Information

Hur slutar transkriptionen?

Hur slutar transkriptionen?


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.

Vid rho-beroende terminering hos prokaryoter, hur "vet" RNA-polymeras att det har nått slutet av en gen och att det måste sluta så att rho-faktorn kan binda mRNA:s brunstställe? Finns det en termineringssekvens på mall-DNA:t som "signalerar" slutet på en gen?

Och följaktligen, hur "vet" rho-faktorn när den ska binda till mRNA?... hur känner rho-faktorn igen att RNA-polymeraset har stannat så att det kan starta sin ATPas-aktivitet för att dissociera transkriptionskomplexet från DNA och frigöra mRNA?


Avbrytande av syntesen av RNA-molekylen i bakterier signaleras också av en sekvens i DNA-molekylens mallsträng.
Denna sekvens av nukleotid i mallsträngen är RNA-polymerasets pausställe. När RNAP fortsätter sin transkription når den denna plats och pausar sin transkriptionsaktivitet här. Längden på denna paus kan också påverkas av olika faktorer som höga $Mg^{2+}$-joner i vissa fall.

Under tiden, rho-faktor som efter bindning till rut-site, fortsätter sin translokation längs mRNA (förutsatt att mRNA syntetiseras här) i 5'-3' riktning med hjälp av dess ATPas-aktivitet. Rho-faktorn utnyttjar denna möjlighet när RNAP har pausat sin transkriptionsaktivitet vid RNAP-pausplats för att nå detta ternära transkriptionsförlängningskomplex. När den nått detta komplex börjar den ATP-beroende helikas aktivitet som separerar RNA-DNA-hybridhelixen, vilket orsakar frisättningen av mRNA.


I prokaryoter sker transkription och översättning nästan samtidigt. Nedströms translationsstoppkodonet finns det ett C-rikt ställe på mRNA som kallas rho-användningsstället (rut) och ett annat ställe som kallas transkriptionsstopppunkt (tsp).

Rho-beroende avslutning av transkription styrs primärt av uppströms Rho-användningssekvenser (rut) för en terminator

Hur vet RNA-polymeras att det har nått slutet? RNA-polymeras pausar vid tsp-stället under transkription. Brunstplatsen fungerar som ett mRNA-laddningsställe och det fungerar även för att aktivera rho-faktorn. Den aktiverade rho-faktorn färdas ner i mRNA medan den fortfarande är fäst vid brunstplatsen och kommer ikapp det pausade RNA-polymeraset. Kontakt med RNA-polymeraset leder till att RNA-polymeras dissocierar från transkriptionskomplexet. Du kan läsa om dissociationen här, artikeln ligger dock bakom en betalvägg.

Jag tror att jag svarade "när vet rho?" för. Läs wikipedia-artikeln om detta också


Hur slutar transkriptionen? - Biologi

Processen Transkription sker i cytoplasman hos prokaryoter och i kärnan hos eukaryoter. Den använder DNA som mall för att göra en RNA (mRNA) molekyl. Under transkriptionen görs en sträng av mRNA som är komplementär till en sträng av DNA. Figur 1 visar hur detta går till. Så småningom kommer delar av det transkriberade mRNA:t att göras till funktionella proteiner.

Figur 1. Översikt över transkription. Transkription använder sekvensen av baser i en DNA-sträng för att göra en komplementär sträng av mRNA. Tripletter är grupper av tre på varandra följande nukleotidbaser i DNA. Kodon är komplementära grupper av baser i mRNA.


Vad är slutresultatet av transkription?

Resultatet av transkription är en komplementär sträng av messengerRNA (mRNA).

Förklaring:

Resultatet av transkription är en komplementär sträng av messengerRNA (mRNA).

Förklaring:

Transkription resulterar i produktion av RNA, det kan vara mRNA, rRNA och tRNA.

I prokaryoter kan enstaka RNA-polymeras bilda alla 3 typer av RNA men i eukaryoter katalyserar 3 olika typer av RNA-polymeras transkription som:

RNA-polymeras 1 - rRNA
RNA-polymeras 2 - mRNA
RNA-polymeras 3 - tRNA


Vad är slutprodukten av transkription

Slutprodukten av transkription är RNA, en enkelsträngad molekyl som består av RNA-nukleotider. De tre huvudtyperna av RNA som produceras i transkriptionen är mRNA, tRNA och rRNA.

Messenger RNA

mRNA är ansvarigt för att transportera genetisk information från kärnan till cytoplasman. mRNA produceras genom transkription av proteinkodande gener. En process som kallas translation omvandlar kodonsekvensen av mRNA till en aminosyrasekvens av funktionella proteiner.

Överför RNA

tRNA är ansvarigt för att transportera motsvarande aminosyra till ribosomerna under translation. På grund av de komplementära regionerna bildar tRNA en hårnålsöglestruktur. Den bär aminosyror genom att känna igen kodonet genom deras antikodonregion. Antikodonområdet för ett tRNA visas i rött i figur 2.

Figur 2: tRNA

Ribosomalt RNA

rRNA är en komponent i en ribosom som underlättar translation. En ribosom består av två underenheter: liten underenhet och en stor underenhet.

Slutsats

Slutprodukten av transkription kan vara antingen mRNA, tRNA, rRNA eller annat icke-kodande RNA. De tre huvudtyperna av RNA har en roll i syntesen av aminosyrakedjor. mRNA är transkriptet som innehåller kodonsekvensen för syntesen av en polypeptidkedja. tRNA för med sig motsvarande aminosyror till translationskomplexet. rRNA bildar ribosomer där translation sker.

