Gén expresszió

- Csak vázlat -
Ez a cikk csak a téma rövid leírása, és nem célja teljes magyarázat megadása.
Nézze meg a „lásd még” vagy a „referenciák” részt vagy a Wikipédiát cikk további részletekért.
Élj, szaporodj, halj meg
Biológia
Ikon bioDNA.svg
Az általunk ismert élet
  • Genetika
  • Evolúció
  • Az élet alapvető egysége: A sejt
  • Állattan
  • Növénytan
Oszd és szorozd
  • A donor fogantatása
  • A darwinizmus napfogyatkozása
  • John Enders
  • Az élet eredete
  • Fajta
Legnagyobb majmok

Gén expresszió az átalakítással kapcsolatos összes folyamatra utal genetikai információk a KÖSZVÉNY szekvencia annak a fehérjének a létrehozásához. A prokariótákban csak két folyamat szükséges: transzkripció és transzláció. Az eukariótákban van egy további lépés, RNS feldolgozás (splicing), ami beavatkozik.


Tartalom

Átírás

Az egyszálú RNS-molekula szintézisét, DNS-t templátként használva, transzkripciónak nevezzük. A enzim amely ezt a reakciót katalizálja, RNS-polimeráz néven ismert. Noha az alegység szerkezete és a folyamat részletei jelentősen eltérnek a prokariótákban és az eukariótákban, a kémiai reakció azonos.

Prokarióta transzkripció

Prokarióta RNS-polimeráz

Megindítás, inicializálás

A bakteriális RNS polimerázok több alegységből állnak. A magenzim 2 α, β és β ′ alegységből áll. Ez az enzim tartalmazza az RNS szintézis katalitikus aktivitását. A transzkripció megindításához a mag enzim és a σ alegység társítása szükséges. Ezt a komplexet holoenzimnek nevezik. A holoenzim nem specifikusan kötődik a DNS-hez, és egy promóter szekvenciát keres. Az E. coliban a legelterjedtebb promótertípus két konzervált szekvenciát tartalmaz, amelyek középpontja -10 és - 35 között van. Az σ alegység specifikusan kölcsönhatásba lép ezekkel a szekvenciákkal a kettős szálú DNS-ben, az aktív helyet +1-re helyezve (transzkripciós kezdőhely). Ezt a komplexumot zárt komplexumnak nevezik.
A transzkripció iniciálásának második lépése magában foglalja a DNS letekercselését a -10 régió és a transzkripció kezdő helye között. Ezt nevezzük nyílt komplexumnak.


RNS szintézisA prokarióta transzkripció megszüntetése

Megnyúlás

A DNS-sel komplementer első két rNTP kötődik az RNS-polimeráz aktív helyéhez, és kialakul az első foszfodiészter-kötés. A szintézis mindig az 5 ’- 3’ irányban zajlik, és magában foglalja a 3’OH nukleofikus támadását az 5 ’foszfátra, pirofoszfát felszabadulásával. Körülbelül 8-10 ribonukleotid hozzáadása után σ faktor felszabadul, és az RNS polimeráz mag enzim eltávolodik a promótertől, szintetizálva az RNS-t.

Megszüntetés

Az átírás addig folytatódik, amíg el nem éri a befejező jelet. A jelenlegi modell szerint az RNS disszociál a DNS - RNS hibridből, hogy őshurok szerkezetet képezzen. A fennmaradó AU bázispárok nem elég erősek ahhoz, hogy az RNS-t a DNS-sel hibridizálják. Az RNS disszociációja destabilizálja az RNS polimerázokat és a transzkripció véget ér.

Eukarióta transzkripció

Eukarióta polimeráz

Az RNS-szintézis alapvető jellemzői megegyeznek a prokarióták és az eukarióták között; az eukarióták transzkripciója azonban abban különbözik, hogy lényegesen bonyolultabb. Először is, az eukariótáknak egyetlen RNS-polimerázuk helyett három különböző RNS-polimerázuk van, amelyek mindegyike különböző génkészletet ír át. Az RNS-polimeráz I három típusú rRNS-t (a 18S, 5.8S és 28S fajok), az RNS polimeráz II átírja az mRNS-t, az RNS-polimeráz III pedig a tRNS-t és a legkisebb rRNS-t (az 5S fajok). Az eukarióta RNS polimerázok nyolc és tizennégy alegységből állnak, amelyek közül kettő megfelel a prokarióta RNS polimerázok β és β 'alegységeinek.



