии равнозначны и одинаково активно обеспечивают транскрипцию.
Энхансеры (англ. to enhance – усиливать) – это участки ДНК в 10-20 пар оснований, способные значительно усиливать экспрессию генов той же ДНК. В отличие от промоторов они значительно удалены от транскрипционного участка и могут располагаться от него в любом направлении (к 5'-концу или к 3'-концу). Сами энхансеры не кодируют какие-либо белки, но способны связываться с регуляторными белками (подавляющими транскрипцию).
Сайленсеры (англ. silence – молчание) – участки ДНК, в принципе схожие с энхансерами, но они способны замедлять транскрипцию генов, связываясь с регуляторными белками (которые ее активируют).
Перестройка генов. К подобным процессам относится кроссинговер – обмен участками гомологичных хромосом, и более сложный процесс – сайт-специфичная рекомбинация, которая изменяет положение и порядок нуклеотидных последовательностей в геноме.
Процессинг мРНК – некоторые пре-мРНК подвергаются разным вариантам сплайсинга (альтернативный сплайсинг) в результате чего образуются разные мРНК, и соответственно, белки с разной функцией.

Слайд 16

Энхансеры и сайленсеры
- участки связывания активаторов и репрессоров
Энхансер + активатор

= активация транскрипции
Сайленсер + репрессор = подавление транскрипции
Не зависят от ориентации
Могут находиться на значительном расстоянии от промотора

Слайд 17

Транскрип-ционные факторы
Транскрипционные факторы регулируют цис-действующие элементы
!Цис-действующие элементы (или цис-элементы) — участки ДНК или РНК, регулирующие экспрессию

генов, находящихся на той же молекуле генов эукариот.
Транскрипционные факторы, которые связываются с цис-действующими элементами, называются транс-действующими факторами (трансфакторами), так как кодирующие их гены могут быть локализованы в любом месте генома.
Трансфакторы, которые усиливают транскрипцию, называют активаторами, а трансфакторы, ингибирующие ее, - репрессорами.

Слайд 18

Высоко консервативные, специальные структуры, связывающие ДНК и названные цинковыми пальцами (Zinc

finger), лейциновой застежкой (Leucine zipper), основной молнией
Цинковые пальцы представляют собой структуры, в которых важную роль играет Zn. Полипептидная цепь, образующая каждый палец, имеет сложную глобулярную структуру, в которой остатки двух молекул цистеина и двух молекул гистидина связаны с атомом цинка. Цинковые пальцы взаимодействуют с ДНК в виде мономеров
Структура транскрипционных факторов, получившая название лейциновой застежки, имеет вид спирали протяженностью около 35 аминокислот, среди которых каждую седьмую позицию занимает лейцин.
Основная молния является модификацией лейциновой молнии, она часто встречается среди трансфакторов растений и содержит в своем составе вместо лейцина другие гидрофобные аминокислоты.

структура типичных регуляторных трансфакторов:
а — цинковый палец; б — лейциновая застежка; в — основная молния

Слайд 19

Отличия транскрипции у про- и эукариот
Разобщение транскрипции и трансляции в пространстве

и времени у эукариот, у прокариот - смежные процессы
Транскриптоны про- и эукариот.
У прокариот – полицистронный транскрипт, транскриптоном является оперон. У эукариот – моноцистронный транскрипт, транскриптоном явлеятся ген.
3. РНК полимеразы прокариот и эукариот.
У прокариот – единая РНК полимераза, которая транскрибирует любые гены. У эукариот РНК полимеразы специализируются: • РНК полимераза I: 18S rRNA, 28S rRNA, 5,8S rRNA • РНК полимераза II: mRNA, snRNA. • РНК полимераза III: tRNA, 5S rRNA

Слайд 20

Слайд 21

В ходе созревания пре-мРНК в ядре сшиваться могут не все экзоны,

и в разных условиях разные экзоны отбрасываются вместе с интронами.
В результате этой сшивки получаются разные варианты, или изоформы мРНК, кодирующие разные белки, а весь процесс носит название альтернативного сплайсинга. Таким образом, из одного гена может быть в конечном итоге получено несколько разных белков

Альтернативный сплайсинг

Слайд 22

Слайд 23

Тканеспецифичность

Слайд 24

Обратная транскрипция (или синтез кДНК) выполняется при участии фермента ревертазы на

матрице РНК, в результате чего получается первая цепь кДНК.

Обратная транскрипция

Слайд 25

Схема обратной транскрипции ВИЧ.
Участок 3’-конца тРНК (сиреневый трилистник) комплементарен области PB (от англ. primer binding site — сайт

связывания с праймером) вирусного генома (а).
Однако эта область находится не на конце генома, поэтому сразу синтезировать полногеномную кДНК (комплементарную ДНК) не получается. Сначала синтезируется один конец кДНК — формируется гетеродуплекс. Затем из гетеродуплекса за счет РНКазной активности обратной транскриптазы удаляется РНК (б).
Синтезированная кДНК (синяя линия) отсоединяется от оставшейся РНК и отжигается на другом конце генома за счет повторов на его концах (в).
Теперь ОТ(обратная транскриптаза) может достроить цепь до конца, а РНКаза — расщепить РНК (г). Так строится первая цепь кДНК.
Вторая цепь начинает синтезироваться благодаря тому, что часть РНК в середине вирусного генома (полипуриновый участок) не деградирует и может служить праймером (г, д).
Построение второй цепи (зеленая линия) сильно не отличается от синтеза первой и протекает в два этапа (е, ж)

Транскрипция

Содержание

Транскрипция - это синтез всех видов РНК по матрице ДНК, осуществляемый

Промотор - участок гена, на который происходит посадка РНК-полимеразы Терминатор –

ТерминацияУ бактерий есть два механизма терминации транскрипции:– ро-зависимый механизм, при котором белок

Ингибиторы транскрипции • Рифампицин - ингибитор инициации. Связывается с центром инициации

Транскрипция у прокариотПрокариоты не имеют ядерной мембраны, поэтому процессы транскрипции, трансляции

Регуляция транскрипции у прокариотЛактозный оперон, или lac оперон - участок генома бактерий, отвечающий

В состав оперона входят: • Группа сцепленных структурных генов, кодирующих синтез