Referens:

1. "Översikt över transkription." Khan akademin, Tillgänglig här.

Bild med tillstånd:

1. “DNA-transkription” Genom omarbetad och vektoriserad av mig själv – National Human Genome Research Institute, (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. “TRNA-Met jäst” Av Yikrazuul – Eget arbete PMID 19925799 (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

Om författaren: Lakna

Lakna, examen i molekylärbiologi och biokemi, är molekylärbiolog och har ett brett och stort intresse för att upptäcka naturrelaterade saker


Hur slutar transkriptionen? - Biologi

Vid transkription är DNA-strängen som används för att syntetisera mRNA känd som mallsträngen. Medan den icke-mall eller kodande strängen matchar RNA:ts sekvens. Men det matchar det inte exakt eftersom RNA har uracil (U) istället för tymin (T). Nukleotiderna av RNA är kända som ribonukleotider. Dessa nukleotider binder till mallsträngen via vätebindningar efter att DNA-molekylen öppnats. Och sedan är dessa nukleotider bundna tillsammans med en fosfodiesterbindning precis som DNA är bunden.

RNA är ett enzym som syntetiserar RNA från mallsträngen av DNA. Och det händer mycket som DNA-polymeras, förutom det faktum att det inte krävs en primer innan transkriptionen börjar. Bakterier har ett enda RNA-polymeras, medan eukaryoter har tre olika enzymer.

Initiering av transkription

Transkription initieras av bindningen av ett protein som kallas sigma. Sigma fäster till en sträng av DNA:t (mallsträngen) på en mycket specifik plats. I bakterier finns flera sigma och var och en initierar transkriptionen av en specifik sekvens av DNA (eller gen). När detta sigmaprotein väl fäster till DNA-molekylen tjänar det till att styra RNA-polymeraset ner i mallsträngen. Sigmaproteinet känner igen och binder till vad som anses vara promotorsekvensen. Promotorsekvensen är en specifik grupp av baspar. När sigma binder till DNA:t börjar transkriptionen. Det finns flera olika sigmas. Var och en är unik och initierar syntesen av en specifik gen, eller i vissa fall flera olika gener. Medan det finns flera sigma, var och en för olika genkomplex, är RNA-polymeras samma molekyl som ansluter till alla olika sigma. RNA-polymeras lägger till ribonukleotider till mallsträngen baserat på komplementär basparning, vilket genererar ett mRNA.

Sigmaproteinet öppnar först DNA:s dubbla helix vid promotorsektionen av DNA-strängen. Därefter träs mallsträngen av DNA:t genom RNA-polymeraset. Inkommande RNA-nukleotider kommer genom en kanal i sigmaproteinet och parar sig med de komplementära baserna i DNA:s mallsträng. Vid denna tidpunkt är RNA-polymeraset funktionellt och det börjar fungera. Och när det väl händer kopplas sigma från DNA-kedjan. Detta definierar början av förlängningsfasen av transkription.

När lämplig sigma är fäst, fäster RNA-polymeras till sigmaproteinet. Efter lyckad fästning styr sigma DNA på plats inuti RNA-polymeraset. När DNA:t träs genom RNA-polymeraset delas vätebindningar mellan DNA-molekylen med en dragkedja. När DNA väl har infogats i RNA-polymeras kommer ribonukleotider in i en ingångsportal till RNA-polymeraset och matchar med D-nukleotiderna baserat på komplementär basparning. I likhet med DNA-basparning, parar cytosininnehållande deoxiribonukleotider (D-cytosin) med guanininnehållande ribonukleotider (R-guanin), D-guanin parar med R-cytosin och D-tymin parar med R-adenin. Till skillnad från DNA-basparning, parar D-adenin med R-uracil. Genom en annan portal i RNA-polymeraset kommer det utvecklande mRNA:t fram. När ett fåtal ribonukleotider har syntetiserats av RNA-polymeras, tas sigmaproteinet bort. När sigma har tagits bort kan den återanvändas för att initiera transkription.

Förlängning av transkription

Förlängning i transkription är ganska okomplicerad. RNA-polymeraset glider längs den öppna DNA-molekylen och matchar komplementära RNA-baspar från mallsträngen av det öppna DNA:t. Efter att sigma har tagits bort fortsätter RNA-polymeras att packa upp mallen och kodande strängar av DNA:t, och R-nukleotider binds via fosfodiesterkopplingar med användning av koden som tillhandahålls av mallsträngen av DNA. Det inkommande DNA:t går in i en intagsportal och dras upp med ett blixtlås. När DNA:t passerar blixtlåset fäster vätebindningarna igen mellan kodnings- och mallsträngen och DNA-dubbelhelixen lämnar genom en utgångsportal. Ribonukleotider kommer in genom en annan intagsportal och kombineras via komplementär basparning till mallsträngen av DNA. R-nukleotiderna är sammanbundna via fosfodiesterbindningar. Ribonukleotider tillsätts kontinuerligt till 3'-änden av den utvecklande RNA-strängen. 5'-änden av RNA-strängen lämnar genom en annan utgångsportal av RNA-polymeraset.