Mindhárom eukarióta polimeráznak van néhány homológia az E. coli mag-polimerázhoz (α2ββ ′), de további alegységeket is tartalmaz, amelyek a prokariótákban nem találhatók meg. Összességében körülbelül 12-17 alegységre van szükség (fajonként változó) az in vivo aktivitáshoz, ami az eukarióta polimerázokat sokkal összetettebbé teszi, mint a prokarióta polimerázok.


Eukarióta polimeráz II (PolII)

RNS polimeráz II

A Pol II legnagyobb alegységének karboxi-vége közelében egyedi régió található (CTD, karboxi-terminális domén). Ez a régió 7 aminosavból álló szakaszot tartalmaz, amelyet 26 és 52 alkalommal ismételnek meg (az ismétlések számának különbsége fajspecifikus módon fordul elő). A transzkripció megindítása során az ismétlésben több aminosav foszforilálódik.


DNS átírása PolII-val

Promóterek

Egy tipikus eukarióta promoter körülbelül -40 és +50 között helyezkedik el a kiindulási helyhez képest (+1). Ezt „alapvető promóternek” nevezik, további szabályozó helyek találhatók a közelben vagy nagy távolságban (fokozók és hangtompítók). A mag promoteren belül számos konzervált szekvenciát azonosítottak. A legkiemelkedőbb (bár nem található meg minden promóterben) a TATA motívum (5'-TATAAA-3 ') vagy a TATA doboz (Goldberg-Hogness doboz). Körülbelül -30-nál helyezkedik el, ez a rendkívül konzervált szekvencia könnyen azonosítható. Néhány promóterből hiányzik a TATA doboz, és ezeknek a promótereknek az elemzésével más kevésbé konzervált szekvenciákat is találtak. Az egyszer a +1 körül helyezkedik el, és Initiator elemnek (Inr) hívják.

Bár a Pol II nagyon nagy és komplex, nem képes önmagában felismerni a specifikus promóter szekvenciákat, és nem képes katalizálni a transzkripció iniciálásához szükséges összes lépést. Számos, általános transzkripciós faktornak (GTF) ismert tényező segítségére van szükség. A legtöbb promóterhez szükséges tényezők a TFIIA, TFIID, TFIIE, TFIIF és TFIIH.

Holoenzyme

Holoenzyme


A TFIIE, a TFIIF és a TFIIH asszociálódik az RNS Polymerase II-vel és egy másik fehérjekomplexussal (a mediátorral) holoenzim képződéséhez. A TFIIA és a TFIIB néha megtalálható a holoenzimmel együtt, és más kísérletekben úgy tűnik, hogy egymástól függetlenül kötődnek. Mindenesetre a holoenzim nem képes felismerni a promóter szekvenciákat, és függ a TFIID-nél a TFIID kötésétől. A TFIIA és a TFIIB kötődik a TATA doboz melletti DNS-hez, és kölcsönhatásba lépnek a TFIID-del is.

TFIID

A TFIID egyetlen polipeptidből áll, amelyet TATA-kötő fehérjeként vagy TBP-ként ismertek, valamint hozzávetőlegesen további 14 további, a TBP-hez társult tényezőként vagy TAFII-ként ismert polipeptidet. A TBP specifikusan kötődik a TATA dobozhoz, ami éles hajlítást okoz a DNS-ben. A TBP és a kapcsolódó tényezők ilyen megkötése kezdi meg a maradék GTF-ek és a holoenzim összegyűjtését a promóternél.

TFIIE és TFIIH

Miután az általános transzcirpciós gép a promóterhez kötődött, a TFIIE és a TFIIH segíti a Pol II-t a DNS kikapcsolásában a transzkripció kezdetén. A TFIIH egyik alegysége egy helikáz, amely felelős a letekerésért, a TFIIE pedig kötődik és stabilizálja az egyszálú DNS-t.

