6 - Транскрипция
TRANSCRIPT
![Page 1: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/1.jpg)
ДНК – РНК – БЕЛКИ
![Page 2: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/2.jpg)
Отличия РНК от ДНК
• Рибоза вместо 2’-O-дезоксирибозы
• Урацил вместо тимина
![Page 3: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/4.jpg)
Что есть «консенсус»?
![Page 5: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/5.jpg)
WEB-LOGO
TATGTTCATGATTATGCTTACTGTTGTCATTTAACTTAGACTTAGGTTTATGATTATAATTATAATTATTAT
• Высота стэка букв отражает консервативность
• Высота индивидуальных буквы отражает частоту встречаемости нуклеотидов (аминокислот)
![Page 6: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/6.jpg)
Расположение промоторов в ДНК (аденовирус)
Важное отличие РНК-полимераз от ДНК-полимераз: им не нужна затравка (праймер)
![Page 7: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/7.jpg)
Роль σ-субъединицыσ -35 -10
E.coli σ70 TTGACA TATAAT
E.coli σ32 TCTC-CCCTTGAA CCCCAT-TA
E.coli σ54 (-24)CTGG-A (-12)TTGCA
B. sub σA TTGACA TATAAT
B. sub σΒ AGGTTTAA GGGTAT
B. sub σD CTAAA CCGATAT
B. sub σE ATATT ATACA
B. sub σK AC CATA---T
B. sub σH CAGGA GAATT—T
SPO1σgp28 AGGAGA TTT-TTT
T4σgp55 - TATAAATA
![Page 8: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/8.jpg)
Разные σ-субъединицы регулируют разные гены
![Page 9: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/9.jpg)
Уровни регуляции экспрессии генов
• На уровне транскрипции
• На уровне стабильности мРНК
• На уровне трансляции
• На уровне стабильности белка
![Page 10: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/10.jpg)
Анти-σ факторы
• Связывают σ-фактор, препятствуя инициации транскрипции
• Обычно регулируют специфические σ-факторы, необходимые для споруляции и т.д.
• Некоторые бактериофаги кодируют свои анти-σ-факторы, чтобы заблокировать синтез клеточных мРНК
![Page 11: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/11.jpg)
Транскрипция генов бактериофага SPO1
• Транскрипция ранних мРНК, среди которых есть мРНК σ28, осуществляется клеточным σ-фактором.
• σ28 запускает транскрипцию средних генов, в том числе и σ34.
• σ34 отвечает за транскрипцию поздних мРНК.
![Page 12: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/12.jpg)
Элонгация транскрипции•Белок NusA вызывает паузы при
элонгации на определенных последовательностях
•Белок NusG, наоборот, препятствует паузам
•GreA и GreB узнают «арестованные» комплексы, в
которых РНК-полимераза «съехала» назад и содержит в
активном центре не 3’-конец РНК, а дуплекс РНК-ДНК
•Mfd узнает комплексы, в которых полимераза наткнулась на
непреодолимое препятствие, например, тиминовый димер.
![Page 13: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/13.jpg)
Структура полимеразного комплекса
![Page 14: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/14.jpg)
• Скорость транскрипции 20-50 нуклеотидов в секунду при 37оС
![Page 15: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/15.jpg)
Транскрипция и трансляция
•У прокариот трансляция начинается еще до того, как
синтезируется полноразмерная мРНК.•У эукариот процессы
транскрипции и трансляции разделены в пространстве и
во времени.
![Page 16: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/16.jpg)
Регуляция лактозного оперона•Лактоза – менее питательный субстрат
для бактерий, чем глюкоза
•Белок LacI в отсутствие лактозы связывается с промоторной областью оперона и блокирует транскрипцию.
•Когда лактоза есть, LacI связывает ее, и не связывает ДНК.
•В отсутствие глюкозы в клетке накапливается cAMP, связывая
который активируется CAP (catabolism activation protein).
•Активированный САР связывается с с лактозным опероном, и включает его
транскрипцию.
![Page 17: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/17.jpg)
Искусственные системы на основе lac-оперона
• Можно заставлять клетку (бактериальную) включать или выключать синтез мРНК с введенного в клетку гена
• Для активации можно использовать негидролизуемый аналог лактозы: IPTG
![Page 18: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/18.jpg)
Оперон
• Функциональная единица транскрипции
• В одной мРНК закодированы несколько белков, участвующих в одном и том же процессе
• У эукариот (за редчайшим исключением!) в одной мРНК всегда закодирован один единственный белок
![Page 19: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/19.jpg)
Терминация транскрипции (ρ-зависимая)
Фактор ρ (ро) – РНК-зависимая АТФаза (хеликаза)
Садится на мРНК и «ползет» в направлении 5’->3’ и, когда «догоняет» РНК-полимеразу, терминирует транскрипцию
![Page 20: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/20.jpg)
Терминация транскрипции (ρ-независимая)
В других случаях терминация транскрипции происходит вследствие сигнала в самой мРНК: стабильная шпилька, за которой следует U-
богатый участок
![Page 21: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/21.jpg)
Рибосома и РНК-полимераза. Кто-кого? I
При недостатке в клетке UTP рибосома ползет быстрее, но когда UTP много – полимераза успевает синтезировать терминаторный сигнал.
Регуляция синтеза мРНК, кодирующей
белок, необходимый
для синтеза UTP. Соответственно,
когда UTP в клетке
достаточно - этот белок не нужен.
![Page 22: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/22.jpg)
Альтернативные структуры в РНК
![Page 23: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/23.jpg)
Рибосома и РНК-полимераза. Кто-кого? II
Когда в клетке мало триптофана, рибосома ползет медленно и образуется более стабильная структура мРНК, предотвращающая терминацию.
Регуляция белка,
необходимого для синтеза триптофана.
Когда триптофана в клетке много - этот белок не
нужен.
![Page 24: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/24.jpg)
Регуляция trp-оперона у Bacillus subtilis
![Page 25: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/26.jpg)
«Незаряженная тРНК» как сигнал для транскрипции
![Page 27: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/27.jpg)
Когда вся тРНК проаминоацилирована - транскрипция не идет
![Page 28: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/28.jpg)
РНК-полимеразы эукариот
Полимераза Функция
I 18S, 4.5S, 28S rRNA
II mRNA, snoRNA, snRNA
III 5S rRNA, tRNA, U6 sRNA, vRNA
![Page 29: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/29.jpg)
РНК-полимераза II
![Page 30: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/30.jpg)
Базовая структура промотра
![Page 31: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/31.jpg)
Отличия от прокариот
• Больше ДНК• Хроматин• Ядро
• По умолчанию у прокариот гены включены, у эукариот - выключены
Как следствие, больше возможностей для регуляции
![Page 32: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/32.jpg)
Еще сложнее!
• Альтернативные факторы транскрипции
• Альтернативные промоторы• Альтернативные терминаторы
транскрипции• Альтернативный сплайсинг
![Page 33: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/33.jpg)
И еще сложнее!
• Энхансеры могут регулировать транскрипцию на огромном расстоянии
• Иногда находятся вообще на другой хромосоме
![Page 34: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: 6 - Транскрипция](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022051503/587337511a28abf21b8b4a2d/html5/thumbnails/35.jpg)
• α-аманитин• Ингибирует РНК-
полимеразы II и III• 5-6 мг летальны
для человека• Смерть наступает через
несколько дней, и это отражает время жизни мРНК у человека