Informacja

Wykład 20: Tłumaczenie i procesy posttranslacyjne - Biologia

Wykład 20: Tłumaczenie i procesy posttranslacyjne - Biologia


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.

Wykład 20: Tłumaczenie i procesy potranslacyjne

Wykład 27 i 28: Kod genetyczny, translacja i modyfikacja potranslacyjna

•Istnieją trzy możliwe ramki odczytu w syntezie białek.

•Spośród 64 trojaczków, 61 koduje aminokwasy

• Geny mogą być transkrybowane i tłumaczone po przeszczepieniu z jednego gatunku do drugiego

•Sugeruje, że kod genetyczny został zachowany od wczesnych stadiów ewolucji

•snRNA
-Małojądrowy (splicing mRNA)

•snoRNA
-Mały jąderkowy RNA (splicing rRNA)

2) Około 2/3 masy rybosomu to RNA

3) W E.coli mała podjednostka 30S jest zaangażowana w początkowe wiązanie z mRNA.

4) Większa podjednostka 50S przyczynia się do aktywności transferazy peptydylowej.

5) Zarówno 30S, jak i 50S przyczyniają się do powstania miejsc E-, P- i A-.

• Tak więc istnieje mniej niż 61 tRNA, ponieważ niektóre tRNA mogą czytać więcej niż jeden kodon

•Reakcja jest napędzana przez hydrolizę pirofosforanu

•Ten specjalny tRNA (fMet-tRNA) jest różnie rozpoznawany przez rybosom – umożliwia inicjację

Prawidłowe Met-tRNA dla kodonów wewnętrznych

Prawidłowe Met-tRNA dla kodonów wewnętrznych

2. GTP na IF-2 jest hydrolizowany, a czynniki inicjacji są uwalniane, gdy podjednostka 50s przybywa, tworząc kompleks inicjacyjny 70S.

3. Czynnik elongacji EF-Tu-GTP wprowadza odpowiedni, naładowany tRNA do kodonu w pustym miejscu A (dekodowanie). GTP na EF-Tu jest hydrolizowany.

4. Peptydylotransferaza, aktywność 23S rRNA podjednostki 50S, katalizuje tworzenie wiązania peptydowego, przenosząc inicjujący aminokwas (lub łańcuch peptydowy) z miejsca P do aminokwasu w miejscu A (transpeptydacja).

5. EF-G-GTP ułatwia ruch trzech nukleotydów rybosomu wzdłuż mRNA w kierunku od 5' do 3'. To, co było miejscem P, jest teraz w E, to, co było w miejscu A, jest teraz w P, a A jest puste, GTP na EF-G jest zhydrolizowany.

6. Etapy 3, 4 i 5 powtarza się aż do napotkania kodonu terminacji w miejscu A.


Dojrzewanie białek wydzielniczych i błonowych w ER i Golgiego

Po translacji wszystkie białka przechodzą proces dojrzewania, zanim będą gotowe do przyjęcia funkcji komórkowych. Do białka dodaje się ostatnie szlify w postaci wiązań dwusiarczkowych, przyłączenia cukrów (glikozylacji) czy rozszczepienia proteolitycznego, żeby wymienić tylko kilka. Te modyfikacje zmieniają chemiczny charakter łańcucha bocznego aminokwasu, ale nie wpływają na pierwszorzędową sekwencję aminokwasów składanych podczas translacji. Jednak enzymy modyfikujące zaczynają działać na aminokwasy, gdy tylko wyjdą z tunelu rybosomalnego. W rzeczywistości modyfikacje potranslacyjne zachodzą kotranslacyjnie, gdy peptyd wydłuża się lub rośnie i wsuwa się do ER lub cytozolu.

Przyjrzyjmy się szczegółowo kilku modyfikacjom potranslacyjnym, które mają największy wpływ na kształt białek, a co za tym idzie ich funkcję.

Składanie

Fałdowanie to modyfikacja potranslacyjna, która dzieje się z każdym białkiem, niezależnie od tego, czy jego ostateczne miejsce zamieszkania jest cytozolowe, mitochondrialne, błona wewnętrzna czy zewnątrzkomórkowa. Fałdowanie opiera się na oddziaływaniach między łańcuchami bocznymi reszt aminokwasowych w łańcuchu białkowym. Ale osiągnięcie właściwych interakcji może być trudniejsze niż myślisz – w końcu jest interferencja ze strony innych molekuł, głównie wody, która je otacza. W tym miejscu do gry wkraczają opiekunowie. Jak w prawdziwym życiu, tymczasowo chronią dojrzewający polipeptyd i chronią go przed niepożądanymi połączeniami.

Chaperony molekularne, czyli historia białek szoku cieplnego

Części polipeptydu, które mają wysoką zawartość „lepkich” lub hydrofobowych aminokwasów mają tendencję do agregacji lub zlepiania się. Czasem jest to efekt pożądany, ale najczęściej „lepkie” powierzchnie tworzą niewłaściwe, niezamierzone lub przedwczesne połączenia z najbliższymi sąsiadami. Są to po prostu fizyczne siły przyciągania w pracy. Chaperony komórkowe to białka, które przyczepiają się do hydrofobowych odcinków łańcucha polipeptydowego i zapobiegają ich wzajemnemu oddziaływaniu, dopóki białko nie ulegnie pełnej translacji i będzie gotowe do fałdowania. Najbliższy sąsiad niekoniecznie jest tym, z którym chcesz spędzić resztę życia. Proces chaperoningu molekularnego wiąże się z wysokimi kosztami energetycznymi komórki, ponieważ hydrolizują one ATP podczas uwalniania polipeptydu. Są one jednak całkowicie niezbędne, ponieważ bez nich białka nie mogłyby się prawidłowo fałdować i nigdy nie byłyby w stanie wykonywać z góry określonych funkcji w swoich miejscach docelowych. Opiekunowie nie fałduje białek ale zapewnij chwilowe wytchnienie od zakłócających warunków, które są nieuniknione. Kiedy po raz pierwszy zostały opisane, chaperony zostały trafnie nazwane białkami szoku cieplnego, ponieważ były one regulowane w górę w komórkach, które zostały eksperymentalnie wystawione na działanie wysokich temperatur, w wyniku czego miały wysokie stężenie uszkodzonych białek. Trudne warunki, ciepło, nieprawidłowe stężenia elektrolitów lub odwodnienie wymagają większej ekspresji białek opiekuńczych, co z kolei pomaga w lepszej ochronie i skuteczniejszym fałdowaniu lub naprawie błędów w wyczerpujących warunkach.

Słyszeliście już o chaperonach molekularnych w połączeniu z translokacją białek mitochondrialnych. Chaperony cytozolowe są odpowiedzialne za utrzymywanie niesfałdowanych nowo zsyntetyzowanych białek macierzy, dopóki nie dotrą do kanału translokacji (Tom). Chaperony mitochondrialnej matrycy sekwestrują peptyd po jego przybyciu do matrycy i utrzymują go w stanie rozwiniętym, aż cała długość łańcucha polipeptydowego przejdzie na drugą stronę. Podobnie, w ER znajduje się pula białek opiekuńczych, które pomagają w przejściu powstających białek podczas translokacji do ER, dopóki nie pojawią się wszystkie części polipeptydu i będą mogły być prawidłowo sfałdowane.

Tworzenie wiązania dwusiarczkowego

Tworzenie wiązań dwusiarczkowych jest najsilniejszym oddziaływaniem niehydrofobowym wpływającym na przestrzenną konformację 3D białek. To wiązanie oksydacyjne utworzone między grupami sulfhydrylowymi (tiolowymi) reszt cysteinowych stabilizuje trzeciorzędową i często czwartorzędową strukturę białek. Wiązania dwusiarczkowe tworzą się w ER i są następnie obecne w białkach zewnątrzkomórkowych i częściach wewnętrznych białek błonowych skierowanych na zewnątrz. Potencjał redukujący cytozolu zapobiega wiązaniu grup sulhydrylowych w tym obszarze subkomórkowym, ponieważ gdyby tak się stało, wynikiem byłoby uwolnienie H+ i e-, co byłoby szkodliwe dla komórki.

Wiązania dwusiarczkowe łączą ze sobą odległe części białka i tworzą główne fałdy. (Rysunek struktura białka-dwusiarczek.jpg zawinięty w tekst) Łączą one również ze sobą oddzielne części białka (patrz cząsteczka insuliny i jej trzy wiązania dwusiarczkowe). Jednak są one również „najsłabszymi” ogniwami i można je łatwo zredukować lub przerwać, jako sposób na dezaktywację enzymu w celu zakończenia reakcji lub zatrzymania działania hormonu, gdy nie jest już potrzebny.

Wszystko łączy się w ER, tworząc multimeryczne białka

ER to także miejsce, w którym podjednostki łączą się, tworząc multimeryczne białka. Łączenie oddzielnych łańcuchów polipeptydowych podlega tym samym prawom fizycznym, co fałdowanie białek, przyciąganie powierzchni hydrofobowych i reaktywność grup sulfhydrylowych w cysteinach. Najczęściej podjednostki są produktami oddzielnych genów, a ER służy jako poczekalnia dla krótkich peptydów oczekujących na te dłuższe, których złożenie zajmuje więcej czasu.

Białka muszą być w pełni złożone, zanim będą mogły opuścić ER i przejść do Golgiego.

Glikozylacja

Glikozylacja jest charakterystyczną modyfikacją białek sekrecyjnych i zewnątrzkomórkowych i polega na dodaniu jednego lub więcej węglowodanowych łańcuchów bocznych, które zmieniają właściwości chemiczne aminokwasu, tworząc w ten sposób przestrzeń wewnątrz lub wokół cząsteczki. Białka mają tendencję do zlepiania się lub sklejania się, a po dodaniu otoczki cukrowej polipeptyd staje się bardziej spuchnięty lub spuchnięty. Agregacja wpływa na fałdowanie, wypełnia przestrzenie między cząsteczkami i całymi komórkami, wpływając na interakcje międzykomórkowe o szczególnym znaczeniu w adhezji komórkowej. Białka glikozylowane są również ważnymi i klinicznie istotnymi receptorami oportunistycznymi dla wirusów i toksyn, które wnikają do komórek poprzez endocytozę za pośrednictwem receptorów. Są również powszechnymi antygenami powierzchniowymi komórek (z których prawdopodobnie najbardziej znanym przykładem są grupy krwi AB0).

Unikalna glikozylacja, przyłączenie mannozo-6-fosforanu, ma podwójne zadanie dla białek lizosomalnych. Działa jako sygnał kierujący dla enzymów lizosomalnych, a następnie chroni je przed strawieniem.

Łańcuchy węglowodanowe są dodawane do białek w reakcji zwanej glikozylacją, która zachodzi w ER lub Golgim. N-glikozylowane białko nabywa swój łańcuch węglowodanowy jako wstępnie utworzony oligosacharyd w ER, a O-glikozylowany łańcuch węglowodanowy jest dodawany do aparatu Golgiego, jeden cukier na raz.

Glikozylacja N-połączona rozpoczyna się, gdy tylko glikozylowane reszty, zawsze asparagina lub arginina, dostaną się do światła ER jako powstający peptyd, który jest wciąż rozwinięty. Utworzony wstępnie oligosacharyd jest następnie przenoszony z lipidowego nośnika związanego z błoną ER, dolicholu, do łańcucha polipeptydowego.

Glikozylacja O-połączona, która występuje w aparatach Golgiego podczas późniejszych etapów dojrzewania białka, jest katalizowana przez specyficzne dla cukru transferazy glikozylowe. Cukry są przenoszone z prekursorów nukleotydów. Proces ten jest ważny w tworzeniu białek macierzy zewnątrzkomórkowej i zostanie omówiony w kolejnych rozdziałach.

Najbardziej znanymi O-glikozylowanymi białkami i lipidami są grupy krwi AB0 i są wynikiem genetycznie kodowanej obecności lub braku dwóch transferaz glikozylowych. Wszyscy ludzie mają enzymy niezbędne dla grupy krwi O i wytwarzają antygen O. Osoby z grupą krwi A mają dodatkową transferazę GalNAc, która dodaje dodatkową N-acetylogalaktozaminę, podczas gdy osoby z grupą B mają transferazę Gal, która dodaje dodatkową galaktozę. Osoby z grupą AB mają oba te enzymy i produkują trzy antygeny, O, A i B.

Kierowanie na lizosomy

Glikozylacja służy również do dostarczania białek do ich właściwego miejsca przeznaczenia. Dostarczanie rezydentnych enzymów lizosomalnych, z których większość to hydrolazy, opiera się na przyłączeniu specjalnego rodzaju cukru, mannozo-6-fosforanu do białek prekursorowych aparatu Golgiego.

