Məlumat

Mühazirə 20: Transkripsiya (davamı) - Biologiya

Mühazirə 20: Transkripsiya (davamı) - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Transkripsiya: DNT-dən RNT-yə

A transkripsiyaya qısa baxış

Transkripsiya DNT seqmentinin RNT surətinin yaradılması prosesidir. Çünki bu a proses, biz transkripsiyanın funksional anlayışını inkişaf etdirmək üçün Energy Story rubrikasını tətbiq etmək istəyirik. Transkripsiya başlamazdan əvvəl molekullar sistemi necə görünür? Sonda nə kimi görünür? Transkripsiya zamanı maddənin hansı çevrilmələri və enerji köçürmələri baş verir və əgər varsa, prosesi nə kataliz edir? Biz, həmçinin, proses haqqında Design Challenge nöqteyi-nəzərindən düşünmək istəyirik. Əgər bioloji vəzifə RNT-nin kimyəvi dilində DNT nüsxəsini yaratmaqdırsa, digər nukleotid polimer prosesləri haqqında biliklərimizi nəzərə alaraq, əsaslı şəkildə fərziyyə irəli sürə və ya proqnozlaşdıra bilərik ki, hansı çətinliklərin öhdəsindən gəlmək lazımdır? Təbiətin bu problemləri müxtəlif yollarla həll etdiyinə dair sübut varmı? Transkripsiyanın uğurunun meyarları nə kimi görünür? Siz fikir əldə edirsiniz.

Transkripsiya üçün bəzi əsas tələblərin sadalanması

Gəlin əvvəlcə bəzi təməl biliklərimizdən istifadə edərək və məqsəd ikiqat zəncirli DNT molekulunun bir zəncirinin bir parçasının RNT nüsxəsini çıxarmaq olarsa, transkripsiya zamanı nələrin baş verə biləcəyini təsəvvür edərək əlimizdəki vəzifələri nəzərdən keçirək. Görəcəyik ki, bəzi əsas məntiqdən istifadə etməklə, prosesi düzgün təsvir etmək üçün bilməli olduğumuz bir çox vacib sual və şeylərdən nəticə çıxara bilərik.

Təsəvvür edək ki, biz transkripsiyanı həyata keçirəcək nanomachine/nanobot dizayn etmək istəyirik. Kiçik robotumuz tərəfindən həll edilməli olan problemləri və alt problemləri müəyyən etmək üçün bəzi Design Challenge düşüncəsindən istifadə edə bilərik.

• Maşın haradan başlamalıdır? Milyonlarla milyardlarla baza cütləri arasında maşın hara yönəldilməlidir?
• Maşın harada dayanmalıdır?
• Əgər işə salma və dayandırma saytlarımız varsa, bizim maşın(lar)ımız bu məlumatı oxuya bilməsi üçün bu məlumatı kodlaşdırmağın yollarına ehtiyacımız olacaq – bu, necə həyata keçiriləcək?
• DNT-nin neçə RNT nüsxəsini hazırlamalıyıq?
• RNT nüsxələrini nə qədər sürətlə hazırlamaq lazımdır?
• Nüsxələr nə dərəcədə dəqiq olmalıdır?
• Proses nə qədər enerji alacaq və enerji haradan gələcək?

Bunlar, əlbəttə ki, əsas suallardan yalnız bəziləridir. İstəsələr, daha dərin qaza bilərlər. Bununla belə, bunlar artıq kifayət qədər yaxşıdır ki, bu proses üçün yaxşı hiss etməyə başlayaq. Diqqət yetirin ki, bu sualların çoxu DNT replikasiyasını başa düşmək üçün lazım ola biləcəyini düşündüyümüz suallara olduqca oxşardır.

Transkripsiyanın tikinti blokları

RNT-nin tikinti blokları

Nukleotidlərin quruluşu ilə bağlı müzakirəmizdən xatırlayaq ki, RNT-nin quruluş blokları DNT-dəkilərə çox oxşardır. RNT-də tikinti blokları riboza şəkərindən, azotlu əsasdan və üç fosfat qrupundan ibarət olan nukleotid trifosfatlardan ibarətdir. DNT-nin tikinti blokları ilə RNT-nin molekulları arasındakı əsas fərqlər ondan ibarətdir ki, RNT molekulları riboza şəkərləri olan nukleotidlərdən ibarətdir (dezoksiriboza şəkərlərindən fərqli olaraq) və tərkibində nukleotid olan urasil (DNT-də timidindən fərqli olaraq) uridindən istifadə edirlər. Aşağıda qeyd edin ki, urasil və timin struktur olaraq çox oxşardırlar - urasildə sadəcə metil (CH) yoxdur.3) timinlə müqayisədə funksional qrup.

