Презентация на тему "Транскрипция"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Транскрипция

• 
  Слайд 2
  

  Транскрипция - это синтез всех видов РНК по матрице ДНК, осуществляемый ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой.

  У прокариот синтез всех видов РНК осуществляется одним и тем же ферментом. У эукариот - 3 ядерные РНК-полимеразы, митохондриальныеРНК-полимеразы, хлоропластныеРНК-полимеразы. Субстратами для РНК-полимераз служат рибонуклеозид-трифосфаты (активированные нуклеотиды). Весь процесс транскрипции осуществляется за счет энергии макроэргических связей актвированных нуклеотидов.

• 
  Слайд 3
  
• 
  Слайд 4

  Принципы транскрипции:

  Комплементарность. Антипараллельность. Униполярность. Беззатравочность. Асимметричность. РНК синтезируется комплементарно и антипараллельно транскрибируемой цепи ДНК. Рост цепи РНК идет только в направлении 5'→3'. Для начала синтеза РНК фермент не нуждается в поли- или олигонуклеотидной затравке. Первый нуклеотид в РНК всегда пурин в форме трифосфата.

• 
  Слайд 5

  Транскрипция

  Синтез молекул РНК начинается в определенных местах ДНК – промоторах, а завершается в терминаторах. Промотор - особая последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как посадочная площадка и старт синтеза РНК. Терминатор - особая последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как финиш транскрипции. Транскриптон – единица транскрипции; это участок ДНК между промотором и терминатором.

• 
  Слайд 6

  Асимметричность транскрипции

  В каждом транскриптоне копируется только одна из двух нитей ДНК – матричная (значащая). Какая именно, определяется положением промотора и терминатора.

• 
  Слайд 7

  Транскрипция

  Цистрон - последовательность нуклеотидов ДНК, кодирующая один полипептид (в большинстве случаев - белок) или одну тРНК, или одну рРНК. У эукариот продуктом транскрипции является моноцистронная РНК, т.к. в состав транскриптона входит только один ген. У прокариот большинство генов организованы в опероны. Продукт транскрипции оперона – полицистронная РНК.

• 
  Слайд 8

  РНК-полимеразы прокариот

  РНК-полимеразаЕ.coli - белок с четвертичной структурой. Одновременно в клетке присутствует около 7000 молекул РНК-полимеразы. Субъединичный состав фермента: (2α)ββ’- кор-фермент (Е). (2α)ββ’σ– холофермент (полный фермент, Е σ70). Фактор σ необходим для инициации транскрипции. Элонгация - продолжение синтеза РНК, и терминация - его остановка, осуществляются кор-ферментом.

• 
  Слайд 9

  РНК-полимеразы эукариот

  У эукариот существуют специализированные РНК-полимеразы. В ядре выделяют 3 типа РНК-полимераз: РНК-полимераза I - синтезирует рРНК (кроме 5S рРНК). РНК-полимераза II - синтезирует мРНК и некоторые малые РНК. РНК-полимераза III - синтезирует тРНК, 5S рРНК и некоторые малыеРНК.

• 
  Слайд 10
  

  Каждая из ядерных РНК-полимераз – это многосубъединичный белковый комплекс, состоящий из 2 больших субъединиц (120-220 кДа) и 5-13 малых (10-100кДа) Помимо ядерных РНК-полимераз у эукариот есть еще РНК-полимеразы хлоропластов и митохондрий. Они кодируются в ядре, а не в соответствующих органеллах.

• 
  Слайд 11

  Цикл транскрипции

  Процесс транскрипции условно разделяют на 4 стадии: Распознавание промотора и связывание молекул РНК-полимеразы с ДНК Инициация Элонгация Терминация

• 
  Слайд 12

  Промоторы прокариот

  Промотор бактерий содержит две канонические последовательности: область -35 и область -10 (домен Прибнова). Обе эти последовательности специфически взаимодействуют с 2 участками σ-фактора.

• 
  Слайд 13

  Транскрипция у прокариот

  1. Узнавание промотора σ-фактором и связывание РНК-полимеразы с ДНК. В каталитическом центре инициации транскрипции, находящемся в β-субъединице, оказывается +1-ый нуклеотид оперона.

• 
  Слайд 14
  

  2. Происходит формирование инициационного комплекса, состоящего из РНК-полимеразы и ДНК. Инициация заключается в образовании первой фосфодиэфирной связи между пурин-трифосфатом (АТФ или ГТФ) и следующим нуклеотидом. После инициации σ-фактор покидает фермент, и формируется элонгирующий комплекс.