Przyszłe białka lizosomów są najpierw syntetyzowane i kierowane do ER w taki sam sposób, jak przyszłe białka wydzielane, przez N-końcową sekwencję kierującą do ER. Po wejściu do izby przyjęć są one modyfikowane potranslacyjnie i wysyłane do cis Golgiego w pęcherzykach. W aparatach Golgiego są glikozylowane grupą mannozy-6-P. Mannozo-6-fosforan wiąże się z receptorem na trans-Golgi iw procesie progresji pęcherzykowej pęcherzyk dostarczany jest do endosomu, który później dojrzewa do lizosomu. Nowo dostarczone białko (enzym lizosomalny) pozostaje w lizosomie, a dołączone cukry mannozy chronią białko przed strawieniem przez inne hydrolazy.


Moduł 1: Biologia syntetyczna i centralny dogmat

Centralny dogmat: replikacja, transkrypcja i translacja DNA (cd.)
Witamy z powrotem na tym kursie. W ostatniej sesji omówiliśmy proces
tworzenie RNA z dwuniciowego DNA. Ten proces został nazwany
transkrypcja, która jest częścią centralnej biologii dogmatycznej. Następnym krokiem jest synteza
białko z RNA, a proces ten nazywa się translacją.
(Patrz czas slajdu: 01:03)

W procesie translacji końcowym produktem ekspresji genów jest tworzenie łańcucha polipeptydowego
aminokwasów, których sekwencja została określona przez kod genetyczny. Więc są teraz

pewne rzeczy, które musisz wyjaśnić. Jedna rzecz to kod genetyczny, druga to m-
RNA, który jest faktycznie zawarty w białku.

Aminokwasy są połączone ze sobą w białku. Więc jaki aminokwas?
tam będzie? To będzie zależeć od sekwencji zasad w m-RNA, i oto co
nazywa się kodem genetycznym. Tak więc kod genetyczny to w zasadzie kod trzyliterowy. Mamy to 4

podstawy AUGC. Z tych 4 baz możesz mieć 64 kombinacje według permutacji i
połączenie.
Na przykład możesz mieć AUG/AGC/ACG i możesz mieć te 64 kombinacje.
Na pierwszej pozycji masz 4 podstawki. Masz więc cztery możliwości zapełnienia pierwszej
pozycja. Również na drugiej pozycji masz cztery możliwości, ponieważ możesz mieć
powtórzenia. Podobnie dla trzeciej pozycji możesz mieć cztery możliwości. Tak więc suma
liczba możliwości to -4*4*4 = 43= 64.
Tak więc te trzy litery faktycznie kodują konkretny aminokwas. Jest 20 aminokwasów
obecny w naturze.
Do tłumaczenia aminokwasów potrzebujemy co najmniej 20 kodów genetycznych. Jeśli weźmiesz dwuliterowy kod
twoja liczba kodów genetycznych będzie wynosić 16. To nie obejmuje całych 20 aminokwasów
kwasy. Tak więc natura nie miała innego wyjścia, aby wprowadzić trzecią literę, aby objąć całą amino
widmo kwasu.
Te trzyliterowe kody nazywane są kodonem. Masz wiele dodatkowych kodów, bo masz 64
kodony. Poszczególny aminokwas jest reprezentowany przez określony kodon.
Spośród tych 64 kodonów są 3 kodony, które nazywane są kodonami stop lub nonsensem
kodony. Nonsens oznacza, że ​​nie ma sensu, tj. nie koduje żadnego
aminokwas. Są to więc kodony stop. A reszta 61 koduje inaczej
aminokwasy.
W procesie translacji białko jest syntetyzowane z mRNA. Podstawowa struktura
białko reprezentuje różne aminokwasy. Różne białka mają różne aminokwasy
sekwencja. Sekwencja aminokwasów jest podyktowana sekwencją kodonów w m-RNA.
Możesz więc podzielić m-RNA na kilka kodonów. Jeśli zostanie przełożony na białko, będziesz
uzyskać sekwencję aminokwasową w zależności od obecnych kodonów. Więc w ten sposób aminokwas
sekwencja jest zróżnicowana poprzez zmianę różnych kodonów w m-RNA. Zapamiętaj kodon
jest obecny w m-RNA.

64 kodony są reprezentowane w tabeli w sposób systematyczny, jak w układzie okresowym. Stół
zawierający wszystkie 64 kodony i odczyt, który pozwala stwierdzić, który aminokwas jest kodowany
przez który kodon. Ponieważ nie można zapamiętać kodonów reprezentujących a
konkretny aminokwas.
Zamiast zapamiętywać to, lepiej sprawdzić kodon, który koduje ten konkretny
aminokwas.
(Patrz czas slajdu: 10:43)

Jak czyta się tę tabelę? Widzisz, widzisz wszystkie te UCAG po prawej stronie, a następnie UCAG na
górną stronę, a potem masz kilka innych. Musisz zawsze określić, które 5
pierwszy koniec jest i który jest 3 pierwszym końcem. Teraz pierwsza litera zaczyna się od 5 prim
end, a trzecia litera kończy się na 3 prim end. Dla kodu 5’-CCG-3’ pierwsza litera to C,
druga litera to C, a trzecia litera to G.
W przypadku kodu 3’-GAU-5’ pierwsza litera to U, druga litera to A, a trzecia litera to G. Tak więc jest
właściwie 5’-UAG-3’.
UAG to kodon stop. Jak tylko osiągniesz ten UAG, mechanizm syntezy białek
przestanie.
(Patrz czas slajdu: 14:39)

U prokariontów nie masz żadnych przedziałów. Załóżmy, że to jest twoje DNA. To będzie
transkrybowane do m-RNA. m-RNA wychodzi do cytozolu. Więc białko
synteza może mieć miejsce zanim cały m-RNA wyjdzie z maszynerii DNA.
Wtedy synteza nie jest jeszcze zakończona, ponieważ nie ma oddzielnego przedziału.
Istnieje ta fabryka produkująca białko, która nazywa się rybosomami i jest również obecna w
cytozol. Tak więc rybosom zacznie wytwarzać białka. Oznacza to, że przed m-RNA
synteza jest zakończona u prokariontów, rybosom może rozpocząć pracę nad syntezą
białko z m-RNA. białka, ponieważ jest to m-RNA.

Ale u eukariontów tak się nie dzieje, ponieważ wszystkie eukarionty mają oddzielne jądro
gdzie obecne jest DNA.
Tak więc, gdy RNA zostanie poddane transkrypcji, mniej więcej pozostanie tutaj. Po zakończeniu
następnie jest uwalniany i trafia do rybosomu. Załóżmy, że rybosom i
białko jest teraz syntetyzowane w zależności od sekwencji kodonów m-RNA. Nie może iść
do rybosomu w prosty sposób, ponieważ u eukariontów przygotowywane jest takie m-RNA
musi zostać przetworzony. Porozmawiajmy najpierw o systemie prokariotycznym.
(Patrz czas slajdu: 18:39)

Rybosom faktycznie ma dwie podjednostki. Jeden nazywa się małą podjednostką, której jest 30
Podjednostka S. S to jednostka Svedberga. Zależy to od szybkości sedymentacji układu lub
cząsteczka.
To jest podjednostka 30 S i jest podjednostka 50 S. Jest mała podjednostka i duża
podjednostka. To jest duża podjednostka. Synteza białek ma miejsce, gdy oba są
faktycznie trzymane razem i nazywa się to kompletnym rybosomem, w którym białko
synteza ostatecznie ma miejsce. Te dwie rzeczy są utrzymywane, a całkowita waga będzie
nie być 50 plus 30. To nie jest tylko dodawanie. Jeśli będziesz studiować sedymentację, zobaczysz to
to staje się 70S.

Rybosom prokariontów jest nieco mniejszy niż eukariontów. Rybosom eukariontów to
40S plus 60S. Posiada również małą i dużą podjednostkę. Synteza białek jest zakończona
kiedy oba są trzymane razem. Tak więc suma ostatecznie wynosi 80 S. Tak więc eukarionty
mają rybosom 80 S składający się z małej jednostki 40 S i małej jednostki 60 S. U eukariontów
masz rybosom 70 S, który ma podjednostkę 30 S i 50 S. Powstaje rybosom
się rybosomalnych RNA i białek. Jeśli weźmiesz ten mały rybosom eukariota
podjednostka ma 18S RNA. Nazywa się to rybosomalnym RNA i zawiera 33 białka. ten
duży ma 28 S RNA i 49 białek.
Wszystko to jest połączone i tworzą kompleks rybosomów. Rybosom to nic innego jak
połączenie białek i rybosomalnego RNA. To jeden z najważniejszych
maszyneria w komórce, ponieważ wytwarzasz białka, których potrzebujemy do utrzymania
żywy system. DNA kieruje poprzez RNA do syntezy białek. ten
białka wykonują całą niezbędną pracę.

Znasz sekwencję nici szablonu i z niej możesz napisać sekwencję
informacyjne RNA. Możesz więc określić sekwencję kodonów w m-RNA. Możesz napisać
pierwszorzędowa sekwencja białka. Rybosomalny RNA odgrywa ważną rolę i jest
obecny w rybosomie, który jest fabryką białek. Obowiązkiem tRNA jest:
przynieś aminokwasy jeden po drugim, aby wyhodować łańcuch białkowy.
Jak wygląda tRNA? tRNA ma taką strukturę. Te cząsteczki mogą być
komplementarne do wewnątrz jak spinka do włosów. Jest to pojedyncza cząsteczka, ale te fałdy, ponieważ
jedna porcja jest komplementarna do drugiej porcji.tRNA również ma wiele
komplementarność. Ostatecznie przybiera taki kształt. Jest to kształt koniczyny.
To jest region 5 pierwszych, a to 3 regiony pierwsze.
W regionie 3 prime znajduje się OH i będzie on połączony z aminokwasem przez
acylacja. Tak więc aminokwasy zasadniczo tworzą wiązanie estrowe i jest ono przyłączone do
tRNA. Te aminokwasy są faktycznie dostarczane do rosnącego polipeptydu
zmiana przez tRNA.
Teraz tRNA ma inny bardzo ważny aspekt, a jest nim miejsce antykodonu. tRNA ma
związać rybosom i dostarczyć ten aminokwas. Pozycja, w której tRNA to zwiąże
będzie zależeć od sekwencji antykodonu. Tak więc tRNA ma ten acylowany aminokwas i
ma antykodon w zasadzie przeciwieństwo kodonu. Możesz powiedzieć, że to
komplementarność kodonu genetycznego.

t-RNA ma takie wewnątrzcząsteczkowe wiązania wodorowe. 5 główny koniec jest chroniony jako
fosforan i aminokwasy są przyłączone przy 3 prime OH. Ten taki jak GAA zwany
antykodon i nazywa się to pętlą antykodonu.
(Patrz czas slajdu: 27:17)

Przejdźmy więc teraz do maszynerii tłumaczeniowej. tRNA może tworzyć parę zasad z kodonem w
m-RNA w antykodonie na tRNA. Zobaczmy, co to znaczy?

Po zsyntetyzowaniu m-RNA tRNA było wolne. Muszą teraz podtrzymać
aminokwasy poprzez tę acylację. Tak więc każde tRNA jest kowalencyjnie przyłączone do aminokwasów.
Teraz, który aminokwas zostanie dołączony, w zależności od sekwencji antykodonu,
Który aminokwas zostanie tu dołączony, zależy od sekwencji antykodonu.
Załóżmy, że antykodon to UAC, to kodonem tego będzie AUG. Teraz zobacz genetykę
tabela kodów. Kody AUG dla metioniny. Aminokwas zostanie wchłonięty w zależności od
antykodon.
Widzisz więc antykodon, a następnie zapisujesz sekwencję kodonu. Następnie przejdź do kodu genetycznego
tabeli, aby znaleźć dołączony aminokwas.