Şəkil 1. Nukleotidlərin əsas kimyəvi komponentləri.
Atribut: Marc T. Facciotti (orijinal iş)

Transkripsiyanın başlanğıcı

Promouterlər

Müəyyən bir DNT parçasının (transkripsiya) RNT surətini yaratmaqdan məsul olan zülallar əvvəlcə kopyalanacaq elementin başlanğıcını tanıya bilməlidirlər. A təşviqatçı topluca transkripsiya mexanizmi kimi tanınan müxtəlif zülalların bağlandığı və transkripsiyaya başladığı bir DNT ardıcıllığıdır. Əksər hallarda promotorlar tənzimlədikləri genlərin yuxarı hissəsində (kodlaşdırma bölgəsinə 5') mövcuddur. Promotorun spesifik ardıcıllığı çox vacibdir, çünki o, genin müvafiq kodlaşdırma hissəsinin hər zaman, bəzi vaxtlarda və ya nadir hallarda transkripsiya olunduğunu müəyyən edir. Promotorlar növlər arasında fərqli olsa da, oxşar ardıcıllığın bir neçə elementi bəzən qorunur. Başlama sahəsinin yuxarı axınında -10 və -35 bölgələrində iki promouter var konsensus bir çox promotorlar və müxtəlif növlər arasında oxşar olan ardıcıllıqlar və ya bölgələr. Bəzi təşviqatçılar konsensus ardıcıllığına (ən çox yayılmış ardıcıllıq elementlərini ehtiva edən ardıcıllıq) çox oxşar bir ardıcıllığa sahib olacaqlar, digərləri isə çox fərqli görünəcəklər. Bu ardıcıllıq dəyişiklikləri transkripsiyaya başlamaq üçün transkripsiya mexanizminin promotorla bağlana biləcəyi gücə təsir edir. Bu, edilən transkriptlərin sayını və onların nə qədər tez-tez edildiyini idarə etməyə kömək edir.

Şəkil 2. (a) Genin ümumi diaqramı. Genin tərkibinə promotor ardıcıllığı, tərcümə olunmamış bölgə (UTR) və kodlaşdırma ardıcıllığı daxildir. (b) Bir neçə güclü E. coli promotor ardıcıllığının siyahısı. -35 qutu və -10 qutu güclü promouterlər siyahısında yüksək səviyyədə qorunmuş ardıcıllıqlardır. Bu ardıcıllıqla müqayisədə daha zəif təşviqatçılar daha çox baza cüt fərqinə malik olacaqlar.
Mənbə: http://www.discoveryandinnovation.co...lecture12.html

Qeyd: mümkün müzakirə

Promotorun nukleotid ardıcıllığı dəyişdikdə transkripsiya mexanizmi ilə DNT arasında hansı növ qarşılıqlı təsirlər dəyişir? Niyə bəzi ardıcıllıqlar "güclü" promouter yaradır və niyə digərləri "zəif" promouter yaradır?

Bakterial və eukaryotik promotorlar

Bakterial hüceyrələrdə -10 bölgəsi adlanan -10 konsensus ardıcıllığı AT zəngin, çox vaxt TATAAT-dır. -35 ardıcıllığı, TTGACA, zülal tərəfindən tanınır və bağlanır σ. Bu zülal-DNT qarşılıqlı əlaqəsi qurulduqdan sonra əsas RNT polimerazanın alt bölmələri sahəyə bağlanır. AT assosiasiyalarının nisbətən aşağı sabitliyinə görə, AT-lə zəngin -10 bölgəsi DNT şablonunun açılmasını asanlaşdırır və bir neçə fosfodiester bağları yaranır.