A TFIIH másik alegysége egy kinázaktivitást tartalmaz, amely a Pol II CTD régiójának foszforilezéséért felelős. Bár ezt a tevékenységet számos tényező befolyásolhatja, az egyszerű rendszerekben feltételezhetően korrelál a transzkripció megindulásával és az RNS-polimeráz promótertől való elmozdulásával.

Az átírás összefoglalása

Bár az eukarióta transzkripció sokkal bonyolultabb, mint a prokarióta transzkripció, az iniciáció mindkettőben ugyanazokat az alapvető lépéseket foglalja magában:

  1. A promóter elismerése
  2. A DNS letekerése +1 körül
  3. Az első néhány polinukleotid szintézise
  4. A polimeráz felszabadulása a promóterből

A prokariótákban a termináció diszkrét helyeken történik, és a transzláció még a transzkripció befejezése előtt megkezdődhet. Az eukariótákban a transzkripció tovább folytatódik azon a helyen, ahol a poli-A addíció bekövetkezik, majd véletlenszerűen végződik (gyakran 500 bázis vagy így tovább). Az RNS feldolgozása és splicingje a magban befejeződik, mielőtt transzláció céljából a citoplazmába szállítanák.

Fordítás

mRNS

Az mRNS nem passzív játékos a fordításban. Ez egy nukleinsav, és mint olyan digitális információt tartalmaz, amely az mRNS-t a sejt különböző részeire irányíthatja, és másodlagos és harmadlagos szerkezete van, amely vonzza a szabályozó fehérjék figyelmét.

Az eukariótákban még azelőtt, hogy az mRNS elhagyná a sejtmagot, alaposan módosul az RNS-polimeráz által szintetizált pre-mRNS-től. Az mRNS az 5'-végén le van zárva és komplexképződik, hogy megkötő fehérjéket kapjon. U-részecskék kötik össze, amelyek különböző hnRNP-kkel tagolják az mRNS-t és a kivágott lariátokat: Az SR-ben gazdag fehérjék megkötik az exonokat, a kivágott laria-khoz kötött hnRNP-k pedig csomagolják őket, és megsemmisítés céljából megjelölik őket. Az mRNS 3 'farka poli-A farokkal van ellátva, amelyet PABP köt. Mindennek meg kell történnie, mielőtt az exporttényezők megkötődnének, és mindezekre az elemekre szükség van a megfelelő exportáláshoz a magból.

Az exportra kész RNS valóban ribonukleoprotein, sok kapcsolódó fehérjével és RNP-vel.

Az mRNS megcélozható a citoplazma meghatározott helyeire: a célzó szekvenciák a 3 'UTR-ben találhatók (nem lefordított régió).

Az 5 ′ UTR tartalmazza a riboszóma kötési helyét. A 3 'UTR mRNS-t célzó szekvenciákat tartalmaz.

A célzás elengedhetetlen a fehérje működéséhez: a hipotalamusz idegsejtjei (amelyek hormonokat választanak ki dendritjeikből) megcélozzák mRNS-jüket. A vazopresszin mRNS-t a 3'-UTR-ben lévő 400 nukleotid hosszú szekvencia irányítja a dendritekhez. Úgy tűnik, hogy a PABP ehhez a régióhoz kötődve kötődik a citoszkeletális motorokhoz. Más mRNS-ek is célzottak: a kalmodulin-függő protein-kináz II-nek rövidebb az Y-eleme (lent), amelyet TB-RBP (here-agy RNS-kötő fehérje) köt meg.

5 ′ --- AUG --- UAG --- AGAAGCCCTATGCT --- AAAA --- 3 ′

A citoplazma RNS-eket tartalmaz, és az RNS mindenképpen instabil a hidrolízis szempontjából. Ugyanakkor a különböző mRNS-ek eltérő stabilitással rendelkeznek: a fiatal vörösvértestekben a β-globin mRNS nagyon stabil; míg a növekedési faktor mRNS nagyon rövid életű (t½ = 30 perc). A poli-A farok hossza szabályozza a felezési időt: a DAN néven ismert enzim lassan levágja, mint egy időbiztosíték. Néhány kiválasztott mRNS-hez újból poli-A-t adtak (különösen az oocitákban).

