Базовые знания по теме «Транскрипция»
Транскрипция – ситез РНК на матрице ДНК.
Условия транскрипции:
1. ДНК – марица
2. Рибонуклеозидтрифосфаты
3. РНК-полимеразы
4. Белковые факторы трансляции
5. Mg2+, Ca2+
6. АТФ
Этапы транскрипции: инициация, элонгация, терминация
Структура генов прокариот:
Гены прокариот объединены в опероны.
Р – промотор – место присоединения РНК-полимеразы;
О – опретор – место присоединения регуляторных белков;
А, B, C – структурные гены (цистроны) – кодируют информацию о структуре белков;
Т – терминатор – место окончания транскрипции.
Структура генов эукариот: Гены эукариот (кодирующие белки) имеют прерывистое строение – состоят из последовательности экзонов и интронов.
Экзон – последовательность нуклеатидов, кодирующих последовательность аминокислот белка;
Интрон – последовательности нуклеотидов, в которых не закодирована информация о последовательности аминокислот в белке.
Регуляторные области генов прокариот (промотор):
1. Блок Прибнова 5’ТАТА3’ (-10)
2. Область узнавания 5’ТТГАЦА3’ (-35)
Регуляторные области генов эукариот:
1. ТАТА-бокс (-30)
2. СААТ-бокс (блок Хогнесса) (-80-50)
3. GC-мотивы (-50-100)
4. Энхансеры (-1000-20000)
5. Сайленсоры (-1000-20000)
6. Цис-элементы (-300-400)
Терминатор: в области терминаторов прокариот находится специфическая последовательность – палиндром.
Палиндром (инвертированный повтор) –последовательность ДНК, которая читается одинаково в обеих цепях, если каждую цепь читать в направлении 5’- 3’.
Строение РНК-полимеразы прокариот:
Функция холофермента – инициация (σ-фактор узнает последовательность промотора -35)
Функция кор-фермента – элонгация
РНК-полимеразы эукариот:
РНК-полимераза I – транскрипция генов рРНК (18S, 28S, 5,8S);
РНК-полимераза II – транскрипция генов мРНК и мяРНК (U1-U5);
РНК-полимераза III – транскрипция генов тРНК, 5SрРНК, мяРНК (U6)
РНК-полимеразы клеточных органелл (митохондрии, пластиды) – транскрипция всех типов РНК.
Механизм транскрипции: (схемы смотри в разделе «Молекулярная биология», по ссылке «Транскрипция»)
Инициация:
1. Образование двойного закрытого комплекса (холофермент РНК-полимеразы+промотор);
2. Образование двойного открытого комплекса (внутри фермента РНК-полимеразы происходит разрыв водородных связей в области ТАТА-бокса);
3. Присоединение первых двух рибонуклеотидов к матричной цепи
Элонгация:
δ – фактор отделяется, минимальный фермент РНК-полимеразы (кор-фермент) осуществляет синтез цепи РНК комплементарно матричной цепи ДНК. Вместе с РНК-полимеразой движется зона расплетения цепей ДНК.
Терминация:
Окончание синтеза РНК происходит в области промотора. У прокариот в области промотора образуется шпилька, способствующая отделению РНК-полимеразы от ДНК и освобождению синтезированной РНК.
В случае ρ-зависимых промоторов необходим дополнительный белковый фактор терминации (ρ-фактор).
Регуляция транскрипции у прокариот:
I. Механизм работы лактозного оперона.
Лактозный оперон – катаболитный индуцируемый оперон с негативной (отрицательный) регуляцией
1. При отсутствии в среде лактозы оперон выключен.
В случае отсутствия в клетке лактозы происходит репрессия (выключение) лактозного оперона.
Ген Lac I синтезирует репрессор, который в форме тетромера связывается с оператором и предотвращает транскрипцию структурных генов.
2. При наличии в среде лактозы оперон включен.
Лактоза является индуктором, она соединяется с активным белком-репрессором. Белок-репрессор становится неактивным, отделяется от оператора и РНК-полимераза считывает структурные гены. Полицистронная мРНК кодирует 3 фермента метаболизма лактозы.
II. Триптофановый оперон
(схему и механизм регуляции смотри в разделе «Молекулярная биология»)