Eukaryotik promotorlar prokaryotik promotorlardan daha böyük və mürəkkəbdir, lakin hər ikisinin AT-lə zəngin bölgəsi var - eukariotlarda adətən TATA qutusu adlanır. Məsələn, siçan timidin kinaz genində TATA qutusu təxminən -30-da yerləşir. Bu gen üçün, şablon olmayan ipdə 5'-dən 3' istiqamətində oxunduğu kimi, dəqiq TATA qutusu ardıcıllığı TATAAAA-dır. Bu ardıcıllıq ilə eyni deyil E. coli -10 bölgə, lakin hər ikisi AT zəngin element olma keyfiyyətini paylaşır.

Tək bakterial polimeraza əvəzinə, əksər eukariotların genomları hər biri on və ya daha çox zülal alt vahidindən ibarət üç müxtəlif RNT polimerazanı kodlayır. Hər bir eukaryotik polimeraza da kimi tanınan fərqli bir zülal dəsti tələb edir transkripsiya amilləri onu promouterə cəlb etmək. Bundan əlavə, digər transkripsiya faktorları ordusu, gücləndiricilər kimi tanınan zülallar və səsboğucular hər bir promotordan RNT sintezini tənzimləməyə kömək edir. Gücləndiricilər və səsboğucular transkripsiyanın səmərəliliyinə təsir göstərir, lakin transkripsiyanın və ya onun gedişatının başlanması üçün lazım deyildir. Bazal transkripsiya faktorları a-nın formalaşmasında həlledici əhəmiyyətə malikdir ilkin hazırlıq kompleksi sonradan transkripsiyanın başlanması üçün RNT polimerazı cəlb edən DNT şablonunda.

Transkripsiyanın başlanğıcı RNT polimerazasının bağlanması ilə başlayır təşviqatçı. Transkripsiya DNT ikiqat spiralının qismən açılmasını tələb edir ki, bir zəncir RNT sintezi üçün şablon kimi istifadə olunsun. Açılma bölgəsinə a deyilir transkripsiya qabarcığı.

Şəkil 3. Uzatma zamanı RNT polimeraza DNT şablonu boyunca izləyir, mRNT-ni 5' - 3' istiqamətində sintez edir və oxunarkən DNT-ni açır.

Uzatma

Transkripsiya həmişə ondan irəli gəlir şablon ipi, cüt zəncirli DNT-nin iki zəncirindən biri. RNT məhsulu şablon zəncirini tamamlayır və şablon olmayan zəncirlə demək olar ki, eynidir. kodlaşdırma xətti, istisna olmaqla, RNT DNT-də olan timin (T) əvəzinə urasil (U) ehtiva edir. Uzatma zamanı bir ferment çağırılır RNT polimeraza DNT şablonu boyunca davam edir, DNT şablonu ilə əsas cütləşmə yolu ilə nukleotidləri DNT replikasiyasına bənzər şəkildə əlavə edir, fərq sintez edilən RNT zəncirinin DNT şablonuna bağlı qalmamasıdır. Uzatma davam etdikcə, DNT davamlı olaraq əsas fermentin qabağında açılır və arxasına sarılır. Qeyd edək ki, sintez istiqaməti DNT-dəki sintezlə eynidir - 5'-dən 3'ə qədər.

Şəkil 4. Uzatma zamanı RNT polimeraza DNT şablonu boyunca izləyir, mRNT-ni 5'-dən 3'-ə qədər sintez edir, oxunduqca DNT-ni açır və sonra geri çevirir.

Şəkil 5. Transkripsiya prosesi zamanı nukleotidlərin əlavə edilməsi DNT replikasiyasında nukleotidlərin əlavə edilməsinə çox oxşardır. RNT 5'-dən 3'-ə qədər polimerləşir və hər bir nukleotid əlavə edildikdə, bir fosfoanhidrid bağı ferment tərəfindən hidrolizə olunur, nəticədə daha uzun bir polimer və iki qeyri-üzvi fosfat ayrılır.
Mənbə: http://utminers.utep.edu/rwebb/html/...longation.html

Qeyd: mümkün müzakirə

Transkripsiyada bir nukleotidin əlavə edilməsi ilə DNT replikasiyasında bir nukleotidin əlavə edilməsi üçün enerji hekayəsini müqayisə edin və müqayisə edin.