Eukarionty są znacznie bardziej skomplikowane. Porozmawiamy więc o prokariotach i o tym
wystarczy na nasz kurs.
(Patrz czas slajdu: 30:51)

Pierwszym etapem tłumaczenia jest inicjacja. Dwie podjednostki rybosomu łączą się i
Kodon start na m-RNA w rybosomie jest wyrównany, aby ustawić ramkę odczytu. Sekwencja
kodonów w m-RNA nazywa się ramką odczytu. Masz małą podjednostkę i
duża podjednostka rybosomu. Twoje informacyjne RNA zostało przyłączone do tego rybosomu i
wtedy musi się zacząć. Więc musi być kodon startowy. W przeciwnym razie znowu pytanie

pojawia się to, gdzie zaczyna się synteza białek i jaki aminokwas jest dodawany w
komórka.
Co to jest kodon startowy? Konkretnym kodonem jest kodon start. A więc synteza białek teraz
zaczyna. tRNA przyjdzie tutaj. tRNA najpierw wiąże się tutaj i dostarcza tu 1 aminokwas.
Potem pojawia się kolejne tRNA i będziemy mieli kolejny aminokwas w 5 prim
kończyć się. Teraz nastąpi reakcja między tymi dwoma aminokwasami.
Ten aminokwas jest przenoszony do tego, dzięki czemu ten tRNA jest wolny. tRNA teraz odejdzie
a kolejne tRNA przyjdzie i usiądzie tutaj. Wtedy reakcja przebiega w ten sposób. Zobacz
diagram.
(Patrz czas slajdu: 33:31)

Początkowo m-RNA pochodzi bezpośrednio z cytozolu. Istnieje rodzaj promotora regionu
w rybosomalnym RNA obecnym w tej małej podjednostce. m-RNA wiąże się z małym
podjednostki, ponieważ w małej podjednostce rybosomalnego RNA znajduje się kieszeń wiążąca.

Potem pojawia się duża podjednostka i tworzy kompleks. A więc o to chodzi w kompleksie. ten
kompleks nazywa się rybosomem. Ale teraz masz kombinację zarówno małych, jak i
duży.
(Patrz czas slajdu: 35:07)

Tak więc najpierw m-RNA dociera do małej podjednostki i rozpoznaje sekwencję r-RNA. Kiedyś
rozpoznaje, że większa podjednostka rybosomu dochodzi do miejsca, w którym znajduje się m-RNA
już związany. Istnieje sekwencja, w której jest zakotwiczona.

m-RNA ma kodony, a następnie zgodnie z kodonami tRNA przyjdzie i się zwiąże.
Pamiętaj, że tRNA ma antykodon. Teraz ten rybosom ma różne miejsca-miejsce P, tj. peptyd
miejsce, miejsce A, tj. miejsce aminokwasu, miejsce E, tj. miejsce wyjścia.
tRNA zwiąże się zgodnie z 3-literowym kodonem i będzie zależny od aminokwasu
na obecnym tutaj kodonie. Kolejne tRNA, które przyjdzie i zwiąże się z nim w porządku. To jest
twoje OCO jeden konkretny aminokwas R1 NH2 i to jest twoje OCO, inny aminokwas
oznacza R1 i NH2. A więc taka jest sytuacja.
Miejsce P zawsze ma sekwencję konsensusową, tj. AUG. Co to jest SIERPIEŃ? Kody AUG dla
metionina i od tego rozpocznie się synteza. Tak więc ta metionina zawierająca tRNA
będzie pierwszym, który zwiąże się z miejscem P, a następnie inny aminokwas zwiąże się w zależności od
na kodonie obok AUG. Teraz nastąpi reakcja między nimi. Więc to
reakcja to nic innego jak trans acylacja. Jest to OCOR, a następnie NH2. Kolejne tRNA będzie
mają również OCO i R1NH2. Chociaż nie wyglądają na bliskość, w rzeczywistości są dość
proksymalny. Wtedy nadchodzi ten NH2, atakuje tutaj uwalniając tRNA.
To jest wolne tRNA z OH tutaj. Więc masz OCO, a następnie R 1. Więc masz
NH, potem masz CO, potem masz R, a potem masz NH2, co oznacza, że ​​ty
utworzyły teraz pierwsze wiązanie peptydowe.
(Patrz czas slajdu: 42:27)

Oto twoje darmowe tRNA, ponieważ AUG koduje teraz metioninę
przeniesione do witryny A. Tak więc strona A ma teraz ten dipeptyd OCOR, a następnie NH
CO to jest metionina. Mogę napisać Met to zawsze będzie metionina a potem NH2
ok, więc taki jest scenariusz.
Wolne tRNA nie trafią teraz na stronę E. Miejsce P będzie zawierało tRNA, które przechowuje
łańcuch dipeptydowy. Miejsce aminokwasu jest wolne.
Więc teraz, co stanie się z innym tRNA? Które tRNA nadejdzie w zależności od
sekwencja m-RNA. Tak więc pojawia się kolejne tRNA i zachodzi ta sama reakcja i
otrzymasz tripeptyd. Następnie rybosom powoli się porusza. To jest krok, w którym to
tRNA to jest wyjście, co oznacza, że ​​wolne tRNA teraz wychodzi. Rosnący łańcuch peptydowy to
przeniesione z witryny P do witryny A.
W ten sposób zachodzi synteza białek. Tak więc będzie to trwać aż do kodonu stop
pochodzi. Tak więc, gdy pojawi się tutaj kodon stop, żadne tRNA się nie zwiąże. Wtedy system wie
że to koniec procesu. Całe białko zostaje uwolnione.
(Patrz czas slajdu: 46:45)

Wszystkie białka nie zawierają metioniny jako N-końca. Wiele białek ma różne N-
aminokwas końcowy. Istnieje inny proces, który jest poza tłumaczeniem i to jest

nazywana modyfikacją potranslacyjną. Jeśli metionina nie jest wymagana jako N-koniec
aminokwas zostanie usunięty przez jakiś enzym i powstanie właściwe białko. To jest
nazywana modyfikacją potranslacyjną.

To nie jest dla twoich eukariontów. Jest jakiś problem. U prokariontów, cokolwiek
Nadchodzi informacyjne RNA, które jest całkowicie przekształcane w białko. Nie ma
inne przetwarzanie potrzebne między tym. Ale u eukariontów m-RNA, który jest
transkrybowany z nici matrycowej DNA nazywa się pre m-RNA. Jest pre m-RNA
ponieważ ten m-RNA składa się z wszystkich tych kodonów. Jednak wszystkie porcje
z tego nie koduje białka.
W przypadku prokariotów, pełne mRNA zostanie wytworzone zgodnie z tą sekwencją kodonów.
Ale w przypadku eukariontów pre mRNA będzie musiał być dalej przetwarzany, aby wytworzyć a
dojrzałe mRNA. Czym jest dojrzałe mRNA? Przepisywana jest cała część od początku do końca.
Wtedy tylko ta część zostanie przetłumaczona na białko. Zawiera kilka porcji
które nie przekazują żadnych informacji. Ta część nie koduje żadnego aminokwasu.
Omówimy to w następnym wykładzie.


Co to jest modyfikacja potranslacyjna?

Modyfikacja potranslacyjna (PTM) to proces w biosyntezie białka, który zachodzi po translacji białka z kwasu rybonukleinowego (RNA). Proces translacji obejmuje tworzenie łańcucha aminokwasów odpowiadającego szablonowi RNA. Po utworzeniu tego łańcucha białko zostało zsyntetyzowane, ale często musi przejść dalsze zmiany, zanim stanie się w pełni funkcjonalne. Zmiany te są znane jako procesy modyfikacji potranslacyjnej i obejmują trójwymiarowe kształtowanie, tworzenie mostków dwusiarczkowych, fosforylację lub dodawanie innych cząsteczek.

Jednym z najprostszych działań modyfikacji potranslacyjnej, jakie może przejść białko, jest przyjęcie stabilnego, trójwymiarowego kształtu znanego jako struktura natywna. Proces ten często zachodzi bezpośrednio po translacji i jest napędzany przez oddziaływania hydrofobowe. Ponieważ środowisko wewnątrzkomórkowe jest wodne, grupy hydrofobowe, które odpychają wodę, gromadzą się razem w środku białka z dala od wody, tworząc energetycznie stabilną formę. Dodatkowe białka, znane jako chaperoniny, mogą również pomóc nowo powstałym białkom w fałdowaniu się do ich prawidłowego kształtu.

Mostki dwusiarczkowe i reakcje rozszczepienia proteolitycznego to inne potranslacyjne zmiany strukturalne, które mogą wystąpić w białkach. Jeśli białko zawiera dwie reszty aminokwasowe cysteiny, może utworzyć między nimi wiązanie kowalencyjne, jeśli są one odpowiednio ułożone, zmieniając w ten sposób konformację białka. Podobnie pewne zmiany strukturalne zachodzą w wyniku rozszczepienia proteolitycznego, w którym enzym odcina fragment białka po jego translacji. Przykładem tego procesu jest insulina białkowa, która pozostaje w nieaktywnej postaci prekursora do czasu rozszczepienia proteolitycznego w celu wytworzenia aktywnej cząsteczki.

Dodanie grup funkcyjnych, takich jak grupy fosforanowe, grupy siarczanowe, grupy acylowe lub grupy metylowe, jest również powszechną modyfikacją potranslacyjną. Grupy te mogą aktywować białko, hamować je lub sygnalizować ruch w inne miejsce w komórce. Na przykład wiele enzymów przełącza się między stanami aktywnymi i nieaktywnymi w zależności od tego, czy zostały ufosforylowane, czy nie.

Ubikwitynacja to kolejna forma modyfikacji potranslacyjnej, którą komórki wykorzystują do znakowania białek. Proces ten obejmuje dodanie ubikwityny, małego białka sygnałowego, do aktywnego białka w celu nakierowania go na degradację. Chociaż ubikwityna może czasami działać jako cząsteczka sygnalizacyjna, jest ogólnie stosowana do modyfikowania aktywnych białek, które komórka próbuje zdegradować. W ten sposób komórka jest w stanie kontrolować poziom różnych enzymów i innych białek w zależności od zmian w środowisku.


Podziękowanie

Autorzy dziękują byłym członkom laboratorium CVN, w szczególności M. Potterowi, R. Seiserowi, S. Stephensowi, R. Lernerowi i S. Jagannathanowi za ich duży wkład w koncepcje zaproponowane w niniejszym Przeglądzie, oraz obecnym członkom laboratorium, w szczególności JC-C. Hsu i A. Hoffman, za ich krytyczne uwagi i wkład. Dziękują także S. Shenolikarowi za jego nieustanny wkład we wprowadzanie i dojrzewanie tych pomysłów. Praca w laboratorium CVN jest wspierana grantem z Narodowego Instytutu Nauk Medycznych Amerykańskiego Narodowego Instytutu Zdrowia (GM101533 do CVN). DWR jest finansowany przez Translacyjną Nagrodę Badań Klinicznych zatytułowaną "Narodowy Program Badań Klinicznych Choroby Parkinsona" przyznawany przez Krajową Radę Badań Medycznych Singapuru.


Wykład 20: Tłumaczenie i procesy posttranslacyjne - Biologia

C2006/F2402 '10 ZARYS WYKŁADU #9

(c) 2010 Dr Deborah Mowshowitz, Columbia University, Nowy Jork, NY. Ostatnia aktualizacja 17.02.2010 12:28 .

Materiały informacyjne: Materiały informacyjne to 9A – Przetwarzanie RNA 9B – Alternatywne przetwarzanie/splatanie (niedostępne w Internecie).

I. Podsumowanie transkrypcji -- Niektóre funkcje nie zostały omówione ostatnim razem. Zobacz notatki z ostatniego razu po szczegóły

  • Regulacja może być „+” lub „-” w zależności od funkcji białka (& jego miejsca wiązania)

  • Kontrola negatywna — jeśli wiązanie białka regulatorowego blokuje transkrypcję.

  • Kontrola pozytywna — jeśli wiązanie białka regulatorowego wzmacnia transkrypcję.

  • Euk kontra Prok. -- Negatywna kontrola (używanie represorów) wydaje się być bardziej powszechna u prok. kontrola pozytywna (stosowanie aktywatorów) częściej u euk. (Patrz pierwsza tabela w ulotce 8A)

  • Jak odróżnić kontrolę pozytywną od negatywnej – przez efekty delecji.

B. Podstawowe TF dla pol. II.

1. Terminologia: Podstawowe TF dla pol II nazywają się TFIIA, TFIIB itp.

2. Główny to TFIID sam ma wiele podjednostek. Najczęściej badaną podjednostką jest TBP (TATA bsugerować Protein - patrz rys. Beckera. 21-14 (21-15).) Rozpoznaje pole TATA, gdy jest.

3. Inne polimerazy też mają TF , ale TF dla pol II są bardzo interesujące, ponieważ pol II → mRNA

C. Ważne przypomnienie: Podstawowe TF wiążą się najpierw z promotorem rdzenia, a następnie RNA pol wiąże się z nimi. Na początek potrzeba dużo białka. Polimeraza RNA nie nie wiążą się bezpośrednio z DNA.

