![Page 1: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/1.jpg)
Механизм транскрипции
4 этапа:1. Узнавание промотора2 И2. Инициация3 Элонгация3. Элонгация4. Терминация
![Page 2: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/2.jpg)
РНК‐полимераза прикрепляется неспецифически к ДНК
Специфическое прикрепление к области ‐10 и ‐35ПромоторЗакрытый двойной
клмплекс1
Денатурация ДНК в районе промотораОткрытый промоторный комплекс
1
Инициация транскрипции –синтез 2-9 нуклеотидов
отсоединение σ‐фактора
2
Синтез РНК‐цепи
33
![Page 3: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/3.jpg)
Узнавание матрицы
РНК-полимераза садится на ДНК-матрицуДНК матрицу
Плавление ДНК в районе промотора
Инициация
Синтезируется цепь РНК от 2 до 9 нуклеотидов
Элонгация
РНК-полимераза удлиняет р удцепь РНК
РНК-полимераза удлиняет РНКцепь РНК
РНК
РНК-полимераза достигает конца гена
Терминация
Составляющие элементы транскрипции распадаются
![Page 4: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/4.jpg)
ИнициацияИнициация
Образование первой фосфодиэфирной р р ф ф д ф рсвязи между двумя рибонуклеотидами
АФ Ф Ф УФА УФ
![Page 5: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/5.jpg)
Стадии инициации транскрипции:Стадии инициации транскрипции:
• образование «закрытого» комплекса• образования «открытого двойного» комплекса (с расплетением участка ДНК) р у Д )
• образования «открытого тройного» комплекса (синтез коротких РНК без диссоциации σ‐(синтез коротких РНК без диссоциации σфактора)
• После синтеза фрагмента РНК (9 12 нуклеотидов)• После синтеза фрагмента РНК (9‐12 нуклеотидов) σ‐фактор покидает промотор и начинается стадия элонгациистадия элонгации
![Page 6: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/6.jpg)
Поскольку РНК‐полимеразе необходимо нарушить структуру ДНК, образование открытых комплексов и транскрипция быстрее начинается на отрицательно суперспирализованной кольцевой ДНК То напряжение которое возникает в двойнойкольцевой ДНК. То напряжение, которое возникает в двойной спирали в результате суперспирализации, облегчает расплетение двух цепей.расплетение двух цепей.
![Page 7: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/7.jpg)
Скорее всего РНК полимераза может находить промоторыСкорее всего РНК‐полимераза может находить промоторы мето‐дом проб и ошибок. Голофермент очень быстро ассоциирует со слабыми участками связывания и также ц ру убыстро отделяет‐ся от них. Таким образом, продвигаясь вдоль молекулы ДНК, голофермент образует и разрушает ряд закрытых комплексов до тех пор, пока в процессе поиска (случайно) не натолкнется на промотор. Тогда в результате узнава‐ния специфической последовательности он можетузнава‐ния специфической последовательности он может прочно связаться с ДНК в нужном участке и образовать откры‐тый комплекс.р
![Page 8: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/8.jpg)
Элонгация транскрипцииц р р ц(прокариоты)
Элонгация транскрипции – удлинение цепи РНК
3’ ДНК
5’
РНК
5’
Кор-фермент
![Page 9: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/9.jpg)
Для инициации синтеза РНК у эукариот Д у у рнеобходимы
• Специфические белки – факторы транскрипции (транс‐факторы)
• Регуляторные последовательности ДНК(цис‐элементы) – промоторы, энхансеры и сайленсерыр
![Page 10: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/10.jpg)
Элонгация транскрипцииЭлонгация транскрипцииЭлонгация транскрипцииЭлонгация транскрипции
РНК-полимераза 100 % процессивность
Раскручивание Кодирующая цепь
Матричная цепь Закручивание
РНК ДНК‐РНК‐гибрид Сайт Д р дпримерно 19 п.н. элонгации
фффНаправление движения
РНК-полимеразы
Скорость движения 40-50 нуклеотидов в сек
-ффф
Скорость движения 40-50 нуклеотидов в сек
![Page 11: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/11.jpg)
ЭЭлонгацияНематричная цепь ДНК
Рибонуклеотиды
РНК‐полимераза
AT C C A A
3′ end
A E G C A
U
A C C A3′
ДНКA E G C A
T A G G T T
5′
5′
Newly made
Направление транскрипции Templatestrand of DNAРНК
Newly madeRNA
![Page 12: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/12.jpg)
ρ-независимая терминацияρ независимая терминациятранскрипции
Участок, богатый ГЦ-парамиРНК-транскрипт
Участок U-U-U-U-
В ДНК
комплементарность
В ДНК:
![Page 13: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/13.jpg)
ρ-независимая терминация транскрипции
Цепи ДНКцепи ДНК
Цепь РНК Образование шпильки
Отсоединение РНК от ДНК-матрицы
Комплементарное взаимодействие Г-Ц пар
Последовательность UUUUUU - 3′
ДНК
![Page 14: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/14.jpg)
ρ‐независимая терминация транскрипции
• На схеме показан 3’‐конец молекулы РНК• На схеме показан 3 ‐конец молекулы РНК• После прохождения терминатора молекула РНК образует шпильку,
которая приводит к остановке транскрипцииб й й (• наименее стабильный уридил‐адениловый дуплекс (выделен розовым
цветом) разрушается
![Page 15: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/15.jpg)
ρ‐независимая терминацияρ р ц
![Page 16: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/16.jpg)
Терминация транскрипции
![Page 17: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/17.jpg)
ρ‐зависимая терминацияρ р ц
ρ-белок присоединяется к определеннымучасткам синтезируемой РНК и су рузатратой энергии АТФ способствуетдиссоциации гибрида РНК с матричнойдиссоциации гибрида РНК с матричнойнитью ДНК.