Bakterial və eukaryotik uzanma

Bakteriyalarda uzanma, onun sərbəst buraxılması ilə başlayır σ polimerazadan bir alt vahid. -nin dissosiasiyası σ nüvə fermentinə DNT şablonu boyunca hərəkət etməyə imkan verir, mRNT-ni saniyədə təxminən 40 nukleotid sürəti ilə 5'-dən 3'ə qədər sintez edir. DNT və RNT arasındakı əsas cütləşməsi mRNT sintez komponentlərinin sabitliyini qorumaq üçün kifayət qədər sabit deyil. Bunun əvəzinə, RNT polimeraza uzanmanın vaxtından əvvəl kəsilməməsini təmin etmək üçün DNT şablonu ilə yeni yaranan RNT zəncirləri arasında sabit bağlayıcı rolunu oynayır.

Eukariotlarda, preinisiasiya kompleksinin formalaşmasından sonra, polimeraza digər transkripsiya amillərindən ayrılır və uzanma prosesinin prokaryotlarda olduğu kimi, 5'-3' istiqamətində pre-mRNT-ni sintez edən polimeraza ilə davam etməsinə icazə verilir. Daha əvvəl müzakirə edildiyi kimi, RNT polimeraza II eukaryotik genlərin əsas payını transkripsiya edir, buna görə də bu bölmə bu polimerazanın uzanma və sonlanmanı necə həyata keçirdiyinə diqqət yetirəcəkdir.

Xitam

Bakteriyalarda

Bir gen transkripsiya edildikdən sonra bakterial polimeraza DNT şablonundan ayrılmaq və yeni hazırlanmış mRNT-ni azad etmək üçün təlimat verilməlidir. Transkripsiya edilən gendən asılı olaraq iki növ sonlandırma siqnalı var. Biri protein, digəri isə RNT əsaslıdır. Rho-dan asılı sonlanma artan mRNT zəncirində polimerazın arxasında izləyən rho proteini tərəfindən idarə olunur. Genin sonuna yaxın polimeraza DNT şablonunda bir sıra G nukleotidləri ilə qarşılaşır və o, dayanır. Nəticədə rho proteini polimeraza ilə toqquşur. Rho ilə qarşılıqlı əlaqə mRNT-ni transkripsiya qabarcığından azad edir.

Rho-müstəqil xitam DNT şablon zəncirindəki xüsusi ardıcıllıqla idarə olunur. Polimeraza transkripsiya edilən genin sonuna yaxınlaşdıqda, CG nukleotidləri ilə zəngin bir bölgə ilə qarşılaşır. mRNT yenidən öz üzərinə qatlanır və tamamlayıcı CG nukleotidləri bir-birinə bağlanır. Nəticə stabildir saç sancağı bu, AT nukleotidləri ilə zəngin bir bölgəni transkripsiya etməyə başlayan kimi polimerazın dayanmasına səbəb olur. mRNT transkriptinin tamamlayıcı UA bölgəsi şablon DNT ilə yalnız zəif qarşılıqlı əlaqə yaradır. Bu, dayanmış polimeraza ilə birlikdə, əsas fermentin parçalanması və yeni mRNT transkriptini azad etməsi üçün kifayət qədər qeyri-sabitliyə səbəb olur.

Eukariotlarda

Müxtəlif polimerazlar üçün transkripsiyanın dayandırılması fərqlidir. Prokaryotlardan fərqli olaraq, eukariotlarda RNT polimeraza II ilə uzadılması transkripsiya edilən genin sonundan 1000-2000 nukleotiddən sonra baş verir. Bu pre-mRNT quyruğu sonradan mRNT emalı zamanı parçalanma yolu ilə çıxarılır. Digər tərəfdən, RNT polimerazaları I və III son siqnalları tələb edir. RNT polimeraza I tərəfindən transkripsiya edilmiş genlər son zülal tərəfindən tanınan xüsusi 18-nukleotid ardıcıllığını ehtiva edir. RNT polimeraza III-də sonlanma prosesi prokaryotlarda rho-müstəqil transkripsiyanın dayandırılmasına bənzər bir mRNA saç tıxacını əhatə edir.

Arxeyada

Arxeyada transkripsiyanın dayandırılması həyatın digər iki sahəsinə nisbətən daha az öyrənilmiş və hələ də yaxşı başa düşülməmişdir. Funksional detallar həyatın digər sahələrində görülən mexanizmlərə bənzəsə də, təfərrüatlar bu kursun əhatə dairəsindən kənardadır.