D. Kontrola współrzędnych. Grupę genów można włączyć lub wyłączyć jednocześnie w odpowiedzi na ten sam sygnał (szok cieplny, hormon itp.).

1. Prokarionty kontra Eukarionty: Zarówno prok. i j.ej. wykazują kontrolę współrzędnych, ale mechanizm jest inny. (Zobacz tabelę poniżej.)

2. Lokalizacja skoordynowanych genów

(a). U prokariontów skoordynowane geny są zlokalizowane razem w operonach.

(b). U eukariontów skoordynowane geny nie muszą znajdować się blisko siebie – muszą po prostu mieć te same (działające w trybie cis) elementy kontrolne. Zobacz Sadava 14.16 (14.14).

(a). Wszystkie geny włączone w tym samym typie komórek i/lub w tych samych warunkach mają te same elementy kontrolne – dlatego wszystkie te geny reagują na te same regulatorowe TF. Wynikiem jest wiele mRNA, wszystkie powstałe w odpowiedzi na ten sam sygnał (sygnały).

(b). Większość genów ma wiele (działających w cis) elementów kontrolnych. Dlatego na transkrypcję większości genów wpływa więcej niż jeden TF.

(C). Transkrypcja dowolnego konkretnego genu zależy od kombinacji TF, a nie tylko jednego, dostępnego w tym typie komórek.

4. Różnice w TF. Różne typy komórek tworzą różne regulacyjne TF. Dlatego różne grupy skoordynowanych kontrolowanych genów są włączane/wyłączane. Patrz rys. Beckera. 23-24.

5. Porównanie sytuacji u prokariontów vs wielokomórkowych eukariontów:

II. Ogólna regulacja ekspresji genów eukariotycznych -- Co należy zrobić, aby uzyskać mniej lub więcej białka? Inne białko? Jakie kroki można regulować?

A. Jeśli komórki wytwarzają różne białka, jak to jest kontrolowane? Jeśli dwie komórki eukariotyczne (z organizmu wielokomórkowego) wytwarzają różne białka, co (zazwyczaj) różni się między nimi?

Przykłady: komórki jajowodów kurczaka wytwarzają albuminę jaja kurzego - RBC kurczaka wytwarzają globinę*

Komórki wątroby człowieka wytwarzają transferynę – ludzkie prekursory RBC wytwarzają globinę

*Uwaga: RBC kurczaka, w przeciwieństwie do RBC człowieka, zawiera jądra

1 . Czy DNA jest inne? (Nie, z wyjątkiem komórek układu odpornościowego.)

2. Czy mRNA jest inne? (Odp.: tak). Oznacza to, że możesz uzyskać sekwencje specyficzne dla tkanek z biblioteki cDNA. (biblioteka cDNA = zbiór wszystkich cDNA z określonego typu komórek.) DNA z każdego typu komórki jest tym samym mRNA, a zatem cDNA nie jest. Patrz rys. Beckera. 23-20.

3. Czy stan chromatyny jest zwykle inny? (Odp: tak) Jak to jest testowane? Metoda i wynik opisane wcześniej. Patrz rysunek 23-17 w Becker.

4. Dlaczego stan chromatyny jest inny? Czy jest różnica w sekwencjach regulatorowych działających w układzie cis czy w czynnikach działających w układzie trans? (Odpowiedź do przedyskutowania w klasie.) Patrz rys. Becker. 23-24.

5. Jeśli mRNA są różne, dlaczego tak jest? Czy różnica wynika wyłącznie z różnic w transkrypcji?

a. Transkrypcja jest różne w różnych komórkach.

Jak mogłoby być inaczej? Możliwe, że wszystkie komórki transkrybują wszystkie geny, ale tylko niektóre RNA są eksportowane do cytoplazmy, a pozostałe jądrowe RNA ulegają degradacji. To jest nie walizka. Tylko wybrane geny podlegają transkrypcji w każdym typie komórki, a RNA z tych genów jest przetwarzane w celu wytworzenia mRNA. (Dla eksperymentu, który to pokazuje, patrz rysunek 23-19 u Beckera.)

b. Przetwarzanie może być różne: składanie i przetwarzanie tych samych transkryptów pierwotnych może być różne (w różnych komórkach lub w różnym czasie). Różne mRNA (a zatem białka) mogą być wytwarzane z tego samego transkryptu przez alternatywny splicing i/lub addycję poli-A. Szczegóły i przykład poniżej.

Aby przejrzeć transkrypcję, wypróbuj zadania 4R-5 i 4R-6A.

B. Jak kontrolować ilość syntetyzowanego białka? Jeśli komórka wytwarza więcej lub mniej białka, które etapy są regulowane?

1. W prokariocie (dla porównania) - proces stosunkowo prosty.

a. Większość regulacji przy transkrypcji.

b. Tłumaczenie w tym samym przedziale co transkrypcja następuje automatycznie.

C. Większość mRNA ma krótki okres półtrwania.

2. U eukariota -- Ekspresja genów ma znacznie więcej etapów i komplikacji niż u prokariontów -- więcej dodatkowych punktów regulacji -- nie tylko podczas transkrypcji. Patrz rys. Beckera. 23-11 lub Sadava 14.12 (14.11).

a. Transkrypcja jest głównym punktem kontroli, ale często również inne kroki są regulowane.

b. Transkrypcja i tłumaczenie odbywają się w oddzielnych przedziałach. Tłumaczenie nie następuje automatycznie.

(1). 2. Transkrypcja musi zostać przetworzona (zakończone, splicowane, poliadenylowane itp.) – każdy z tych etapów można regulować, a większość pierwotnych transkryptów można przetworzyć na więcej niż jeden sposób.

(2). mRNA musi zostać przetransportowany do cytoplazmy.

(3). Translacja może być regulowana (niezależnie od transkrypcji) -- może kontrolować wykorzystanie i/lub los mRNA, a nie tylko dostarczanie mRNA. Dla dowolnego konkretnego mRNA może regulować 1 lub oba z poniższych:

(a). Wskaźnik inicjacji -- może kontrolować, jak często rybosomy dołączają i rozpoczynają translację.

(b). Szybkość degradacji -- może kontrolować okres półtrwania mRNA.

C. Różne eukariotyczne mRNA mają różne okresy półtrwania. Niektóre mRNA są długowieczne, a niektóre mają bardzo krótki okres półtrwania.

Aby przejrzeć przepisy, try Problemy 4-11 i 4-12.


III. Przetwarzanie transkryptów eukariotycznego mRNA Kiedy rozpocznie się transkrypcja, co jest potrzebne do uzyskania funkcjonującego eukariotycznego mRNA?

A. Czapki i poli A – patrz ulotka 9A.

Większość transkryptów eukariotycznych, które będą używane jako mRNA, musi zostać zmodyfikowana na obu końcach (jak również po splicingu), zanim będą mogły zostać przetransportowane do cytoplazmy i użyte do translacji. Na końcu 5' zwykle dodaje się „nasadkę”, a na końcu 3' „ogon poli A”. Poszczególne kroki są pokazane w ulotce 9A. (Liczby poniżej odpowiadają krokom na ulotce).

(1) Początek transkrypcji.

a. Początek transkrypcji jest zwykle wskazywany przez wygiętą strzałkę.

b. Obramowane obszary DNA = egzony proste DNA między nimi = intron.

a. Zmodyfikowany G jest dodawany do końca 5' transkryptu wkrótce po rozpoczęciu transkrypcji, podczas gdy transkrypcja jest nadal tworzona.

b.G jest dodawane „wstecz”, więc istnieje połączenie od 5' do 5'. (Dla ciekawskich: struktura czapki i sposób jej połączenia z transkrypcją jest pokazana w twoich tekstach, patrz rys. Becker 21-18.)

C. Czapka jest przedstawiona na ulotce jako wypełnione kółko.

(3) Transkrypcja trwa do końca genu lub jednostki transkrypcyjnej lub nieco dalej.

a. Może nie być ustalonego przystanku transkrypcji u eukariontów (do produkcji większości mRNA), dodanie poli A (patrz poniżej) może określić dokładny koniec 3' transkryptu.

b. Większość, ale nie wszystkie mRNA eukariota zawierają poli A.

C. Przypomnienie: u eukariontów wytwarzanie rRNA i amp tRNA jest realizowane przez różne polimerazy RNA, które mają nieco inne właściwości. te RNA nie mają poli A. (Szczegóły patrz teksty).

a. Ogon poli A -- ciąg kilkuset długości A -- jest dodawany na końcu 3' RNA.

b. Wzrost AA. wynosi 5' do 3' przy użyciu ATP, enzymu i odszczepiania pirofosforanu jak zwykle. Żaden szablon nie jest używany.

C. Sekwencja AAUAAA jest sygnałem dla odpowiedniego enzymu, aby odciąć transkrypt nieco w dół i dodać ciąg A. (W dół = w kierunku 3' na mRNA lub nici sensownej).

D. Należy zauważyć, że A na końcu 3' i G czapeczki nie są kodowane w matrycy DNA.

mi. Na ulotce rozszczepienie transkryptu = krok 4 dodanie poli A = krok 5. Te dwa etapy mogą zachodzić jednocześnie.

(6) Konfiguracja do splatania. W kroku 6 nic się nie stało z RNA poza tym, że zostało oznakowane, aby wskazać eksony i introny (abyśmy mogli wyjaśnić splicing).

a. Zanim transkrypt zostanie uwolniony z DNA, ma już czapeczkę na końcu 5' i ogon poliA na końcu 3'. Ten RNA – zmodyfikowany na obu końcach, ale nie poddany splicingowi – jest zwykle nazywany pierwotnym transkryptem lub pre-mRNA.

b. Niektóre teksty odnoszą się do niezmodyfikowanego RNA jako do pierwotnego transkryptu, ale taki stan tak naprawdę nie istnieje, ponieważ pre-mRNA jest modyfikowany przed uwolnieniem z DNA.

C. RNA jest teraz gotowe do splicingu (kroki 7-9 w ulotce). Zobacz także rys. Beckera. 21-22 (21-23) lub Sadava 14.10 (14,9).

B. Łączenie eukariotycznego mRNA

1. Typowy obraz genu z intronami i eksonami (dla porównania) . Poniższy rysunek przedstawia fragment nici sensownej DNA, który zawiera gen z 3 eksonami i 2 intronami. (Zdjęcie w ulotce zawiera 2 egzony i jeden intron.) Konwencje:

Obrazek w ulotce pokazuje dwuniciowe DNA, ale geny są często pokazane tak, jak na obrazku poniżej, z wciągniętą jedynie nicią sensowną.

Transkrypcja zaczynałaby się od końca 5' (lewego) egzonu 1 i przechodziła w prawo.

Ważne cechy intronu: Punkt rozgałęzienia, miejsce splicingu 5' (zwane również miejscem donorowym) i miejsce splicingowe 3' (zwane również miejscem akceptorowym). Są one pokazane tylko dla pierwszego intronu. (Patrz także rys. 21-22 (21-23) w Becker lub 14.11 (14.10) w Sadava.)

Zauważ też, że region na lewo od eksonu 1 NIE jest intronem -- nie jest częścią genu. Jest częścią łącznika pomiędzy tym genem a poprzednim.


2. Szczegóły splatania -- Patrz dolna część ulotki 9A.

(1). Splatanie z każdego intronu odbywa się w 3 krokach (patrz ulotka 9A, kroki 7-9). Na każdym etapie części transkryptu są utrzymywane na miejscu przez spliceosomy. Kroki są powtarzane dla splicingu każdego intronu -- wiele RNA ma wiele intronów. Szczegóły poniżej.

(2). Złącze splicingowe na końcu 5' intronu nazywane jest miejscem 5' lub miejscem donorowym, złącze splicingowe na końcu 3' intronu nazywane jest miejscem 3' lub miejscem akceptorowym.

b. Etapy zaplatania. Patrz ulotka 9A na dole. Zobacz także rys. Beckera. 21-24 lub Sadava 14.11 (14.10). Wszystkie etapy są katalizowane przez spliceosomy. Kroki na ulotce są następujące:

(7) Transkrypt RNA tworzy pętlę do usunięcia intronu.

(8). Wytnij na 5' końcu intronu

(a). Miejsce splotu 5' (miejsce dawcy) jest rozszczepione

(b). luźny koniec intronu (koniec 5' intronu) łączy się z punktem rozgałęzienia w środku intronu, tworząc strukturę w kształcie lariata.