Uppsägning av transkription

I bakterier, när RNA-polymeras transkriberar en specifik sekvens av ribonukleotider från DNA-mallsträngen, slutar (eller avslutas) transkriptionen. När denna sekvens syntetiseras, böjer sig en del av RNA:t tillbaka på sig själv och bildar en kort dubbelhelix baserad på komplementär basparning. Detta bildar en RNA hårnål. Denna hårnål tvingar RNA:t att separera från DNA:t och RNA-polymeraset lossnar och det öppnade DNA:t fäster igen baserat på komplementär basparning

Transkription i eukaryoter

I grunden liknar transkription i eukaryoter transkription i prokaryoter med några få undantag. I bakterier kan RNA-polymeras syntetisera vilken RNA-molekyl som helst. I eukaryoter finns det tre olika RNA-polymeraser (I, II och III). RNA-polymeras I är primärt ansvarigt för syntesen av ribosomalt RNA (rRNA), molekylen som utgör ribosomer. De flesta eukaryota RNA-polymeraser är RNA-polymeras II. RNA-polymeras II är ansvarig för att syntetisera mRNA, vilket gör det till det enda RNA-polymeraset som kan transkribera proteinkodande gener. RNA-polymeras III är ansvarigt för att syntetisera transfer-RNA (tRNA). Under translation läser tRNA meddelanden från mRNA:t och länkar en specifik aminosyrasekvens som genererar proteiner.

Där bakteriell transkription initieras av ett sigmaprotein, kräver RNA-polymeraser i eukaryoter en grupp proteiner som kallas basala transkriptionsfaktorer. Liksom sigma i prokaryoter, när de basala transkriptionsfaktorerna fäster till DNA:t, fäster dess respektive RNA-polymeras och transkriptionen börjar. Förlängningsprocessen är praktiskt taget identisk i prokaryoter och eukaryoter. Avslutning av transkription skiljer sig dock mellan prokaryoter och eukaryoter. Hos eukaryoter signalerar en kort sekvens i DNA:t bindningen av ett enzym nedströms om aktiv transkription. Detta enzym skär bort det framväxande RNA:t och lämnar RNA-polymeraset.

I eukaryoter består pre-RNA av regioner av mRNA som kodar för aminosyror (kända som exoner) och regioner av mRNA som inte kodar för aminosyror. Innan mRNA:t kan vara funktionellt måste intronerna avlägsnas i en process som kallas RNA-splitsning eller post-transkriptionell modifiering.

Post-transkriptionell modifiering av mRNA i eukaryoter

Hos bakterier är transkription från DNA till mRNA en direkt väg. Men i eukaryoter, när väl mRNA syntetiseras av RNA-polymeras II, går mRNA genom ytterligare modifiering (fig. 11). Produkten efter transkription är känd som ett primärt transkript (eller pre-mRNA). Innan mRNA färdas utanför kärnan, förkortas mRNA:t genom att skära ut specifika sektioner av mRNA och åter fästa de återstående sektionerna tillsammans. Denna process är känd som RNA-skarvning och det resulterande, modifierade mRNA är känt som moget mRNA. Segment av mRNA som repliceras tillbaka tillsammans är kända som exoner (eftersom de lämnar kärnan) medan segmenten av mRNA som avlägsnas från pre-mRNA är kända som introner. Exonerna (som tillsammans utgör det mogna mRNA:t) lämnar kärnan genom en kärnpor och reser till en ribosom i cytosolen och påbörjar translationsprocessen.

RNA-splitsning bearbetas av hybridprotein-RNA-komplex kända som små nukleära ribonukleoproteiner (eller snRNPs). RNA-skarvning börjar när en primär snRNP binder till en guanin R-nukleotid (G) intill en uracil R-nukleotid (U) vid 5'-änden av pre-mRNA. Detta markerar exon-intron-gränsen. En annan sekundär snRNP läser från 5' till 3' ner i mRNA och när det kommer i kontakt med ett adenin (A), och det fäster vid den punkten. Denna punkt representerar intron-exon-gränsen. När de primära och sekundära snRNP:erna är fästa fäster andra snRNPS till dessa, i ett komplex som kallas en spliceosom. Tillsammans bryter spliceosomen G-U-bindningen av den primära snRNP och bindningen mellan adeninet (A) av den sekundära snRNP och dess intilliggande R-nukleotid. Eftersom U och A är komplementära baser, placerar splitsosomerna dem i nära kontakt med varandra, vilket skapar en intronslinga. Nukleotider i intronslingan demonteras till sina monomerer, ribonukleotider, och återvinns för framtida transkriptionshändelser. Exoner skarvas ihop igen och genererar ett moget mRNA.


Transkription

Våra redaktörer kommer att granska vad du har skickat in och avgöra om artikeln ska ändras.

Transkription, syntesen av RNA från DNA. Genetisk information flödar från DNA till protein, det ämne som ger en organism dess form. Detta informationsflöde sker genom de sekventiella processerna av transkription (DNA till RNA) och translation (RNA till protein). Transkription uppstår när det finns ett behov av en viss genprodukt vid en specifik tidpunkt eller i en specifik vävnad.

Under transkriptionen kopieras vanligtvis endast en DNA-sträng. Detta kallas mallsträngen, och RNA-molekylerna som produceras är enkelsträngade budbärar-RNA (mRNA). Den DNA-sträng som skulle motsvara mRNA kallas den kodande eller senssträngen. I eukaryoter (organismer som har en kärna) kallas den ursprungliga transkriptionsprodukten ett pre-mRNA. Pre-mRNA redigeras omfattande genom splitsning innan det mogna mRNA produceras och är redo för translation av ribosomen, den cellulära organellen som fungerar som platsen för proteinsyntes. Transkription av en gen sker vid den kromosomala placeringen av den genen, som är ett relativt kort segment av kromosomen. Den aktiva transkriptionen av en gen beror på behovet av aktiviteten hos den specifika genen i en specifik cell eller vävnad eller vid en given tidpunkt.