• 
  Слайд 15
  

  3. Элонгация - последовательное наращивание цепи РНК (присоединение нуклеотидов к 3’-концу растущей цепи). При этом Скорость элонгации 40-50 нукл./сек.

• 
  Слайд 16
  

  4. Терминация бывает ρ-независимой и ρ-зависимой. При ρ-независимой терминации в терминаторе присутствует палиндром. В синтезируемой РНК формируется шпилька. Шпилька меняет конформациюРНК-полимеразы и фермент теряет сродство к ДНК. Во втором случае необходимо участие белкового фактора ρ. Он способен узнавать 5`-конец синтезируемой РНК, садиться на него и двигаться по РНК с такой же скоростью, с которой РНК-полимераза движется по ДНК. Когда РНК-полимераза замедляет ход, ρ-фактор ее догоняет, изменяет конформацию фермента, и синтез РНК прекращается.

• 
  Слайд 17

  ρ-независимая терминация

• 
  Слайд 18

  ρ-зависимая терминация

• 
  Слайд 19

  Промоторы эукариот

  Промоторы, узнаваемые РНК-полимеразойII, содержат три семейства регуляторных последовательностей: Базальные элементы ТАТА-последовательность инициатор 2.Проксимальные элементы 3. Дистальные элементы энхансеры – последовательности, стимулирующие транскрипцию Сайленсеры – последовательности, подавляющие транскрипцию

• 
  Слайд 20
  
• 
  Слайд 21
  

  На расстоянии -25 п.н. от +1 нукл. находится ТАТА-бокс. Его позиция определяет точку инициации транскрипции. А на расстоянии -60-80 п.н. находится ЦААТ-бокс, который не является абсолютно необходимым, но присутствует перед большинством генов. Расстояние между ЦААТ и ТАТА большое и РНК-полимераза не способна накрыть всю эту область. ЦААТ опознается своим белком, а ТАТА - своим.

• 
  Слайд 22

  Транскрипция у эукариот

  1. РНК-полимеразы эукариот не способны самостоятельно связываться с ДНК. Базальные факторы транскрипции - белки, необходимые для инициации транскрипции: TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH, TFIIJ

• 
  Слайд 23
  

  2. Инициация. Формирование инициационного комплекса. Освобождение промотора.

• 
  Слайд 24
  

  3. Элонгация. Участвуют белковые факторы элонгации: основные и регуляторные. Основные факторы: P-TEFb, TFIIS, TFIIF, элонгин(SIII). 4. Терминация. Участвуют факторы терминации. Известны 3 фактора терминации транскрипции – по одному на каждую РНК-полимеразу.

• 
  Слайд 25

  Механизмы взаимодействия факторов транскрипции с ДНК

  1) Домены типа «цинковые пальцы» 2) мотив «спираль-поворот-спираль» 3) домены «лейциновая застежка»

• 
  Слайд 26

  Регуляция транскрипции у прокариот

  Связана с деятельностью особых белков-регуляторов. Негативная: белки-регуляторы присоединяются к особым последовательностям ДНК и мешают РНК-полимеразе инициировать транскрипцию Позитивная: белки-регуляторы присоединяются к особым последовательностям ДНК и помогают РНК-полимеразе инициировать транскрипцию

• 
  Слайд 27

  Негативная регуляция транскрипции

  Белки-регуляторы (репрессоры) присоединяются к определенным участкам ДНК (операторам) и мешают РНК-полимеразе инициировать транскрипцию. Многие репрессоры связываются с оператором при участии низкомолекулярных веществ – эффекторов. 2 вида эффекторов: индукторы и корепрессоры

• 
  Слайд 28
  

  Индукторы снижают сродство репрессора и оператора. В присутствии индуктора репрессор теряет способность связываться с оператором → промотор активируется. Корепрессоры увеличивают сродство репрессора и оператора. Репрессор связывается с оператором только в присутствии корепрессора → промотор неактивен.

• 
  Слайд 29

  Позитивная регуляция транскрипции

  Белки-регуляторы, осуществляющие позитивную регуляцию транскрипции, - активаторы. Они связываются с регуляторными последовательностями ДНК и способствуют инициации транскрипции. Такая транскрипция называется индуцированной.

• 
  Слайд 30

  Функционирование лактозного оперона у E. coli

• 
  Слайд 31

  Аттенюация экспрессии гена