(a). Miejsce donorowe 5' przyłącza się do miejsca akceptorowego 3', łącząc oba eksony i uwalniając intron w postaci lariatu.

(b). Lariat ulegnie degradacji, a nukleotydy zostaną poddane recyklingowi.

(C). RNA zawierający eksony (bez intronów) zostanie przetransportowany do cytoplazmy i poddany translacji.

C. Uwaga: Prokarionty nie mają intronów i brakuje im maszynerii potrzebnej do ich usunięcia.

3. Czy eksony i regiony tłumaczone pokrywają się? Zobacz schemat na dole 9A. Recenzja z ostatniego semestru:

a. Egzony = sekcje genów reprezentowanych w mRNA.

Egzony obejmują niepodlegające translacji regiony 5' i 3', jak również regiony poddane translacji.

Egzony i regiony kodujące aminokwasy nie pokrywają się, ponieważ w mRNA znajdują się dodatkowe, nieulegające translacji sekcje.

Regiony egzonów i mRNA pokrywają się.

b. Egzony nie są sekwencjami kodującymi białka , jak sugerują niektóre teksty. (Schemat w Sadava 14.5 (14.4) jest nieprawidłowy.) Egzony zawierają sekwencje kodujące białka, ale także sekwencje (UTR), które są reprezentowane w mRNA, ale nie kodują aminokwasów.

(1). Liderzy. Na końcu 5' mRNA znajduje się nieulegający translacji region 5' (UTR) lub lider przed rozpoczęciem translacji (przed pierwszym AUG). DNA kodujący ten region podlega transkrypcji, a RNA nie ulega splicingowi, ale ten region mRNA nie ulega translacji. 5' UTR jest zakodowany w jednym lub większej liczbie egzonów.

(2). Przyczepy. Na końcu 3' mRNA znajduje się 3' UTR lub przyczepa, która znajduje się za kodonem stop. DNA kodujący ten region podlega transkrypcji, a RNA nie ulega splicingowi, ale ten region mRNA nie ulega translacji. 3'UTR jest zakodowany w jednym lub większej liczbie egzonów.


IV. Regulacja przy splicingu — wyniki alternatywnego przetwarzania

A. Istnieją dwa sposoby na uzyskanie kolekcji podobnych białek

1. Rodziny genów -- wiele podobnych genów istnieje z powodu duplikacji i rozbieżności genów. Przykład: geny globiny tworzą rodzinę. Różni członkowie rodziny kodują mioglobinę, łańcuchy beta, łańcuchy alfa, łańcuchy delta itp. Inne rodziny genów obejmują rodziny GLUT, SGLT i IF.

2. Alternatywne łączenie lub przetwarzanie (patrz C poniżej) -- tylko jeden gen, ale pierwotny transkrypt złożony na więcej niż jeden sposób.

B. Przykład alternatywnego przetwarzania -- Produkcja przeciwciała (immunoglobliny) w komórkach B. Patrz ulotka 9B i rys. Beckera. 23-31 -- jak uzyskać rozpuszczalne lub związane z błoną przeciwciało z alternatywnej obróbki tego samego transkryptu. (Patrz Sadava 14.21 (14.20) dla innego przykładu.)

1. Przeciwciało może być związane lub wydzielane przez błonę. Los przeciwciała zależy od tego, czy peptyd ma sekwencję hydrofobową w pobliżu jednego końca, czy nie. Sekwencja hydrofobowa może zakotwiczyć białko w błonie - staje się sekwencją transbłonową (TM).

a. Jeśli Ab ma potencjalną sekwencję TM : Sekcja hydrofobowa blokuje się w błonie ER podczas wytwarzania białka. Pączki pęcherzyków z ER, a białko przemieszcza się przez komórkę jako część pęcherzyka. Białko pozostaje w błonie pęcherzyka. Kiedy pęcherzyk łączy się z błoną komórkową, Ab pozostaje w błonie.

b. Jeśli Ab nie ma TM : Ab wchodzi do światła ER podczas tworzenia białka. Pęcherzyki pączkują poza ER, a białko trafia do światła pęcherzyka. Gdy pęcherzyk łączy się z błoną plazmatyczną, wydzielane jest Ab.

2. Gene ma dwa alternatywne miejsca addycji poliA. Który z nich jest używany, określa ostateczną lokalizację białka.

a. Opcja 1: Jeśli stosuje się jeden (na końcu eksonu 4/początek intronu 4), białko nie zawiera sekwencji TM o potencjale hydrofobowym i białko jest wydzielane.

b. Opcja 2: Jeśli stosuje się inny (na końcu eksonu 6) białko zawiera sekwencję hydrofobową kodowaną przez eksony 5 i 6, a białko pozostaje w błonie komórkowej.

3. mRNA można łączyć i/lub dodawać poli A na dwa alternatywne sposoby. Lokalizacja białka (przeciwciała) zależy od tego, czy najpierw nastąpi splicing intronu 4 czy addycja poli A. Pomyśl o tym jak o konkursie. Albo

a. Enzymy stanowiące dodatek poli A dostają się tam przed spliceosomem. W takim przypadku poli A jest dodawany w pobliżu końca eksonu 4, a reszta intronu 4 (i reszta genu) nigdy nie jest transkrybowana, lub

b. Spliceosome dostaje się tam pierwszy . W takim przypadku Intron 4 jest transkrybowany i składany przed dodaniem poli A. (W tym przypadku zamiast tego poli A jest dodawane na końcu eksonu 6.)

4. Dlaczego potrzebne są 2 formy przeciwciał?

a. Postać przeciwciała związana z błoną: Służy jako receptor dla antygenu = pułapka do wykrywania obecności antygenu. Wiązanie antygenu (ligandu) z przeciwciałem (receptorem) służy jako wyzwalacz do rozpoczęcia wydzielania przeciwciała.

b. Wydzielana (rozpuszczalna) forma: Działa jako efektor – pełni główną funkcję układu odpornościowego – wiąże się z rozpuszczalnym antygenem w płynach ustrojowych i powoduje zniszczenie antygenu na wiele sposobów.

C. Zasada ogólna -- Możesz uzyskać wiele różnych mRNA z jednego genu za pomocą procesów wymienionych poniżej. Dlatego liczba możliwych białek (proteom) znacznie przekracza liczbę możliwych genów (genom).

1. Rozpoczęcie transkrypcji w różnych punktach

2. Zakończenie transkrypcji (dodanie poli A) w różnych punktach

3. Splicing różnych odcinków (egzonów i intronów) pierwotnego transkryptu – splicing alternatywny.

Aby zapoznać się z regulacjami i alternatywnym splicingiem, wypróbuj problemy 4-13 i 4-14.

V. Rozporządzenie przy tłumaczeniu.

A. Jak kontrolować szybkość tłumaczenia? Zasadniczo:

1. Może regulować okres półtrwania mRNA (kontrola tempa degradacji).

a. U prokariontów większość mRNA ma krótki czas życia u eukariontów, niekoniecznie tak jest.

b. Różne eukariotyczne mRNA mają bardzo różne okresy półtrwania.

C. Uwaga: proteasomy degradują tylko białka, a nie RNA.

2. Może regulować szybkość inicjacji tłumaczenia (kontroluj, jak skutecznie rozpoczyna się tłumaczenie).

B. Kilka znanych przykładów regulacji tłumaczenia. (Zasady są ważne, nie będziemy wchodzić w szczegóły.)

  • Białko regulatorowe działa jak represor (prokariotyczny), ale wiąże się z sekwencją regulatorową w mRNA, a nie DNA.
  • Białko regulatorowe jest allosteryczne, a poziom efektora drobnocząsteczkowego (Fe) dezaktywuje białko regulatorowe.
  • Białko regulatorowe wiąże się z mRNA pod nieobecność Fe, a nie gdy Fe jest wysokie.
  • Aktywna forma białka represorowego wiąże się z więcej niż jednym mRNA. Wiąże się z mRNA dla białka A na końcu 5' (inicjacja blokowania) iz mRNA dla białka B na końcu 3' (blokowanie degradacji).
  • To kolejny przykład kontroli współrzędnych. Jest tu jeden czynnik działający w układzie trans (represor), ale oba mRNA mają tę samą sekwencję działającą w cis.
  • Patrz Becker, figi. 23-33 i 23-34 jeśli jesteś ciekawy szczegółów.

Pytanie do przemyślenia: Biorąc pod uwagę powyższe informacje, które jest białkiem A, a które białkiem B? Który z nich to ferrytyna, a który receptor transferyny? Ferrytyna to wewnątrzkomórkowe białko, które magazynuje nadmiar żelaza. Możesz sprawdzić swoją odpowiedź w Becker lub korzystając z tego diagramu.

  • W przypadku braku hemu następuje zahamowanie i translacja jest zablokowana. Nie wytworzono globiny.
  • Hem blokuje zahamowanie. Dlatego w obecności translacji hemu postępuje. Heme zwalnia blokadę w tłumaczeniu i powstaje globin.

2. Zastosowanie regulatorowego RNA – interferencja RNA (RNAi)

a. Czynnikami działającymi trans mogą być RNA. Nie wszystkie czynniki regulacyjne są białkami – niektóre są krótkimi RNA. (Pochodzą one zwykle z dwuniciowego RNA – patrz Rysunki Beckera. 23-35 i 23-36.)

b. Jak krótkie RNA wpływa na translację?

(1). Hamowanie (zwykły przypadek): Małe RNA wiąże się z mRNA → Tworzenie dwuniciowego RNA. Powoduje to degradację i/lub hamowanie translacji mRNA.

(2). Stymulacja: Odkryto ostatnio kilka przypadków, w których małe RNA wiąże się z mRNA i „reguluje w górę” translację. Mechanizm dotychczas nieznany.

C. Zastosowanie w regulacji: komórki naturalnie wytwarzają mikro-RNA, które wiążą się z mRNA i regulują translację jak powyżej. Zastosowanie krótkich regulatorowych RNA do blokowania translacji wydaje się być ważne podczas regulacji rozwoju. (Patrz Becker 23-36.)

D. Użyj w laboratorium jako narzędzia: Nazywane RNAi = interferencja RNA. Bardzo często stosuje się sztucznie dodawane krótkie dwuniciowe (ds) RNA do blokowania transkrypcji/translacji i wyłączania genów. (Patrz Becker 23-35.) Enzymy komórek przekształcają dodane ds RNA w krótkie jednoniciowe RNA, które zakłócają translację i/lub transkrypcję, jak w b. Taki sam efekt jak dodanie antysensownego RNA (ale działa lepiej).

VI. Rozporządzenie potranslacyjne. Nie zapomnij: regulacja zachodzi również po translacji – po wytworzeniu białek można modulować ich aktywność. Pojawiło się już wiele przykładów modyfikacji potranslacyjnych, a więcej zostanie omówionych później. Oto podsumowanie (głównie przegląd):

A. Modyfikacja kowalencyjna. Białka mogą być modyfikowane kowalencyjnie albo odwracalnie (np. przez fosforylację i defosforylację), albo trwale (np. przez usunięcie N-końcowego met., dodanie cukrów – glikozylacja itp.)

B. Modyfikacja niekowalencyjna. Białka mogą być aktywowane lub hamowane przez odwracalne niekowalencyjne wiązanie innych czynników - małocząsteczkowych efektorów allosterycznych, innych białek, takich jak kalmodulina (ważne białko wiążące Ca ++, które zostanie omówione później) itp.

C. Degradacja. Białka mogą być selektywnie niszczone.

1. Okresy półtrwania są różne. Nie wszystkie białka mają taki sam okres półtrwania.

2. Proteasom: Głównym czynnikiem regulującym obrót białek jest kontrola dodawania ubikwityny prowadzącej do zniszczenia przez proteasom. Zobacz Becker 23-38 lub Sadava 14.24 (14.22) lub Nagrody Nobla za rok 2004.

3. Znaczenie: Ważny przykład rodziny białek, z których wszystkie mają krótki okres półtrwania = cykliny kontrolują postęp w cyklu komórkowym. Różne cykliny kontrolują przejścia z G1 do S, G2 do M itd. Cykliny są wytwarzane w razie potrzeby i degradowane natychmiast po użyciu. (Uwaga: zarówno mRNA dla cyklin, jak i same cykliny ulegają degradacji po użyciu. Więcej na ten temat, gdy omówimy szczegóły cyklu komórkowego.)

D. Lokalizacja. Białka mogą być aktywowane lub hamowane przez zmianę lokalizacji. Na przykład transportery takie jak GLUT4 działają tylko wtedy, gdy są umieszczone w błonie plazmatycznej, jeśli są zamaskowane w pęcherzykach, które są nieaktywne. Transport glukozy do komórki można regulować, przesuwając GLUT4 do iz błony.