A hiszton mRNS-nek védőszár-hurkja van, nem pedig poli-A farka.

A hiszton mRNS szokatlan, mivel hiányzik belőle a poli-A farok, és felezési ideje sokkal rövidebb (kb. 1 óra), mint a legtöbb poli-A mRNS. A poli-A farok helyett a hiszton mRNS 3'-végén védőszár-hurok szerkezettel rendelkezik. A hiszton mRNS az S-fázis végén gyorsan lebomlik (felezési ideje mindössze 12 percre csökken).

Néhány mRNS-t az endonukleázok is szabályoznak, amelyek nagyban levágják a farok részét. Ez látható a vas metabolizmusának mRNS-einek szabályozásában:

A vas metabolizmusa az mRNS stabilitásának szintjén szabályozott.
  1. Ferritinmegkötők vas.
  2. A transzferrin a vasat a sejtbe szállítja.
  3. A citoszolos akonitáz megköti:
  4. Ferritin mRNS - ez megakadályozza a riboszómák megkötését az RBS lefedésével;
  5. Transferrin mRNS - ez blokkolja ezen endonukleázok hatásának helyét.


Fordítás

Az átírás „könnyű”: a DNS és az RNS ugyanazon nyelv különböző „dialektusai”. A fordítás „nehezebb”: olyan kódkönyvre (genetikai kódra) van szükség, amely átalakítja a nukleáris nyelvet a fehérjék nyelvévé.

A transzkripció leolvassa a DNS templát 3 ′ → 5 ′ szálát. Az RNS-polimeráz szintetizálja az mRNS 5 '→ 3'. A fordítás leolvassa az mRNS 5 ′ → 3 ′. A riboszóma szintetizálja az NH3 + → COO− fehérjét. Ennek nyilvánvalónak kell lennie, de vegye figyelembe, hogy a promóter nem ugyanaz, mint a start kodon; és az RNS polimeráz terminátor sem a stop kodon. Az RNS-transzkriptum mindkét végén általában még nem baktériumokban is vannak transzlálatlan régiók (UTR).

A fordítás a következők együttműködését igényli:

mRNS, tRNS (és aminoacil tRNS szintetázok), rRNS, iniciációs, megnyúlási és terminációs faktorok. A fordításnak alacsony a hibaaránya: aminosavak esetében 10-4, sebessége pedig körülbelül 3 aminosavból -1 (eukarióták) és 20 aminosavig s-1 (prokarióták). Ezek a paraméterek nagyon hasonlóak (ha nukleotidonként mérjük) a transzkripcióhoz. A transzláció a riboszómán történik.

A riboszómák két alegységből állnak: egy nagyobbból (LSU) és egy kisebb alegységből (SSU). Mindkét alegység tartalmaz RNS-t (a nagyobb kettőt vagy hármat tartalmaz, a kisebb csak egyet) és nagyszámú fehérjét (amelyek többnyire strukturálisak). A nagy alegység tartalmazza a peptidkötés képződésének aktív helyét, amely egy ribozim (katalitikusan aktív RNS), az úgynevezett peptidil-transzferáz.

peptidil-transzferáz

A kis alegység kezdetben reteszként kötődik az mRNS-hez, és az A (minoacil), P (eptidil) és E (xit) helyeken is megköti a tRNS-eket. Ez szabályozza az információáramlást, míg a nagy alegység a kémia irányítását. Mindkettő segít kialakítani azt a hornyot, amelyben az mRNS kötődik. Az E, P és A helyeket mindkét riboszomális alegység alkotja: a tRNS-ek kölcsönhatásba lépnek az SSR P és A helyeinek mRNS-jével, míg a fehérje szintézise az LSU P és A helyein történik.