Små segment av DNA transkriberas till RNA av enzymet RNA-polymeras, vilket uppnår denna kopiering i en strikt kontrollerad process. Det första steget är att känna igen en specifik sekvens på DNA som kallas en promotor som anger genens början. De två DNA-strängarna separeras vid denna tidpunkt, och RNA-polymeras börjar kopiera från en specifik punkt på en sträng av DNA:t med hjälp av en speciell typ av sockerinnehållande nukleosid som kallas ribonukleosid 5'-trifosfat för att starta den växande kedjan. Ytterligare ribonukleosidtrifosfater används som substrat, och genom klyvning av deras högenergifosfatbindning, inkorporeras ribonukleosidmonofosfater i den växande RNA-kedjan. Varje successiv ribonukleotid styrs av de komplementära basparningsreglerna för DNA. Till exempel styr ett C (cytosin) i DNA införlivandet av ett G (guanin) i RNA. På samma sätt kopieras ett G i DNA till ett C i RNA, ett T (tymin) till ett A (adenin) och ett A till ett U (uracil-RNA innehåller U i stället för T i DNA). Syntesen fortsätter tills en termineringssignal uppnås, vid vilken punkt RNA-polymeraset tappar från DNA:t och RNA-molekylen frisätts.

Före många gener i prokaryoter (organismer som saknar kärna) finns det signaler som kallas "operatorer" (ser operoner) där specialiserade proteiner som kallas repressorer binder till DNA:t precis uppströms om startpunkten för transkriptionen och förhindrar tillgång till DNA:t av RNA-polymeras. Dessa repressorproteiner förhindrar således transkription av genen genom att fysiskt blockera verkan av RNA-polymeraset. Vanligtvis frigörs repressorer från sin blockerande verkan när de tar emot signaler från andra molekyler i cellen som indikerar att genen behöver uttryckas. Före vissa prokaryota gener finns signaler till vilka aktivatorproteiner binder för att stimulera transkription.

Transkription i eukaryoter är mer komplicerad än i prokaryoter. För det första är RNA-polymeraset från högre organismer ett mer komplicerat enzym än det relativt enkla enzymet med fem subenheter av prokaryoter. Dessutom finns det många fler accessoriska faktorer som hjälper till att kontrollera effektiviteten hos de enskilda promotorerna. Dessa tillbehörsproteiner kallas transkriptionsfaktorer och svarar vanligtvis på signaler inifrån cellen som indikerar om transkription krävs. I många mänskliga gener kan flera transkriptionsfaktorer behövas innan transkription kan fortgå effektivt. En transkriptionsfaktor kan orsaka antingen repression eller aktivering av genuttryck i eukaryoter.

Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica Denna artikel har senast reviderats och uppdaterats av Kara Rogers, Senior Editor.


Biologi 171

I slutet av det här avsnittet kommer du att kunna göra följande:

  • Lista stegen i eukaryot transkription
  • Diskutera RNA-polymerasernas roll i transkription
  • Jämför och kontrastera de tre RNA-polymeraserna
  • Förklara betydelsen av transkriptionsfaktorer

Prokaryoter och eukaryoter utför i grunden samma process för transkription, med några viktiga skillnader. Den viktigaste skillnaden mellan prokaryot och eukaryot transkription beror på den senares membranbundna kärna och organeller. Med generna bundna i en kärna måste den eukaryota cellen kunna transportera sitt mRNA till cytoplasman och måste skydda sitt mRNA från att brytas ned innan det översätts. Eukaryoter använder också tre olika polymeraser som var och en transkriberar en annan undergrupp av gener. Eukaryota mRNA är vanligtvis monogen, vilket betyder att de specificerar ett enda protein.

Initiering av transkription i eukaryoter

Till skillnad från det prokaryota polymeraset som kan binda till en DNA-mall på egen hand, kräver eukaryoter flera andra proteiner, så kallade transkriptionsfaktorer, för att först binda till promotorregionen och sedan hjälpa till att rekrytera lämpligt polymeras.

De tre eukaryota RNA-polymeraserna

Egenskaperna för eukaryot mRNA-syntes är markant mer komplexa än de hos prokaryoter. Istället för ett enda polymeras som omfattar fem subenheter, har eukaryoterna tre polymeraser som var och en består av 10 subenheter eller fler. Varje eukaryot polymeras kräver också en distinkt uppsättning transkriptionsfaktorer för att föra den till DNA-mallen.

RNA-polymeras I finns i nukleolen, en specialiserad nukleär substruktur där ribosomalt RNA (rRNA) transkriberas, bearbetas och sätts samman till ribosomer ((Figur)). rRNA-molekylerna anses vara strukturella RNA eftersom de har en cellulär roll men inte översätts till protein. rRNA är komponenter i ribosomen och är väsentliga för processen för translation. RNA-polymeras I syntetiserar alla rRNA från den tandemduplicerade uppsättningen av 18S, 5.8S och 28S ribosomala gener. (Observera att "S"-beteckningen gäller för "Svedberg"-enheter, ett icke-additivt värde som kännetecknar den hastighet med vilken en partikel sedimenterar under centrifugering.)