Aby przejrzeć regulacje posttranskrypcyjne i potranslacyjne, wypróbuj zadanie 4-15. Do tej pory powinieneś być w stanie rozwiązać wszystkie problemy w 4.

Następnym razem: Wprowadzenie do rozwoju: Jak uzyskać organizm wielokomórkowy z 220 różnymi typami komórek?


Wykład 20: Tłumaczenie i procesy posttranslacyjne - Biologia

C2006/F2402 '08 ZARYS WYKŁADU #11

(c) 2008 dr Deborah Mowshowitz, Columbia University, Nowy Jork, NY. Ostatnia aktualizacja 03.04.2008 14:49 .

Materiały informacyjne: Materiały informacyjne to 11A (Model sygnalizacji Wielkiego Wybuchu), 11B (Alternatywny Splicing)

Linki do diagramów i animacji dotyczących sygnalizacji znajdują się na stronie http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/c2006/links04/signallinks.html.
Te linki pochodzą z poprzednich lat, ale nadal powinny być przydatne. Jeśli znajdziesz inne dobre, daj mi znać.

I. Regulacja transkrypcji genów eukariotycznych, cd.

Zastępuje to sekcję III-C-2, f& g, wykładu 10. Nie powtórzyłem niczego, co zostało zawarte tylko w celach informacyjnych, ale wszystko inne jest tutaj zawarte.

Struktura i funkcja regulacji (= specyficzne dla tkanki) TF, cd.

1. Kontrola współrzędnych. Grupę genów można włączyć lub wyłączyć jednocześnie w odpowiedzi na ten sam sygnał (szok cieplny, hormon itp.).

a. Prokarionty kontra Eukarionty: Zarówno prok. i j.ej. wykazują kontrolę współrzędnych, ale mechanizm jest inny. (Patrz tabela w wykładzie 10.)

b. Lokalizacja skoordynowanych genów kontrolowanych

(1). U prokariotówskoordynowane geny są zlokalizowane razem w operonach.

(2). U eukariontów skoordynowane kontrolowane geny nie muszą znajdować się blisko siebie - muszą po prostu mieć te same elementy kontrolne. Zobacz Sadava 14.16 (14.14).

(1). Skoordynowane geny mają te same elementy kontrolne.Wszystkie geny włączone w tym samym typie komórek i/lub w tych samych warunkach mają te same elementy kontrolne – dlatego wszystkie te geny reagują na te same regulatorowe TF. Wynikiem jest wiele mRNA, wszystkie powstałe w odpowiedzi na ten sam sygnał (sygnały).

(2). Większość genów ma wiele elementów kontrolnych.Transkrypcja dowolnego konkretnego genu zależy od kombinacji

(a). TF (czynniki działające w transakcjach trans) dostępne w tym typie komórek

(b). Elementy kontrolne (działające sekwencje regulatorowe cis) w DNA dla tego genu.

D. Różnice w TF. Różne typy komórek tworzą różne regulacyjne TF. Dlatego różne geny są włączane/wyłączane. Patrz rys. Beckera. 23-24.

mi. Eukarionty kontra prokarionty. Porównanie regulacji transkrypcji u prokariontów z wielokomórkowymi eukariontami - patrz tabela w wykładzie 10.

2. Modułowa struktura regulacyjnych TF

  • Niektóre TF tworzą dimery z innymi cząsteczkami tego samego białka → homodimer

  • Niektóre TF tworzą dimery z innym białkiem → heterodimer

(4). Zamówienie 3 podstawowych domen -- w receptorach hormonalnych TF kolejność domen jest zawsze taka sama, odzwierciedlając wspólne pochodzenie (homologię):

domena aktywacyjna -- domena wiążąca DNA -- domena wiążąca hormon

b. Równoważne moduły (domeny) można przełączać -- Metody rekombinacji DNA mogą być użyte do wytworzenia hybrydowych TF. To pozwoliło nam dowiedzieć się, co robi domena i ma wiele zastosowań w badaniach. Niektóre przykłady znajdują się w późniejszych zestawach problemów (na przykład 6-19).

C. Jak działają domeny regulacyjnego TF?

(1) domeny wiążące DNA -- wiążą się z elementami kontrolnymi (dystalnymi lub proksymalnymi) w genomie

(2) Transkrypcyjne domeny regulacji-- wiążą się z innymi białkami. „Inne białka” mogą być podstawowymi TF, innymi regulatorowymi TF lub koaktywatorami lub korepresorami

D . Rodzaje domen wiążących DNA. Zobacz wykład 10 (ten temat ma charakter wyłącznie informacyjny)

Aby przejrzeć transkrypcję, wypróbuj zadania 4R-5 i 4R-6A.

II. Domeny i motywy ogólnie -- Ta sekcja została uwzględniona w poprzednim wykładzie wyłącznie w celach informacyjnych. Patrz sekcja III wykładu 10.

III. Ogólna regulacja ekspresji genów eukariotycznych -- Co należy zrobić, aby uzyskać mniej lub więcej białka? Inne białko? Jakie kroki można regulować? (To = temat IV poprzedniego wykładu.)

A. U prokariota (dla porównania) - proces stosunkowo prosty.

1. Większość regulacji przy transkrypcji.

2. Translacja w tym samym przedziale, co transkrypcja, następuje automatycznie.

3. Większość mRNA ma krótki okres półtrwania.

B. U eukariontów -- Ekspresja genów ma znacznie więcej etapów i komplikacji niż u prokariontów -- więcej dodatkowych punktów regulacji -- nie tylko podczas transkrypcji. Patrz rys. Beckera. 23-11 (21-11) lub Sadava 14.12 (14.11).

C. Jak kontrolować ilość białka? Jeśli komórka wytwarza więcej lub mniej białka, które etapy są regulowane?

1.Transkrypcja jest głównym punktem kontroli, ale

a. Musisz najpierw rozłożyć chromatynę, aby wykonać transkrypcję. (Patrz wyżej.)

b. Po wykonaniu transkrypcji nie jest ona automatycznie tłumaczona. (Patrz poniżej.)

2. Transkrypcja musi zostać przetworzona (zakończone, splicowane, poliadenylowane itp.) – każdy z tych etapów można regulować, a większość pierwotnych transkryptów można przetworzyć na więcej niż jeden sposób.

3. Transkrypcja i tłumaczenie wzmacniacza występują w osobnych przedziałach .

a. mRNA musi zostać przetransportowany do cytoplazmy.

b. Translacja może być regulowana (niezależnie od transkrypcji) -- może kontrolować wykorzystanie i/lub los mRNA, a nie tylko dostarczanie mRNA. Dla dowolnego konkretnego mRNA może regulować 1 lub oba z poniższych:

(1). Wskaźnik inicjacji -- może kontrolować, jak często rybosomy dołączają i rozpoczynają translację.

(2). Szybkość degradacji -- może kontrolować okres półtrwania mRNA. Niektóre mRNA są długowieczne, a niektóre mają bardzo krótki okres półtrwania.

D. Jeśli komórki wytwarzają różne białka, jak to jest kontrolowane? Jeśli dwie komórki eukariotyczne (z organizmu wielokomórkowego) wytwarzają różne białka, co (zazwyczaj) różni się między nimi?

1. Czy DNA jest inne? (Nie, z wyjątkiem komórek układu odpornościowego.)

2. Czy stan chromatyny jest zwykle inny? (Odp: tak) Jak to jest testowane? Metoda i wynik opisane wcześniej. Patrz rysunek 23-17 (21-17) w Becker.

3. Czy mRNA jest zwykle inne? (Odp.: tak). Oznacza to, że możesz uzyskać sekwencje specyficzne dla tkanek z biblioteki cDNA. (biblioteka cDNA = zbiór wszystkich cDNA z określonego typu komórek.) DNA z każdego typu komórki jest tym samym mRNA, a zatem cDNA nie jest. Patrz rys. Beckera. 23-20 (21-20).

4. Jeśli mRNA są różne, dlaczego tak jest? Czy różnica wynika wyłącznie z różnic w transkrypcji?

a. Transkrypcja jest różne w różnych komórkach. Możliwe, że wszystkie komórki transkrybują wszystkie geny, ale tylko niektóre RNA są eksportowane do cytoplazmy, a pozostałe jądrowe RNA ulegają degradacji. To jest nie walizka. Tylko wybrane geny podlegają transkrypcji w każdym typie komórki, a RNA z tych genów jest przetwarzane w celu wytworzenia mRNA.

b. Przetwarzanie: Splicing i przetwarzanie tych samych transkryptów pierwotnych może być różne (w różnych komórkach lub w różnym czasie). Różne mRNA (a zatem białka) mogą być wytwarzane z tego samego transkryptu przez alternatywny splicing i/lub addycję poli-A. Przykład poniżej.

Wypróbuj problemy 4-10 i 4-11.


IV. Regulacja przy splicingu — wyniki alternatywnego przetwarzania

A. Istnieją dwa sposoby na uzyskanie kolekcji podobnych białek

1. Rodziny genów -- wiele podobnych genów istnieje z powodu duplikacji i rozbieżności genów. Przykład: geny globiny tworzą rodzinę. Różni członkowie rodziny kodują mioglobinę, łańcuchy beta, łańcuchy alfa, łańcuchy delta itp.

2. Alternatywne łączenie itp. (Patrz C poniżej) -- tylko jeden gen, ale pierwotny transkrypt złożony na więcej niż jeden sposób.

B. Przykład alternatywnego splicingu -- Produkcja przeciwciała (immunoglobliny) w komórkach B. Patrz ulotka 11B i rys. Beckera. 23-31 (21-31) – jak uzyskać rozpuszczalne lub związane z błoną przeciwciało z alternatywnego splicingu tego samego transkryptu. (Patrz Sadava 14.21 (14.20) dla innego przykładu.)

1. Przeciwciało może być związane lub wydzielane przez błonę. Los przeciwciała zależy od tego, czy peptyd ma sekwencję zatrzymującą transfer, czy nie.

a. Jeśli zatrzymałeś transfer : blokuje się w błonie ER i przechodzi przez aparat Golgiego itp. do błony komórkowej pozostaje w błonie.

b. Jeśli nie ma zatrzymania transferu : wchodzi do światła ER, przechodzi przez aparat Golgiego itp., a następnie jest wydzielany.

2. Gene ma dwa alternatywne miejsca addycji poliA. Który z nich jest używany, określa ostateczną lokalizację białka.

a. Opcja 1: Jeśli stosuje się jeden (na końcu egzonu 4/początek intronu 4), białko nie zawiera hydrofobowej sekwencji zatrzymania transferu i białko jest wydzielane.

b. Opcja 2: Jeśli stosuje się inny (na końcu eksonu 6) białko zawiera sekwencję hydrofobową kodowaną przez eksony 5 i 6, a białko pozostaje w błonie komórkowej.

3. mRNA można łączyć i/lub dodawać poli A na dwa alternatywne sposoby. Lokalizacja białka (przeciwciała) zależy od tego, czy najpierw nastąpi splicing intronu 4 czy addycja poli A. Pomyśl o tym jak o konkursie. Albo

a. Enzymy stanowiące dodatek poli A dostają się tam przed spliceosomem. W takim przypadku poli A jest dodawany w pobliżu końca eksonu 4, a reszta intronu 4 (i reszta genu) nigdy nie jest transkrybowana, lub

b. Spliceosome dostaje się tam pierwszy . W takim przypadku Intron 4 jest transkrybowany i składany przed dodaniem poli A. (W tym przypadku zamiast tego poli A jest dodawane na końcu eksonu 6.)

4. Dlaczego potrzebne są 2 formy przeciwciał?

a. Postać przeciwciała związana z błoną: Służy jako receptor dla antygenu = pułapka do wykrywania obecności antygenu. Wiązanie antygenu (ligandu) z przeciwciałem (receptorem) służy jako wyzwalacz do rozpoczęcia wydzielania przeciwciała.

b. Wydzielana (rozpuszczalna) forma: Działa jako efektor – pełni główną funkcję układu odpornościowego – wiąże się z rozpuszczalnym antygenem w płynach ustrojowych i powoduje zniszczenie antygenu na wiele sposobów.

C. Zasada ogólna -- Możesz uzyskać wiele różnych białek z jednego genu za pomocą procesów wymienionych poniżej. Dlatego biologów interesuje proteomika (badanie wszystkich białek wytworzonych w komórce), a nie tylko genomika (badanie całego DNA lub zawartości genów).