A transzkripcióhoz hasonlóan a transzláció is felosztható az iniciáció, megnyúlás és befejezés folyamataira. Minden lépés több fehérjetényező, RNS és GTP hatását igényli. Ehhez a transzláció „elfelejtett” része, az aminoacil-tRNS-szintetázok is szükségesek:

Az amino-acil-tRNS-szintetázok megválaszolják a kérdést: 'Hogyan kapcsolódik a tRNS a megfelelő aminosavhoz?' A szintetáz a tRNS-t a kodonja és / vagy más bázisai alapján választja ki, és a megfelelő aminosavat hozzákapcsolja. Általában csak 20 szintetáz létezik, amelyek közül soknak képesnek kell lennie egynél több tRNS felismerésére, így nem tudnak pusztán az antikodon alapján különbséget tenni.

Aminosav + ATP → Aminoacil-AMP + PPi.

Aminoacil-AMP + tRNS → Aminoacil-tRNS + AMP.

Megindítás, inicializálás

Az eukariótákban a beavatkozás az eukarióta 43S előindítási komplex képződésével kezdődik:

az eukarióta 43S előtti beavatási komplex

Az eIF1A blokkolja az A webhelyet. Erre azért van szükség, hogy megakadályozzuk a tRNS-ek nem megfelelő kötődését. Ez az elzáródás arra kényszeríti az eIF2-GTP-t, hogy toborozza a speciális iniciátor tRNAimet a P helyre. Csak a tRNAimet köthet meztelen SSU-t. Az eIF3 megakadályozza az SSU kapcsolódását az LSU-hoz. Az SSU, a három iniciációs faktor és a tRNAimet kombinációját 43S preiniciációs komplexnek nevezzük. A negyedik iniciációs faktor, az eIF4A, amely egy helikáz, felteker minden hajtűhurkot az mRNS-ben, ezzel feltárva a start kodont (AUG).

Miután az eIF4a felszámolja az mRNS-t, a 43S előinicializációs faktor képes megkötni és megtalálni a start kodont.

A 43S komplex kötődik az mRNS-hez, és megtalálja az első AUG-t és az eIF2-t, majd hidrolizálja a GTP-t, felszabadítva az iniciációs faktorokat, és lehetővé téve az LSU számára, hogy megkötődjön és kialakítsa az eukarióta 80S-iniciációs komplexet.

Az eIF-ek felszabadulnak, és az LSU kötődik a 80S iniciációs komplexhez.

Néhány mRNS-hez további tényezőkre van szükség a riboszómán való helyes expresszió biztosításához: pikornavírusokban (például polioméria és hepatitis) a VPG fehérje megköti az 5'-véget (amely nincs lezárva), és a riboszómát a helyes AUG kezdőkodonhoz irányítja.

A baktériumoknál az IF1, IF2 és IF3 hasonló szerepet játszik, mint az eIF1, az eIF2 és az eIF3, és a tRNAifmet mindig az első tRNS. Mind az eukariótákban, mind a prokariótákban a speciális metionin általában lehasad a végleges polipeptid termékről. Ezenkívül a baktériumokban a policisztonikus mRNS-ek (amelyeknek több kezdő kodonja van) Shine-Dalgarno szekvenciákkal rendelkeznek c. Az AUG kezdőkodonok 5–5 ′. Ez megköti az anti-Shine Dalgarno szekvenciát a 16S SSU rRNS végén, biztosítja, hogy a riboszóma a megfelelő helyen (helyeken) kötődjön, nem a fázison kívüli kodonnál vagy egy belső metioninnál.

mRNS: 5 ′ ----- AGGAGG ----- AUG ---- 3 ′

rRNS: 3′-… -auUCCUCCacuag --- 5 ′

Megnyúlás

Az A és P helyek olyan közel vannak a riboszómához, hogy a tRNS-eknek egymáshoz kapcsolódó kodonokba kell illeszkedniük. A tRNS-eket az EF-Tu (baktériumok) vagy az EF-1 (eukarióták) hozzák be, amelyek hidrolizálják a GTP-t.

Az EF-Tu feltöltött tRNS-eket visz be az A helyre.

A második megnyúlási tényező, az EF-G (EF-2), ismét a GTP-t használva távolítja el a riboszómát.

Az EF-G konformációs változásokat okoz a riboszómában, amelyek az mRNS mentén tolják el.