Platser, produkter och känsligheter för de tre eukaryota RNA-polymeraserna
RNA-polymeras Cellulärt fack Produkt av transkription α-Amanitin-känslighet
jag Nucleolus Alla rRNA förutom 5S rRNA Okänslig
II Kärna Alla proteinkodande nukleära pre-mRNA Extremt känslig
III Kärna 5S rRNA, tRNA och små nukleära RNA Måttligt känslig

RNA-polymeras II är lokaliserat i kärnan och syntetiserar alla proteinkodande nukleära pre-mRNA. Eukaryota pre-mRNA genomgår omfattande bearbetning efter transkription men före translation. För tydlighetens skull kommer denna moduls diskussion om transkription och translation i eukaryoter att använda termen "mRNA" för att endast beskriva de mogna, bearbetade molekylerna som är redo att översättas. RNA-polymeras II är ansvarigt för att transkribera den överväldigande majoriteten av eukaryota gener.

RNA-polymeras III finns också i kärnan. Detta polymeras transkriberar en mängd olika strukturella RNA som inkluderar 5S pre-rRNA, transfer pre-RNA (pre-tRNA) och små nukleära pre-RNA. tRNA:n har en avgörande roll i översättningen, de fungerar som "adaptormolekyler" mellan mRNA-mallen och den växande polypeptidkedjan. Små nukleära RNA har en mängd olika funktioner, inklusive "splitsning" av pre-mRNA och reglering av transkriptionsfaktorer.

En forskare som karaktäriserar en ny gen kan avgöra vilket polymeras som transkriberar den genom att testa om genen uttrycks i närvaro av α-amanitin, ett oligopeptidtoxin som produceras av flugsvampen och andra arter av Amanita. Intressant nog påverkar α-amanitin de tre polymeraserna väldigt olika ((Figur)). RNA-polymeras I är helt okänsligt för α-amanitin, vilket innebär att polymeraset kan transkribera DNA in vitro i närvaro av detta gift. RNA-polymeras III är måttligt känsligt för toxinet. Däremot är RNA-polymeras II extremt känsligt för a-amanitin. Toxinet hindrar enzymet från att gå ner i DNA:t och hämmar därmed transkriptionen. Att känna till det transkriberande polymeraset kan ge ledtrådar om den allmänna funktionen hos genen som studeras. Eftersom RNA-polymeras II transkriberar de allra flesta gener, kommer vi att fokusera på detta polymeras i våra efterföljande diskussioner om eukaryota transkriptionsfaktorer och promotorer.

RNA-polymeras II-promotorer och transkriptionsfaktorer

Eukaryota promotorer är mycket större och mer invecklade än prokaryota promotorer. Båda har dock en sekvens som liknar -10-sekvensen av prokaryoter. I eukaryoter kallas denna sekvens för TATA-boxen och har konsensussekvensen TATAAA på den kodande strängen. Den är belägen vid -25 till -35 baser i förhållande till initieringsstället (+1) ((Figur)). Denna sekvens är inte identisk med E coli -10 box, men den bevarar det A–T-rika elementet. Termostabiliteten för A–T-bindningar är låg och detta hjälper DNA-mallen att lokalt varva ner som förberedelse för transkription.

Istället för den enkla σ-faktorn som hjälper till att binda det prokaryota RNA-polymeraset till dess promotor, sätter eukaryoter ihop ett komplex av transkriptionsfaktorer som krävs för att rekrytera RNA-polymeras II till en proteinkodande gen. Transkriptionsfaktorer som binder till promotorn kallas basala transkriptionsfaktorer. Dessa basala faktorer kallas alla TFII (för transkriptionsfaktor/polymeras II) plus en extra bokstav (A-J). Kärnkomplexet är TFIID, som inkluderar ett TATA-bindande protein (TBP). De andra transkriptionsfaktorerna faller systematiskt på plats på DNA-mallen, var och en stabiliserar pre-initieringskomplexet ytterligare och bidrar till rekryteringen av RNA-polymeras II.


Vissa eukaryota promotorer har också en konserverad CAAT-box (GGCCAATCT) vid ungefär -80. Längre uppströms om TATA-boxen kan eukaryota promotorer också innehålla en eller flera GC-rika boxar (GGCG) eller oktamerboxar (ATTTGCAT). Dessa element binder cellulära faktorer som ökar effektiviteten av transkriptionsinitiering och identifieras ofta i mer "aktiva" gener som ständigt uttrycks av cellen.

Basala transkriptionsfaktorer är avgörande för bildandet av ett preinitieringskomplex på DNA-mallen som därefter rekryterar RNA-polymeras II för transkriptionsinitiering. Komplexiteten av eukaryot transkription slutar inte med polymeraserna och promotorerna. En armé av andra transkriptionsfaktorer, som binder till uppströmsförstärkare och ljuddämpare, hjälper också till att reglera frekvensen med vilken pre-mRNA syntetiseras från en gen. Förstärkare och ljuddämpare påverkar effektiviteten av transkriptionen men är inte nödvändiga för att transkriptionen ska fortsätta.

Promotorstrukturer för RNA-polymeraser I och III

Processerna för att föra RNA-polymeraserna I och III till DNA-mallen involverar något mindre komplexa samlingar av transkriptionsfaktorer, men det allmänna temat är detsamma.

De konserverade promotorelementen för gener som transkriberas av polymeraserna I och III skiljer sig från de som transkriberas av RNA-polymeras II. RNA-polymeras I transkriberar gener som har två GC-rika promotorsekvenser i regionen -45 till +20. Enbart dessa sekvenser är tillräckliga för att transkriptionsinitiering ska ske, men promotorer med ytterligare sekvenser i regionen från -180 till -105 uppströms om initieringsstället kommer att förstärka initieringen ytterligare. Gener som transkriberas av RNA-polymeras III har uppströmspromotorer eller promotorer som förekommer i själva generna.