1. Rozpoczęcie transkrypcji w różnych punktach

2. Zakończenie transkrypcji (dodanie poli A) w różnych punktach

3. Splicing różnych odcinków (egzonów i intronów) pierwotnego transkryptu – splicing alternatywny.

Aby zapoznać się z regulacjami i alternatywnym splicingiem, wypróbuj problemy 4-12, 4-13 i 4R-6.


V. Rozporządzenie przy tłumaczeniu.

A. Jak kontrolować szybkość tłumaczenia? Zasadniczo:

1. Może regulować okres półtrwania mRNA (kontrola tempa degradacji). U prokariontów większość mRNA ma krótki czas życia u eukariontów, niekoniecznie tak jest. Różne mRNA mają bardzo różne okresy półtrwania. (Uwaga: proteasomy degradują tylko białka, a nie RNA.)

2. Może regulować szybkość inicjacji tłumaczenia (kontroluj, jak skutecznie rozpoczyna się tłumaczenie).

B. Kilka znanych przykładów regulacji tłumaczenia. (Zasady są ważne, nie będziemy wchodzić w szczegóły.)

  • Białko regulatorowe działa jak represor (prokariotyczny), ale wiąże się z sekwencją regulatorową w mRNA, a nie DNA.
  • Białko regulatorowe jest allosteryczne, a poziom efektora drobnocząsteczkowego (Fe) dezaktywuje białko regulatorowe. Należy zauważyć, że białko regulatorowe wiąże się z mRNA pod nieobecność Fe, a nie gdy Fe jest wysokie. (Powiedziałem to od tyłu w klasie.)
  • Aktywna forma białka represorowego wiąże się z więcej niż jednym mRNA. Wiąże się z mRNA dla białka A na końcu 5' (inicjacja blokowania) iz mRNA dla białka B na końcu 3' (blokowanie degradacji).
  • To kolejny przykład kontroli współrzędnych. Jest tu jeden czynnik działający w układzie trans (represor), ale oba mRNA mają tę samą sekwencję działającą w cis.
  • Patrz Becker, figi. 23-33 i 23-34 (21-33 i 21-34), jeśli jesteś ciekawy szczegółów.

Pytanie do przemyślenia: Biorąc pod uwagę powyższe informacje, które jest białkiem A, a które białkiem B? Który z nich to ferrytyna, a który receptor transferyny? Ferrytyna to wewnątrzkomórkowe białko, które magazynuje nadmiar żelaza. Możesz sprawdzić swoją odpowiedź w Becker lub korzystając z tego diagramu.

  • W przypadku braku hemu następuje zahamowanie i translacja jest zablokowana. Nie wytworzono globiny.
  • Hem blokuje zahamowanie. Dlatego w obecności translacji hemu postępuje. Heme zwalnia blokadę w tłumaczeniu i powstaje globin.

2. Zastosowanie regulatorowego RNA – interferencja RNA (RNAi)

a. Czynnikami działającymi trans mogą być RNA. Nie wszystkie czynniki regulacyjne są białkami – niektóre są krótkimi RNA. (Pochodzą one zwykle z dwuniciowego RNA – patrz Rysunki Beckera. 23-35 i 23-36.)

b. Jak krótkie RNA wpływa na translację?

(1). Hamowanie (zwykły przypadek): Małe RNA wiąże się z mRNA → Tworzenie dwuniciowego RNA. Powoduje to degradację i/lub hamowanie translacji mRNA.

(2). Stymulacja: Odkryto ostatnio kilka przypadków, w których małe RNA wiąże się z mRNA i „reguluje w górę” translację. Mechanizm dotychczas nieznany.

C. Zastosowanie w regulacji: komórki naturalnie wytwarzają mikro-RNA, które wiążą się z mRNA i regulują translację jak powyżej. Zastosowanie krótkich regulatorowych RNA do blokowania translacji wydaje się być ważne podczas regulacji rozwoju. (Patrz Becker 23-36.)

D. Użyj w laboratorium jako narzędzia: Nazywane RNAi = interferencja RNA. Bardzo często stosuje się sztucznie dodawane krótkie dwuniciowe (ds) RNA do blokowania transkrypcji/translacji i wyłączania genów. (Patrz Becker 23-35.) Enzymy komórek przekształcają dodane ds RNA w krótkie jednoniciowe RNA, które zakłócają translację i/lub transkrypcję, jak w b. Taki sam efekt jak dodanie antysensownego RNA (ale działa lepiej).

VI. Rozporządzenie potranslacyjne. Nie zapomnij: regulacja zachodzi również po translacji – po wytworzeniu białek można modulować ich aktywność. Pojawiło się już wiele przykładów modyfikacji potranslacyjnych, a więcej zostanie omówionych później. Oto podsumowanie (głównie przegląd):

A. Modyfikacja kowalencyjna. Białka mogą być modyfikowane kowalencyjnie albo odwracalnie (np. przez fosforylację i defosforylację), albo trwale (np. przez usunięcie N-końcowego met., dodanie cukrów – glikozylacja itp.)

B. Modyfikacja niekowalencyjna. Białka mogą być aktywowane lub hamowane przez odwracalne niekowalencyjne wiązanie innych czynników - małocząsteczkowych efektorów allosterycznych, innych białek, takich jak kalmodulina (ważne białko wiążące Ca ++, które zostanie omówione później) itp.

C. Degradacja. Białka mogą być selektywnie niszczone.

1. Okresy półtrwania są różne. Nie wszystkie białka mają taki sam okres półtrwania.

2. Proteasom: Głównym czynnikiem regulującym obrót białek jest kontrola dodawania ubikwityny prowadzącej do zniszczenia przez proteasom. Zobacz Becker 23-38 (21-36) lub Sadava 14.24 (14.22) lub Nagrody Nobla za rok 2004.

3. Znaczenie: Ważny przykład rodziny białek, z których wszystkie mają krótki okres półtrwania = cykliny kontrolują postęp w cyklu komórkowym. Różne cykliny kontrolują przejścia z G1 do S, G2 do M itd. Cykliny są wytwarzane w razie potrzeby i degradowane natychmiast po użyciu. (Uwaga: zarówno mRNA dla cyklin, jak i same cykliny ulegają degradacji po użyciu. Więcej na ten temat, gdy omówimy szczegóły cyklu komórkowego.)

D. Lokalizacja. Białka mogą być aktywowane lub hamowane przez zmianę lokalizacji. Na przykład transportery takie jak GLUT4 działają tylko wtedy, gdy są umieszczone w błonie plazmatycznej, jeśli są zamaskowane w pęcherzykach, które są nieaktywne. Transport glukozy do komórki można regulować, przesuwając GLUT4 do iz błony.

Aby przejrzeć regulacje posttranskrypcyjne i potranslacyjne, wypróbuj problem 4-14. Do tej pory powinieneś być w stanie rozwiązać wszystkie problemy w 4 i 4R, z wyjątkiem kilku drobnych punktów dotyczących hormonów, które powinny zostać omówione poniżej lub następnym razem.


VII. Wprowadzenie do sygnalizacji – W jaki sposób wiadomości są wysyłane z jednej komórki do drugiej? Jak koordynowane są wydarzenia w organizmie wielokomórkowym? Nie wystarczy regulować to, co robi jedna komórka!

A. Zwykła metoda -- jedna komórka wydziela cząsteczki sygnałowe, które wiążą się z receptorem na (lub wewnątrz) komórki docelowej →amplifikacja→ duży efekt w komórce docelowej.

B. Jak działają wydzielane cząsteczki sygnałowe na poziomie molekularnym? Przegląd. Zobacz ulotkę 1 1A

1. Sygnały są ewolucyjnie zachowane. Te same cząsteczki sygnałowe wykorzystywane przez różne organizmy do różnych celów.

2. Rola receptorów. Pierwszym etapem sygnalizacji jest wiązanie (niekowalencyjne) sygnału z receptorem, powodując zmianę konformacyjną receptora.

3. Amplifikacja czyli Biologiczny Wielki Wybuch. Wszystkie sygnały → wzmocnienie = duży efekt małej koncentracji sygnału. Przykład: 1 cząsteczka epinefryny może spowodować uwolnienie 108 cząsteczek glukozy z komórki wątroby! (Patrz Becker 14-3 dla obliczeń.)

4. Jak uzyskuje się wzmocnienie? Jak dokonuje się „Wielki Wybuch”? Trzy drogi:

a. Wpływając na transkrypcję/tłumaczenie → dużo nowego białka → duży efekt

wiąże ligand aktywuj TF transkrybuj gen wytwarzają wiele cząsteczek mRNA/genu translacja mRNA wiele nowych cząsteczek białka/mRNA

Przykład: hormon tarczycy (zwany także tyreotropiną lub TH) i hormony steroidowe. Receptor sam jest TF.

b. Przez kaskady modyfikacji → dużo (istniejącego) białka jest modyfikowane → duży efekt.

Główny pomysł:

wiąże się ligand (1. posłaniec) aktywować receptor w błonie aktywować białko wewnątrz komórki (zwykle łańcuch aktywacji) aktywować białko docelowe (enzym lub TF itp.) dużo produktu


Specyficzny przykład: hormon stymulujący tarczycę (TSH) – promuje uwalnianie hormonu tarczycy (TH).

wiąże się ligand (1. posłaniec) →* aktywować receptor w błonie aktywować białko G w błonie aktywować enzym w błonie wygeneruj małą cząsteczkę (2. posłaniec) wewnątrz komórki

Zauważ, że ligand (1. przekaźnik) wiąże się z zewnątrzkomórkową domeną swojego receptora. Pozostałe wydarzenia znajdują się w komórce. Szczegóły dotyczące białek G, wtórnych posłańców itp. zostaną omówione później. W tym przypadku drugim komunikatorem jest cAMP, a pozostałe kroki to:

obóz →* aktywować kinazę białkową (PKA) w cytoplazmie fosforylowane enzymy docelowe stymulować wiele etapów syntezy i uwalniania TH

Prawie każdy etap tego procesu obejmuje wzmocnienie. Kroki oznaczone * to 1:1. Na wszystkich innych etapach każde białko modyfikuje wiele cząsteczek docelowych lub generuje wiele cząsteczek produktu. Aby oszacować ilość zaangażowanej amplifikacji, patrz Becker 14-3 (enzymy docelowe w przykładzie Beckera są różne, ale reszta jest taka sama)**.

** Typowym przykładem tego typu kaskady modyfikacji jest rozkład glikogenu, stymulowany przez hormon epinefrynę (adrenalinę), co jest przykładem na ryc. Beckera. 14-3. Jeśli interesuje Cię więcej szczegółów na temat ścieżki, zobacz Sadava 15.18 (15.15. ) lub Becker ryc. 14-24. (Ten przykład był pierwszym, który został odkryty, ale jest bardziej złożony. Zostanie omówiony później).

C. Otwierając (zamknięte ligandem) kanały

Główny pomysł:

wiąże ligand otwórz kilka kanałów bramkowanych ligandami mały przepływ jonów uderzenie napięcia progowego otwórz wiele (bramkowanych napięciem) kanałów duża zmiana stężenia jonów duży efekt

Konkretny przykład: Acetylocholina (AcCh). Receptor AcCh to kanał Na+ otwierany przez AcCh.

AcCh wiąże otworzyć kilka bramkowanych ligandami kanałów Na + dopływa trochę Na + ogniwo staje się mniejsze - wewnątrz osiąga napięcie progowe otwórz wiele (bramkowanych napięciem) kanałów Na + duża zmiana stężeń Na+ Skurcze mięśni

5. Rodzaje sygnałów. Dwa główne rodzaje sygnałów chemicznych — rozpuszczalne w lipidach i rozpuszczalne w wodzie

Typ sygnału Przykład Typ receptora Efekt
Rozpuszczalny w lipidach Tyroksyna, sterydy Wewnątrzkomórkowy* Aktywność genów
Rozpuszczalne w wodzie Hormony peptydowe, GF Powierzchnia komórki Aktywność białka (zwykle)

*Uwaga: niektóre sygnały rozpuszczalne w lipidach mają receptory na powierzchni komórki Ponadtodo ich receptorów wewnątrzkomórkowych. Jeden taki przypadek znajduje się w księdze problemów. Receptory powierzchniowe komórek dla sygnałów rozpuszczalnych w lipidach zostały odkryte stosunkowo niedawno i będą w dużej mierze ignorowane w tym kursie.