Ez a mozgás hozza össze az amino-acil- és peptidilcsoportokat az aktív helyen, katalizálva a peptidkötés képződését és a peptidilcsoport egyik tRNS-ről a másikra történő átvitelét.

A riboszóma konformációs változásai peptidkötés képződést okoznak.

A töltés nélküli tRNS az E helyen keresztül diffundál a riboszómából. Megjegyezzük, hogy a születő polipeptidlánc mindig kovalensen kapcsolódik a tRNS akceptorához a P-helyen.

A feltöltött tRNS elhagyja a riboszómát.

A peptidkötés képződését peptidil-transzferáz végzi, amelynek aktív helye a 28S rRNS-ből származó adeningyűrűt tartalmaz nagy alegységben. Ez elvégzi a sav / bázis katalízist, akárcsak a hisztidin számos enzimben. A puromicin antibiotikum gátolja a riboszómákat azáltal, hogy utánozza a tRNAtyr-t, és megakadályozza, hogy a P-helyen lévő tRNS-ből a kialakuló peptidlánc normális transzferje az A-helyen lévő tRNS-re kerüljön.

Megszüntetés

A stop kodonokat citoplazmatikus felszabadulási faktorok kötik, amelyek vizet adnak a tRNApeptidilhez, lehasítva a polipeptidet.

A felszabadulási faktorok hidrolizálják a peptidil-tRNS-t, hogy felszabadítsák a polipeptidet.

A prokariótákban két felszabadulási tényező van (RF1 és RF2), de csak egy az eukariótákban (eRF1), ami szerintem az egyetlen eset, amikor az eukarióták egyszerű, elegáns rendszert fejlesztettek ki ☺ Az RF-k utánozzák a tRNS alakját, de ezek fehérje, nem RNS.

A prokariótáknak van egy speciális felszabadulási faktoruk is, az úgynevezett tmRNS, amely sablont biztosít az elakadt riboszómák számára (olyanok, amelyek leálltak a transzlációval anélkül, hogy találkoznának egy stopkodonnal, talán azért, mert az RNS-polimeráz túl korán szabadította fel az mRNS-t). A tmRNS tartalmaz egy templátot egy 11 aminosav-tag számára, amely megsemmisítés céljából jelöli ezeket az abortív fehérjéket.

Az eIF4 fehérjék közül kettő (amelyek közül az IF4A helikázon kívül több is van), az eIF4E és az eIF4G megköti az mRNS-kupakot a farok PABP-jével. Ez azt jelenti, hogy a riboszómák tekercselt struktúrákat képeznek a kötött mRNS-en. Valami hasonló a prokariótákban is előfordul. Ezek a „poliriboszómák” növelik a transzláció hatékonyságát, mivel kevesebb mRNS-re van szükség (a riboszómák csak 80 nm-re vannak egymástól, így sokan képesek egyszerre egyetlen mRNS-t lefordítani), és lehetővé teszik a terminált riboszómák hatékony újratermelését is az RBS-re.

Egyetlen hurkú mRNS-t fordító poliriboszómák.

Számos antibiotikum működik a riboszómán vagy a transzkripció vagy a transzláció egyéb aspektusain:

Prokarióta Eukarióta
mRNS szintézis Aktinomicin-D, rifampicin Aktinomicin-D, α-Amanitin
Megkötő tRNS Tetraciklin
Beavatási komplexum Sztreptomicin
Peptidil-transzferáz Klóramfenikol Anizomicin
Áthelyezés Eritromicin Cikloheximid
Korai elengedés Puromicin Puromicin

Eukarióta RNS feldolgozás

Splicing

Az eukarióták átiratai c. 10 000 nt, de a polipeptidek 400 aa = 1200 nt. A transzkriptum 80% -a nem transzlálódik, vagyis az pre-mRNS általában 7800 bázissal hosszabb, mint egy tipikus 1200 bp-os mRNS. Mi történik mindezzel a felesleges RNS-sel? Az eukarióta gének (és néhány Archaeal gén) belső ' szemét ”(1977-ben fedezték fel). Az exonokat (amelyek expresszálódnak és kilépnek a sejtmagból) intronok választanak el egymástól (100 - 100 000 nt hosszúak), amelyeket eltávolítanak az pre-mRNS-ből, és elpusztítják anélkül, hogy valaha is elhagynák a sejtmagot. Az intronok mérete fajspecifikus: az élesztőgombáknak nagyon kevés, egyes emberi géneknek 50 génje lehet egyetlen génben! Öt exonon belül általában négy intron van, de az intronok (mint fent említettük) általában sokkal nagyobbak, mint az exonok. Az intronokat ki kell kötni az exonok közül, mielőtt az mRNS elhagyhatná a magot.