Eukaryot transkription är en hårt reglerad process som kräver en mängd olika proteiner för att interagera med varandra och med DNA-strängen. Även om processen för transkription i eukaryoter innebär en större metabolisk investering än i prokaryoter, säkerställer den att cellen transkriberar exakt de pre-mRNA som den behöver för proteinsyntes.

Utvecklingen av gener kan vara ett bekant koncept. Mutationer kan förekomma i gener under DNA-replikation, och resultatet kan vara fördelaktigt för cellen eller inte. Genom att förändra ett enzym, strukturellt protein eller någon annan faktor kan mutationsprocessen transformera funktioner eller fysiska egenskaper. Emellertid kan eukaryota promotorer och andra genreglerande sekvenser också utvecklas. Tänk till exempel på en gen som under många generationer blir mer värdefull för cellen. Kanske kodar genen för ett strukturellt protein som cellen behöver syntetisera i överflöd för en viss funktion. Om så är fallet skulle det vara fördelaktigt för cellen för den genens promotor att rekrytera transkriptionsfaktorer mer effektivt och öka genuttrycket.

Forskare som undersöker utvecklingen av promotorsekvenser har rapporterat varierande resultat. Delvis beror detta på att det är svårt att sluta sig till exakt var en eukaryot promotor börjar och slutar. Vissa promotorer förekommer inom gener, andra är belägna mycket långt uppströms, eller till och med nedströms, om de gener som de reglerar. Men när forskare begränsade sin undersökning till mänskliga promotorsekvenser som definierades experimentellt som sekvenser som binder förinitieringskomplexet, fann de att promotorer utvecklas ännu snabbare än proteinkodande gener.

Det är fortfarande oklart hur promotorevolution kan motsvara utvecklingen av människor eller andra komplexa organismer. Emellertid är utvecklingen av en promotor för att effektivt göra mer eller mindre av en given genprodukt ett spännande alternativ till utvecklingen av själva generna. 1

Eukaryot förlängning och avslutning

Efter bildningen av förinitieringskomplexet frisätts polymeraset från de andra transkriptionsfaktorerna, och förlängningen tillåts fortgå som den gör i prokaryoter med polymeraset som syntetiserar pre-mRNA i riktningen 5′ till 3′. Som diskuterats tidigare transkriberar RNA-polymeras II huvuddelen av eukaryota gener, så i det här avsnittet kommer vi att fokusera på hur detta polymeras åstadkommer förlängning och avslutning.

Även om den enzymatiska förlängningsprocessen i huvudsak är densamma i eukaryoter och prokaryoter, är DNA-mallen betydligt mer komplex. När eukaryota celler inte delar sig existerar deras gener som en diffus massa av DNA och proteiner som kallas kromatin. DNA:t är tätt packat runt laddade histonproteiner med upprepade intervaller. Dessa DNA-histonkomplex, gemensamt kallade nukleosomer, är regelbundet åtskilda och inkluderar 146 nukleotider av DNA lindade runt åtta histoner som tråd runt en spole.

För att polynukleotidsyntes ska inträffa måste transkriptionsmaskineriet flytta histoner ur vägen varje gång det möter en nukleosom. Detta åstadkoms genom ett speciellt proteinkomplex som kallas FACT, som står för "underlättar kromatintranskription.” Detta komplex drar histoner bort från DNA-mallen när polymeraset rör sig längs den. När pre-mRNA syntetiserats ersätter FACT-komplexet histonerna för att återskapa nukleosomerna.

Avslutningen av transkriptionen är olika för de olika polymeraserna. Till skillnad från i prokaryoter sker förlängning av RNA-polymeras II i eukaryoter 1 000 till 2 000 nukleotider bortom änden av genen som transkriberas. Denna pre-mRNA-svans avlägsnas därefter genom klyvning under mRNA-bearbetning. Å andra sidan kräver RNA-polymeraserna I och III termineringssignaler. Gener som transkriberats av RNA-polymeras I innehåller en specifik 18-nukleotidsekvens som känns igen av ett termineringsprotein. Processen för terminering i RNA-polymeras III involverar en mRNA-hårnål som liknar rho-oberoende terminering av transkription i prokaryoter.

Avsnittssammanfattning

Transkription i eukaryoter involverar en av tre typer av polymeraser, beroende på genen som transkriberas. RNA-polymeras II transkriberar alla proteinkodande gener, medan RNA-polymeras I transkriberar de tandemduplicerade rRNA-generna och RNA-polymeras III transkriberar olika små RNA, som 5S rRNA, tRNA och små nukleära RNA-gener. Initieringen av transkription i eukaryoter involverar bindning av flera transkriptionsfaktorer till komplexa promotorsekvenser som vanligtvis är belägna uppströms om genen som kopieras. mRNA syntetiseras i riktningen 5′ till 3′, och FACT-komplexet rör sig och sätter ihop nukleosomer när polymeraset passerar förbi. Medan RNA-polymeras I och III avslutar transkription med protein- eller RNA-hårnålsberoende metoder, transkriberar RNA-polymeras II för 1 000 eller fler nukleotider bortom genmallen och klyver överskottet under pre-mRNA-bearbetning.

Konstanslutningar

Recension En forskare splitsar en eukaryot promotor framför en bakteriell gen och infogar genen i en bakteriell kromosom. Skulle du förvänta dig att bakterierna skulle transkribera genen?

Nej. Prokaryoter använder andra promotorer än eukaryoter.

Gratis svar

En vetenskapsman observerar att en cell har en RNA-polymerasbrist som hindrar den från att tillverka proteiner. Beskriv ytterligare tre observationer som tillsammans skulle stödja slutsatsen att en defekt i RNA-polymeras I-aktivitet, och inte problem med de andra polymeraserna, orsakar defekten.