![Page 18: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/18.jpg)
ρ-зависимая терминация транскрипцииρ зависимая терминация транскрипции
РНК-
ρ -фактор
полимеразабелок
Ф ФффФн Ффф-
![Page 19: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/19.jpg)
В-Субъединица формирует центрсвязывания антибиотиков рифампицина и стрептолидигина.
Рифампицин прикрепляется к ф ц р рβ‐субъединице РНК‐полимеразы и блокирует синтез РНК. Этот антибиотик не запрещает образование новой фосфодиэфирной связи, но блокирует транслокацию РНК‐полимеразы вдоль ДНК‐матрицы.
![Page 20: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/20.jpg)
TRANSCRIPTION
RNA PROCESSING
DNA
Pre-mRNA
mRNA
Eukaryotic promoters1
Synthesis of an RNA Transcript ‐ Initiationпромотор
TRANSLATION
mRNA
Ribosome
Polypeptide
5′ 3′
PromoterПромотор
T A T AAA AATAT T T T
TATA box Start point Матричная цепьДНК
5′3′
3′5′
П
ТАТА‐бокс Старт
Transcriptionfactors
Посадка транскрипционных факторов
2
ТТТранскрипционные
факторы
5′3′
3′
5′
Дополнительные
3
Транскрипция у эукариотТранскрипция у эукариотДтранскрипционные факторы
РНК-полимераза III
5′ 3′5′
RNA polymerase IITranscription factors
полимераза IIIТранскрипционные факторы
3′ 5′5′
RNA transcript
Transcription initiation complex
РНК‐транскриптИнициирующий комплекс
![Page 21: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/21.jpg)
РКорнберг ‐ «Десять лет 10 тысячР.Корнберг «Десять лет, 10 тысяч литров дрожжей и один аспирант» понадобились для того, чтобы выделить из дрожжей нескольковыделить из дрожжей несколько граммов белков и изучить их строение» (Нобелевская лекция 2006 г. )
Нобелевская премия по химии в 2006 году была присуждена Роджеру Корнбергу за получение точных данных о механизме работы РНК полимеразы II в различные моментымеханизме работы РНК‐полимеразы II в различные моменты процесса транскрипции.
![Page 22: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/22.jpg)
Самые важные составляющие • В инициации транскрипции,
осуществляемой РНК‐полимеразой транскрипционного комплекса: РНК‐полимераза и пять белков‐помощников (главные факторы
II, участвуют более 60 белков –транскрипционных факторов.
щ ( ф ртранскрипции – TFIIB, D, E, F и H‐факторы), без которых РНК‐полимераза не способна узнатьполимераза не способна узнать промотор и начать транскрипцию.В транскрипции эукариот принимает участие такжепринимает участие также белковый комплекс, названный Медиатором. Его предназначение
б– определять, какие именно белки будет строить клетка.
Медиатор передаёт полимеразе сигнал от энхансера, который может воспринимать сигналы о том какие белки нужны клетке вможет воспринимать сигналы о том, какие белки нужны клетке в данный момент и усиливать работу гена или группы генов.
![Page 23: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/23.jpg)
РНК‐полимеразы эукариотРНК полимеразы эукариот
РНК I РНК (28S 18S• РНК‐полимераза I – синтез рРНК (28S, 18S и 5,8S рРНК)
• РНК‐полимераза II – синтез мРНК и мяРНК• РНК полимераза III синтез тРНК 5S рРНК• РНК‐полимераза III – синтез тРНК, 5S рРНК, некоторых мяРНК
• РНК‐полимераза митохондрий – состоит из одной субъединицы, ген которойодной субъединицы, ген которой находится в ядерной ДНК
![Page 24: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/24.jpg)
Инициация транскрипции
• в зоне ТАТА‐бокса должны собраться факторы транскрипции TFII (Transcriptional Factors of RNA‐polymerase II): p y )
• TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF и TFIIH• первым с ДНК связывается белок TFIID• TFIID – это комплекс белков, в составTFIID это комплекс белков, в состав которого входит белок TBP и TAF белки
![Page 25: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/25.jpg)
Инициация транскрипции у эукариот
Факторы транскрипции (разные и много)
Энхансер (участок на ДНК)
Промоторная область – 1000 нуклеотидов
![Page 26: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/26.jpg)
образование базового транскрипционного комплекса
• факторы транскрипциисвязываются с промотором в зоне ТАТА‐бокса в определеннойопределенной последовательности:
• TFIIА TFIIВ TFIIFTFIIА, TFIIВ, TFIIF• Затем присоединяется РНК пол II и TFIIEРНК‐пол. II и TFIIE
• TFIIH присоединяется последним и фосфорилирует РНК‐полимеразу
![Page 27: 2. ИИ нициация · 2017. 4. 15. · TRANSCRIPTION RNA PROCESSING DNA Pre-mRNA mRNA 1 Eukaryotic promoters Synthesis of an RNA Transcript ‐Initiation промотор TRANSLATION](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062508/5fea34d292ba1125a830c660/html5/thumbnails/27.jpg)
Для α‐аманитина LD50 (доза per os, при которой погибает 50% лиц, получивших токсин) составляет 0,1 мг/кг массы тела.
Гриб бледная поганка (Amanita),содержит яд α-аманитин,
–8
блокирующийработу РНК-полимеразы II. Этот фер е о е с е е α–8фермент очень чувствителен к α-аманитину (концентрация 10 М полностью подавляет работу
-8
полностью подавляет работу фермента). Несколько меньшая чувствительность у РНК-полимеразы III (работа фермента подавляется в концентрации яда 10 М) РНК полимераза I-610 М), РНК-полимераза I –нечувствительна к α-аманитину.
6
Amanita phalloides