5 ′ --- E1 --- I1 --- E2 --- I2 --- E3 --- I3 --- E4 --- I4 --- E5 --- 3 ′

Amint az mRNS átíródik, öt kis nukleáris ribonukleoprotein (snRNP, más néven „U” részecskék) bonyolítja. Az pre-mRNS RNS-kezelése az pre-mRNS-t heterogén ribonukleoprotein-fragmensekké bontja le. Ezeknek a fehérjéknek közös RNS-kötő motívumuk van (alább). Ezen hnRNP-k egy része U-fehérje, közvetlenül részt vesz az intronok kibontásában, mások fontosak az intronok és az exonok jelöléséhez.

H3N + --- {KR} G {FY} {AG} {FY} VX {FY} --- ... --- COO−

A szisztémás lupus erythrematosus (SLE) szenvedői autoimmun anti-snRNP antitesteket termelnek, amelyek felhasználhatók a snRNP szigetek feltárására a magban, amelyek Cajal testek néven ismertek.

A kötőszekvenciák fajonként meglehetősen változóak, de általában:

Az Exon1 befejezi az AG-t (a donorhelyet). Az elágazás helyén belső A-nak kell lennie, amely kémiailag reagál a donor csatlakozással a kötés végrehajtása érdekében. Az Exon2 elindítja a G-t (az elfogadóhelyet). 5 ′ donor ág elfogadó 3 ′

5 ′ --- AGGURAGU --- CURAYY --- YNCAGG --- 3 ′

5 ′ --- AGG --- 3 ′

Az intronszekvenciát kikapcsolják a transzkriptumból a feldolgozott mRNS előállításához. Ez az emberi konszenzus sorrend.

Az U-részecskék a spliceoszómák sokféleképpen kombinálódnak. A legjellemzőbb splicing reakcióban az U1 megköti az 5'-donort. Ezután az U2 megköti a 3 'akceptor és híd szekvenciát. Az U4 és az U6 együttesen alkotnak egy lariatot, majd U5 ligálja az exonokat. Ne feledje, hogy U2, U5 és U6 továbbra is kapcsolódik a lariathoz U-katalizált splicingben. Ez segít megjelölni a lariat a degradáció szempontjából.

Eukarióta RNS feldolgozás

A Tetrahymena (egy csilló) és néhány Archaea önillesztő intronnal rendelkezik. A fent leírt snRNP rendszer valószínűleg a (II. Típusú) önillesztő rendszerekből fejlődött ki. Vegye figyelembe, hogy a kötésnek számos más változata létezik, az U részecskék felhasználásával, amelyek létezésére esetleg kíváncsi lehet.

Önmegkötés

A donor és az akceptor összekapcsolódási pontjai helyesen párosulnak a multi-intron génekben, mivel a splicing párhuzamos a transzkripcióval. Bizonyos specifitást megengedhetnek a hnRNP-k és az SR-ben gazdag fehérjék is, amelyek az pre-mRNS-hez kötődnek. Az RNS-polimeráz II farkához kötési, splicing- és poly-A-faktorok társulnak: az enzim-komplex gyár, mind az mRNS-t előállítja, mind pedig exportra készen feldolgozza.