För att fastställa att en RNA-polymeras I-mutation eller -brist orsakar defekten i proteinproduktionen, skulle forskaren behöva göra observationer som ger bevis för att RNA-polymeraserna II och III arbetar i cellen. Observationerna som eliminerar RNA-polymeras II som defekten kan innefatta:

Observationerna som eliminerar RNA-polymeras III kan innefatta:

  • Isolering av små nukleära RNA från cellen
  • Isolering av mikroRNA från cellen
  • Transkription av 5S rRNA i kärnan
  • Närvaro av tRNA i cytoplasman

Observationerna som implicerar RNA-polymeras I kan inkludera:

  • Brist på funktionella ribosomer i cytoplasman (RNA-polymeras I eller III)
  • Brist på RNA-polymeras I-protein
  • RNA-polymeras I-protein är icke-funktionellt

Fotnoter

    H Liang et al., "Snabb utveckling av kärnpromotorer i primatgenom," Molekylärbiologi och evolution 25 (2008): 1239–44.

Ordlista


Prokaryotisk polyadenylering

Även om det mestadels betraktas som en eukaryot-specifik process, lägger prokaryoter också till poly(A)-svansar till vissa RNA. Till skillnad från den eukaryota mekanismen som kräver en konsensussekvens för tillägg av en poly(A)-svans, är tillägget av en poly(A)-svans på ett prokaryot transkript ospecifikt och kan läggas till vilken tillgänglig 3'-ände som helst. Närvaron av poly(A)-svansen riktar RNA:t till degradosomen, som innehåller enzymer som skär RNA som inte skyddas av sekundär struktur. Man tror att poly(A)s används för att kontrollera den cellulära koncentrationen av regulatoriska RNA och kan dessutom fungera som en kvalitetskontrollmekanism för att befria cellen från felveckade RNA.


Var sker transkription i en eukaryot cell

Vill du skriva åt oss? Jo, vi letar efter bra skribenter som vill sprida ordet. Kontakta oss så pratar vi.

Transkription är en process där DNA transkriberas till mRNA. Detta är en mycket viktig del av proteinsyntesen. Eukaryota celler underlättas med kärnan, och de kan ha en eller flera kärnor, som innehåller de genetiska materialen som DNA och RNA. Dessa material deltar aktivt i processen för proteinsyntes, som äger rum inuti kärnan, och därefter bildas mRNA. Sedan kommer det transkriberade mRNA:t ut från kärnans porer in i cytoplasman. Översättningen äger rum och fullbordar således processen för proteinsyntes.

Denna process initieras när DNA-molekylen lindar upp sina strängar genom att bryta vätebindningarna, som håller ihop de komplementära basparen. När strängen rullas upp, fungerar en av dess delar som en mall för produktion av mRNA, och är känd som antisenssträng. Den andra överblivna delen är sinnessträngen. Sedan känner RNA-polymerasenzymet, som har sigmafaktorn igen DNA-mallen. De komplementära ribonukleotiderna attraheras mot det och ordnar sig mitt emot mallen och även till deras specifika platser. Endast tymin ersätts av uracil i RNA-molekylen (den enda skillnaden i RNA- och DNA-kodningen). När molekylen är färdig lösgörs den från DNA:t och resten av DNA-strängarna fäster igen med hjälp av en vätebindning. De nybildade RNA-molekylerna innehåller meddelanden för proteinsyntes, därför kända som mRNA eller budbärar-RNA-molekyler. Denna molekyl går ut ur kärnmembranet, och sedan avslutas den återstående processen av proteinsyntes, som består av DNA-translation.


3) Transkriptionssteg:

Som DNA-replikation sker också transkription i tre steg

Här kommer vi att se hur detta steg sker i prokaryota celler steg för steg.

Jag) Initiering av transkription

För att börja transkribera en gen bör RNA binda till en specifik region av DNA-genen som kallas promotorregionen. Promotorn ger signalen till polymeras om att "sätta sig ner" på DNA:t och börja transkribera.

Bindning av RNA-polymeras till promotorer.

Den initiala bindningen av RNA-polymeraset med transkriptionspromotorerna är en ospecifik association med DNA. Den är relativt svag jämfört med bindningen av specifika promotorer.

Rollen för denna ospecifika bindning och mekanismen genom vilken enzymet rör sig mot specifik promotor är inte helt klarlagd ännu.

Å andra sidan, transkriptionen faktor sigma är den viktigaste faktorn för initieringsprocessen. Det hjälper RNA-polymeras att hitta specifik promotor.

I dessa 70 nukleotider finns två segment som är starkt konserverade, kända som konsensussekvens.

Som beskrivs i figuren har promotorställen två av den speciella noten att detta är en sekvens av sex baser. Dessa är det segment av promotorn där RNA-polymeras binder. TTGACA-sekvensen är cirka 35 baspar före (uppströms) transkriptionsstartpunkten. Och TATAAT-sekvensen kallas Pribnow-boxen, även känd som TATA-boxen, vanligtvis cirka 10 baspar uppströms om transkriptionsstartplatsen.

Dessa regioner kallas -35- respektive -10-ställena, eftersom dessa är deras ungefärliga avstånd i nukleotid uppströms från den första nukleotiden som ska transkriberas, det är känt som +1-ställe.