Mobil yer

Bakteriyalarda və arxeyalarda

Bakteriyalarda və arxeyalarda transkripsiya DNT-nin yerləşdiyi sitoplazmada baş verir. DNT-nin yeri və beləliklə, transkripsiya prosesi hüceyrənin qalan hissəsindən fiziki olaraq ayrılmadığından, tərcümə çox vaxt transkripsiya bitməmişdən əvvəl başlayır. Bu o deməkdir ki, bakteriya və arxeyadakı mRNT bütün mRNT əmələ gəlməzdən əvvəl zülal üçün şablon kimi istifadə olunur. Məkan seqreqasiyasının olmaması həm də bu proseslər üçün çox az müvəqqəti seqreqasiyanın olması deməkdir. Şəkil 6 eyni vaxtda baş verən transkripsiya və tərcümə proseslərini göstərir.

Şəkil 6. Transkripsiya prosesi zamanı nukleotidlərin əlavə edilməsi DNT replikasiyasında nukleotidlərin əlavə edilməsinə çox oxşardır.
Mənbə: Marc T. Facciotti (öz işi)

Eukariotlarda....

Eukariotlarda transkripsiya prosesi fiziki olaraq hüceyrənin qalan hissəsindən ayrılır, nüvənin içərisində sekvestr edilir. Bu, iki şeylə nəticələnir: tərcümə başlamazdan əvvəl mRNT tamamlanır və tərcümə başlamazdan əvvəl mRNT-ni "tənzimləmək" və ya "redaktə etmək" üçün vaxt var. Bu proseslərin fiziki ayrılması eukariotlara mRNT-ni elə dəyişmək şansı verir ki, mRNT-nin ömrünü uzatsın və ya hətta mRNT-dən istehsal olunacaq protein məhsulunu dəyişdirsin.

MRNT emalı

5' G-qapağı və 3' poli-A quyruğu

Eukaryotik gen transkripsiya edildikdə, ilkin transkript nüvədə bir neçə yolla işlənir. Eukaryotik mRNA-lar poli-A quyruğunun əlavə edilməsi ilə 3' ucunda dəyişdirilir. A qalıqlarının bu axını genomik DNT-ni şablon kimi istifadə etməyən bir ferment tərəfindən əlavə edilir. Bundan əlavə, mRNA-larda 5'-qapaq adlanan 5' ucunun kimyəvi modifikasiyası var. Məlumatlar göstərir ki, bu modifikasiyalar həm mRNT-nin ömrünü uzatmağa (onun sitoplazmada vaxtından əvvəl deqradasiyasının qarşısını almağa), həm də mRNT-nin tərcüməyə başlamasına kömək edir.

Şəkil 7. pre-mRNA-lar bir sıra addımlarla işlənir. İntronlar çıxarılır, 5' qapaq və poli-A quyruğu əlavə olunur.
Mənbə: http://www.discoveryandinnovation.co...lecture12.html

Alternativ bağlama

Birləşmə əksər eukaryotik mRNA-larda baş verir, burada intronlar mRNT ardıcıllığından çıxarılır və ekzonlar bir-birinə bağlanır. Bu, ilkin transkripsiyadan daha qısa mRNT yarada bilər. Splicing hüceyrələrə hansı ekzonların son mRNT məhsuluna daxil edildiyini qarışdırmağa və uyğunlaşdırmağa imkan verir. Aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, bu, birdən çox zülalın bir gen tərəfindən kodlanmasına səbəb ola bilər.

Şəkil 8. DNT-də saxlanılan məlumatlar sonludur. Bəzi hallarda orqanizmlər müxtəlif son məhsullar yaratmaq üçün bu məlumatları qarışdıra və uyğunlaşdıra bilər. Eukariotlarda alternativ splicing müxtəlif mRNT məhsullarının yaradılmasına imkan verir ki, bu da öz növbəsində müxtəlif protein ardıcıllıqlarını yaratmaq üçün tərcümədə istifadə olunur. Bu, nəticədə fərqli zülal formalarının istehsalına və beləliklə də fərqli zülal funksiyalarının yaranmasına səbəb olur.
Mənbə: http://www.discoveryandinnovation.co...lecture12.html


Videoya baxın: المحاضرة 3. الانسجة الحيوانية-النسيج الظهاري البسيط. الفصل الثاني (BiləR 2022).