Úgy tűnik, hogy a kötés többnyire költséges időpazarlás; bizonyos körülmények között azonban előnye van abban, hogy egyetlen DNS-szakaszból egynél több génterméket állít elő. A B-limfocitákban a fejlődés kezdetén a sejt a membránhoz kötött immunglobulin (Ig) receptorokat termeli a teljes gén átírása és splicingje révén:

Hosszú átirat:

5 ′ --- Ig --- donor --- stop --- akceptor --- hidrofób --- stop --- 3 ′

Fűzés után:

5 ′ --- Ig ---- hidrofób ---- stop ---- 3 ′

Fehérje:

H3N + -Ig-hidrofób-COO−

A hosszabb transzkriptum kibontja az első stop kodont, hidrofób karboxi végű antitestet állítva elő, amely lehetővé teszi a sejtmembránhoz kötését. Miután azonban a sejt felismert egy antigént, helyette oldódó antitesteket kezd termelni. Az antigén felismerése megnöveli a CStF mennyiségét a sejtben, így a gén rövidebb transzkripciót eredményez, amelyből hiányzik az intron akceptor szekvencia:

Rövid átirat:

5′---Ig---donor---stop---3′

Nincs splicing, az akceptor csatlakozásának hiánya miatt, így a fehérje:

H3N + -Ig-COO−

A rövidebb transzkriptum hidrofób peptid nélküli fehérjét eredményez, amely plazmában oldódik.

Leginkább mRNS-módosításról beszéltünk, de a többi RNS-típus még erősebben módosított (szerkesztett), mint az mRNS ...

A tRNS-ek c. 80 bázis hosszú, az eukariótákban legalább 31 van a citoplazmában, 30 a kloroplasztokban és 22 a mitokondriumokban. Valamennyi tRNS-nek van egy 3 'CCA szekvenciájú akceptorszára, amely (kovalensen) megköti az aminosavakat. Mindegyiküknek van egy triplett antikodonja is, amely (átmenetileg) megköti az mRNS-t. Az általános struktúrát gyakran „lóhere” -nek nevezik, ami igaz a másodlagos struktúrára, de némileg félrevezető a harmadlagosra nézve.

A fenilalanint kódoló tRNS, a tRNS 'L' alakú harmadlagos szerkezettel rendelkezik.

A tRNS antikodon módosítása gibberish fehérjéket termel. A tRNAcys kémiai módosítása tRNAalává nem funkcionális fehérjéket is termel. Az antikodon / aminosav párosítás elengedhetetlen az mRNS transzlációjának helyes korrekciójához.

A tRNS szokatlan nukleozidokat tartalmaz. Inozin (a ringatáshoz szükséges). Pszeudouridin (csak eukariótákban és Archeákban). Dihidrouridin. Timin (az RNS szempontjából szokatlan). Wybutozin (közvetlenül az antikodon után található).

A tRNS-ek kémiai módosítását fehérjék hajtják végre, ellentétben az mRNS splicingjével. A módosítás egyik fő hatása az, hogy lehetővé teszi a billegést. A Wobble a kodon harmadik bázisán a nem Watson-Crick párosítás, ami azt jelenti, hogy kevesebb antikodonra (tRNS-re) van szükség, mint a 64 lehetséges kodonra: 64 kodonra. 20 aminosav. 30 a megkötött kompromisszum.

A baktériumokban általában több ingadozás van (lásd a zárójelben lévő alapokat alább). A mitokondriumok még a kodon második tövében is ingadoznak.

Wobble kodon bázis Lehetséges antikodon alapok
U A), G, I
C GI
NAK NEK U, (I)
G C, (U)

A trippanoszóma mitokondriumokban a vezető RNS (gRNS) irányítja a bázisok (főleg U) kivágását és hozzáadását (inszerció / deléció vagy indel) az mRNS-hez.

gRNS fent; mRNS alatt:

3 ′ --- UU AUCUCAACCGACCA --- 5 ′

5 ′ --- AAGUAGAG ~~ GGCUGGU --- 3 ′

Ne feledje, hogy a G elmozdul, az AA pedig nyújtást okoz, ezért a szerkesztett RNS úgy néz ki, mint:

5 ′ --- AA | UAGAGUUGGCUGGU --- 3 ′

A kivágott G-vel és az UU-val a szakaszon.

Bibliográfia

  • Sütő, Lubert. Biokémia, 4. kiadás New York: W. H. Freeman és Társaság, 1995
  • Tijian, Robert. 'A géneket szabályozó molekuláris gépek.' Scientific American 272 (1995): 54–61.