Det vi diskuterade ovan är de platser och komponenter som finns i promotorstället, nu ska vi diskutera hur RNA-polymeras binder höger promotor

Som du ser i figuren ovan har promotorsidan sin -35 och -10 region. RNA-polymeras rör sig tillsammans med DNA från icke-specifika bindningsställen till promotorställen.

Här, när den når promotorstället, känner sigmafaktorn först igen -35-regionen och tillåter holoenzym att "sätta sig" på den regionen av promotorn. Detta bindningskomplex är känt som ett slutet komplex, där bundet DNA är intakt.

Nu binds det med AT-rik -10-region, detta komplex känt som öppet komplex. Där DNA är intakt men delvis avlindat. Här genomgår sigmafaktor och proteiner i kärnenzymet konfidentiella förändringar som gör att DNA-strängen separeras vid -10-regionen. På grund av avvecklingen av DNA-bubblliknande strukturbildning uppstår, är detta känt som transkriptionsbubblan.

Transkription initieras inom komplexet, vilket leder till den konfidentiella förändringen som omvandlar komplexet till förlängningsformen. Form här, transkription läggs in i förlängningsstadiet.

II) Förlängning av transkription:

Once RNA polymerase is strongly positioned at promoter and form a transcription bubble, the next step of transcription “elongation” can begin.

Now, sigma factor dissociates polymerase enters in the elongation phase of transcription.

As you see in the figure, Elongation will start with the addition of the first ribonucleotide at the transcription start site.

RNA polymerase does not require primer like DNA polymerase to add nucleotide. But the reaction catalyzed by RNA polymerase is quite similar to that catalyzed by DNA polymerase. It uses all four nucleotides for the synthesis of RNA complementary to the DNA.

For each nucleotide in the DNA templet, RNA polymerase adds a matching (complementary) ribonucleotide to the 3’ end of the RNA strand. With the addition of a nucleotide, a pyrophosphate is produced as ribonucleotide monophosphate and is incorporated into the growing RNA strand.

Then released pyrophosphate is hydrolyzed to fuel the process. The newly transcript RNA is nearly identical to the coding strand of the DNA. As elongation of the mRNA continues, single-stranded mRNA is released, and two strands of DNA behind the transcription bubble resume their double-helical structure, as you can see in the diagram.

However, RNA strand has the base uracil(U) in the place of thymine(T), as well as a slightly different sugar in the nucleotide.

As you can see in the diagram below, each T of the coding strand is replaced with a U in the newly transcript RNA strand.

Korrekturläsning

In transcription, proofreading is carried out by RNA polymerase itself. However, the chances of occurrence of an error during transcription is more than the chances in replication.

But if mistakenly wrong nucleotide was added by RNA polymerase, it holds the proses go back and cleave that nucleotide from the sequence and replace it with the right one.

III) Termination of transcription:

Termination of transcription occurs when the core RNA polymerase dissociates from the template DNA. Studies that occurs in prokaryotes have demonstrated that the termination event occurs by at least two mechanisms.

1. Rho independent termination.

Rho-independent termination depends on specific sequences in the DNA template strand. As the RNA polymerase approaches the end of the gene being to transcribe, it hits a region rich in G and C nucleotides.

As you see in figure, these regions result formation of GC- rich region in the transcript, this region are able to base-pair into a ‘hairpin’ or “stem loop” like structure.

Such loop, which typically contains seven to ten G:C base pair, that causes RNA polymerase to pause at A-rich region of the DNA template. The A-U base pair holding the DNA and RNA together in the transcription bubble is too weak to hold RNA: DNA hybrid together and RNA polymerase falls off.

As a result, RNA strand is release from the DNA template.

2. Rho dependent termination:

The second kind of terminator is termed as Rho-dependent termination because it requires the aid of protein. The best-studied termination factor in Prokaryotes is the Rho factor (ρ). Rho factor can be involved in the transcription of all types of genes, but the action of this factor best studied for protein-coding genes.

As shown in the figure, the current model proposes that the Rho factor binds to mRNA at a site called rut-utilization site (labeled with yellow in figure). Once Rho factor bind with rut site in RNA then it moves toward the 3’ end, following the RNA polymerase.

But for this movement Rho factor requires energy, Rho factor uses energy supplied by ATP hydrolysis to move along the mRNA, as it tries to catch up with RNA polymerase. However, Rho’s rate of movement is slower than that of RNA polymerase.

Thus, Rho factor can only catch up with RNA polymerase, if the RNA polymerase pauses at a Rho-dependent pause site. When this pause occurs, the Rho factor catches up with RHA polymerase and causes RNA polymerase to dissociate from DNA.

Rho factor is known to have RNA: DNA hybrid helicase activity. This activity leads to the unwinding of the mRNA -DNA complex and release of RNA polymerase from the template DNA strand.

At the end of termination released RNA polymerase binds with other promoter sequence and start transcribing DNA strand. And newly synthesized mRNA continues protein synthesis (translation).

Slutsats

Let us know if we miss something, leave comment below if any suggestion or you want next topic in your interest, we will defiantly look on it.

Now give us answer of this simple question in comment section.

What is gene expression? And in which site of DNA ‘transcription’ take place?

Transkription is the process of making an RNA copy of a gene sequence. This copy, called a messenger RNA (mRNA) molecule, leaves the cell nucleus and enters the cytoplasm, where it directs the synthesis of the protein, which it encodes.

Transkription är bearbeta by which the information in a strand of DNA is copied into a new molecule of messenger RNA (mRNA). … The newly formed mRNA copies of the gene then serve as blueprints for protein synthesis during the bearbeta of translation.


Titta på videon: DNA och RNA (Februari 2023).