6. Rodzaje receptorów – wewnątrzkomórkowe i na powierzchni komórki Zobacz Sadawę 15.4

a. Wewnątrzkomórkowy — dla sygnałów rozpuszczalnych w lipidach. Wszystkie podobne, wszystkie TF - szczegóły później.

b. Na powierzchni komórki — dla sygnałów rozpuszczalnych w wodzie. Patrz rys. Beckera. 14-2.

(1). Receptory to białka transbłonowe z zewnątrzkomórkową domeną wiążącą sygnał. Są one czasami nazywane „receptorami zewnątrzkomórkowymi”, ale tylko domena wiążąca ligand jest zewnątrzkomórkowa, a nie całe białko.

(2). Trzy główne rodzaje receptorów powierzchniowych komórek -- wymienione tutaj w celach informacyjnych. Szczegóły dotyczące struktury/funkcji zostaną omówione w dalszej części.

(a). Receptory sprzężone z białkiem G Nazywane również g Protein Cprzekupiony rreceptory lub GPCR. (Patrz przykład TSH powyżej. Więcej szczegółów do naśladowania. Przykład można znaleźć w Sadava 15.7)

(b). Receptory połączone kinazą tyrozynową (TK). (Zostanie to omówione później.) Generują one kaskady modyfikacji, ale nie zawsze używają drugiego posłańca. Jeśli chcesz zobaczyć przykład, zobacz Sadava 15,6 i 15.10 (15,6 i 15,9).

(C). Kanały jonowe. Receptor jest częścią kanału jonowego. (Patrz AcCh Receptor powyżej). Do obszernego omówienia, kiedy dojdziemy do nerwów. Zobacz Sadava 15.5.

Wypróbuj zadania 6-12 i 6-13.

Następnym razem: podsumuj wszystko, czego nie dokończyliśmy. Jakie są więc główne rodzaje sygnałów? Jak działają dwa podstawowe typy sygnałów? Czym są białka G i 2nd messenger?


Splicing RNA, pierwszy etap regulacji potranskrypcyjnej

W komórkach eukariotycznych transkrypt RNA często zawiera regiony zwane intronami, które są usuwane przed translacją. Regiony RNA, które kodują białko, nazywają się egzony (Rysunek 1). Po transkrypcji cząsteczki RNA, ale przed jej opuszczeniem jądra w celu dokonania translacji, RNA jest przetwarzany, a introny usuwane przez splicing. Splicing jest wykonywany przez spliceosomy, kompleksy rybonukleoproteinowe, które rozpoznają dwa końce intronu, przecinają transkrypt w tych dwóch punktach i łączą eksony w celu ligacji.

Rysunek 1. Pre-mRNA może być alternatywnie składany w celu tworzenia różnych białek.

Alternatywny splicing RNA

Rysunek 2. Istnieje pięć podstawowych trybów alternatywnego splicingu.

W latach 70. po raz pierwszy zaobserwowano geny, które wykazywały alternatywny splicing RNA. Alternatywny splicing RNA to mechanizm, który umożliwia wytwarzanie różnych produktów białkowych z jednego genu, gdy różne kombinacje intronów, a czasem eksonów, są usuwane z transkryptu (ryc. 2). Ten alternatywny splicing może być przypadkowy, ale częściej jest kontrolowany i działa jako mechanizm regulacji genów, z częstotliwością różnych alternatyw splicingu kontrolowanych przez komórkę jako sposób kontrolowania wytwarzania różnych produktów białkowych w różnych komórkach lub w różnych Etapy rozwoju. Obecnie rozumie się, że alternatywny splicing jest powszechnym mechanizmem regulacji genów u eukariontów. Według szacunków 70 procent genów u ludzi ulega ekspresji jako wiele białek w wyniku alternatywnego splicingu.

Jak może ewoluować alternatywne splicing? Introny mają początek i koniec sekwencji rozpoznawczej, łatwo jest sobie wyobrazić, że mechanizm splicingu nie potrafi zidentyfikować końca intronu i zamiast tego znaleźć koniec następnego intronu, usuwając w ten sposób dwa introny i wtrącający się egzon. W rzeczywistości istnieją mechanizmy zapobiegające takiemu przeskakiwaniu intronów, ale mutacje prawdopodobnie doprowadzą do ich niepowodzenia. Takie „błędy” najprawdopodobniej wytworzyłyby niefunkcjonalne białko. Rzeczywiście, przyczyną wielu chorób genetycznych jest alternatywny splicing, a nie mutacje w sekwencji.Jednak alternatywny splicing stworzyłby wariant białka bez utraty oryginalnego białka, otwierając możliwości adaptacji nowego wariantu do nowych funkcji. Duplikacja genów odegrała ważną rolę w ewolucji nowych funkcji w podobny sposób, dostarczając geny, które mogą ewoluować bez eliminowania oryginalnego, funkcjonalnego białka.

PYTANIE PRAKTYCZNE

W wężu zbożowym Pantherophis guttatus, istnieje kilka różnych wariantów kolorystycznych, w tym węże amelanistyczne, których wzory skóry wykazują tylko czerwone i żółte pigmenty. Przyczyna amelanizmu u tych węży została niedawno zidentyfikowana jako wstawienie elementu transpozycyjnego do intronu w genie OCA2 (albinizm oczno-skórny). W jaki sposób wprowadzenie dodatkowego materiału genetycznego do intronu może prowadzić do niefunkcjonalnego białka?

Wizualizuj, jak przebiega splicing mRNA, oglądając ten proces w akcji w tym filmie:


Wykład 20: Tłumaczenie i procesy posttranslacyjne - Biologia

C2006/F2402 '08 ZARYS WYKŁADU #10

(c) 2008 dr Deborah Mowshowitz, Columbia University, Nowy Jork, NY. Ostatnia aktualizacja 24.02.2008 18:04

Handout: 10A -- Elementy regulacyjne i obraz typowego genu eukariotycznego (nie w sieci).
Dodatkowe kopie wszystkich materiałów informacyjnych znajdują się w pudłach na 7. piętrze Fairchild.

I. Czy fałdowanie chromatyny koreluje z aktywnością genetyczną? Podsumuj ostatni temat z #9, zobacz ostatni wykład po szczegóły.

A. Jak testujesz stan chromatyny?

B. Jakie są wyniki?

II. Jak włączasz gen eukariotyczny?

A. Problem: Konieczność rozwinięcia/poluzowania chromatyny przed transkrypcją. Nie można po prostu dodać polimerazy RNA do DNA i rozpocząć transkrypcję. DNA jest w chromatynie i musi być dostępne.

B. Jak więc może nastąpić transkrypcja?

1. Potrzebujesz wielu kroków

a. Musi dekondensować (rozluźnić) euchromatynę do stanu możliwego do przepisania = stosunkowo luźny (w porównaniu z heterochromatyną iw porównaniu z nieaktywną euchromatyną). Wyciągnij włókno 30 nm do etapu koralików na sznurku?

b. Czynniki transkrypcyjne (TF) muszą wiązać się z DNA. TF = białka eukariotyczne wpływające na transkrypcję.

(1) Podstawowe TF – wymagane do transkrypcji we wszystkich komórkach.

(2) Regulatorowe TF – zmniejszają lub zwiększają podstawową transkrypcję (zwykle nazywane odpowiednio represorami lub aktywatorami).

C. Polimeraza musi wiązać się z TF (nie bezpośrednio do DNA), aby uzyskać rzeczywistą transkrypcję.

2. Co zmienia stan chromatyny? (Aby dokręcić lub poluzować.)

a. Białka remodelujące: są one odpowiedzialne za przemieszczanie i/lub rozluźnianie nukleosomów. Zobacz Sadava 14.17 (14.16).

b. Enzymy modyfikujące ogony histonów. Zmiany w modyfikacji mogą mieć bezpośredni wpływ i/lub wpływać na wiązanie białek regulatorowych.

3. Co uruchamia proces dokręcania lub luzowania? Czy TF są pierwsze, czy enzymy remodelujące/modyfikujące? Aktualny model

a. Regulacyjne TF (aktywatory) wiążą się jako pierwsze -- który wyzwala przebudowę, modyfikację, itp. Rozluźnia chromatynę w obszarze, który ma być przepisany.

b. Basal TF wiąże się później -- Po rozluźnieniu chromatyny podstawowe TF (i prawdopodobnie bardziej regulatorowe TF) mogą wiązać się z DNA, pol II może wiązać się z TF i zachodzi transkrypcja.

4. Jak to się ma do wyników wrażliwości na DNazę?

a. Najluźniejszy -- Regiony, w których wiążą się czynniki transkrypcyjne - - usunąć nukleosomy = miejsca nadwrażliwe.

b. Luźniejszy -- Regiony podlegające transkrypcji -- mają w jakiś sposób „poluzowane” lub „przemodelowane” nukleosomy, ale nie REMOVED.

C. Luźny -- Regiony nie podlegające transkrypcji -- mają regularne nukleosomy („luźne”, w stosunku do heterochromatyny).


III. Szczegóły transkrypcji u eukariontów (w porównaniu z prokariontami) Patrz Becker Ch 21, str. 665-670 (Rozdz. 19, str. 640-644).

A. Więcej wszystkiego, co jest potrzebne do transkrypcji u eukariontów.

1. Wiele polimeraz RNA (patrz ostatni wykład). Skupimy się na pol II (tworzy mRNA).

2. Więcej białek -- Potrzebujesz TF, nie tylko pol. RNA.

3 . Więcej sekwencji regulacyjnych -- wiążą TF, pol. RNA itp.

4. Przegląd i trochę terminologii

  • Regulacja może być „+” lub „-” w zależności od funkcji białka

  • Kontrola negatywna — jeśli białko regulatorowe blokuje transkrypcję.

  • Kontrola pozytywna — jeśli białko regulatorowe wzmaga transkrypcję.

  • Euk kontra Prok. Kontrola negatywna (używanie represorów) wydaje się być bardziej powszechna u prok. kontrola pozytywna (stosowanie aktywatorów) u euk. (Patrz pierwsza tabela w ulotce 10A)

  • Jak odróżnić kontrolę pozytywną od negatywnej – przez efekty delecji.

  • Element regulatorowy działający w układzie cis = wpływa tylko na cząsteczkę kwasu nukleinowego, na której występuje. Zwykle jest to sekwencja DNA, która wiąże pewne białko regulatorowe.

  • Element regulatorowy działający w układzie trans = wpływa na docelowe sekwencje nukleinowe w dowolnym miejscu komórki. Sekwencja regulatorowa koduje cząsteczkę regulatorową – zwykle białko – która wiąże się z celem – zwykle sekwencję DNA.

  • Termin "działający trans" może być stosowany w odniesieniu do cząsteczki regulatorowej (zwykle białka) lub do sekwencji DNA, która ją koduje.

  • Elementy działające na cis = sam DNA = taki sam we wszystkich komórkach organizmu wielokomórkowego = cel cząsteczek regulatorowych działających w układzie trans.

  • Cząsteczki regulatorowe działające trans = produkt DNA = TF i inne cząsteczki = różne w różnych typach komórek iw różnym czasie.

  • w euk. liczba różnych typów elementów sterujących działających w układzie cis i trans jest znacznie większa niż u prokariontów. Jacy oni są? Zobacz poniżej.

B. Szczegóły dotyczące miejsc regulatorowych (działających w układzie cis) w DNA. Prokarionty mają promotorów i operatorów. Jakie sekwencje mają eukarionty w DNA, które wpływają na transkrypcję? (Poniższa dyskusja odnosi się głównie do regulacji transkrypcji przez pol II RNA. Zobacz teksty, zwłaszcza Becker, aby uzyskać szczegółowe informacje na temat promotorów itp. dla pol I i III.) Zobacz Sadava Fig. 14.14 (14.13) lub Becker Fig. 23-21 (21 -21) lub ulotka 10A dotycząca struktury miejsc regulatorowych dla typowego genu kodującego białko. Trzy rodzaje witryn regulacyjnych:

1. Główny promotor

a. Numeracja. Pozycja zasad jest zwykle liczona wzdłuż nici sensownej od początku transkrypcji.

(1). "Rozpocznij" = Punkt, w którym faktycznie rozpoczyna się transkrypcja (zazwyczaj oznaczony wygiętą strzałką) = zero.

(2). Upstream i Downstream

(a). Downstream = Idąc w kierunku końca 3' na nici sensu = w kierunku transkrypcji)

(b). Upstream = Idąc w kierunku końca 5' na nici sensownej = w kierunku przeciwnym do transkrypcji.

(3). Numeracja — kilka przykładów

(a). +10 = 10 zasad poniżej startu = 10 zasad po rozpoczęciu transkrypcji.

(b). -12 = 12 zasad powyżej startu = 12 zasad przed osiągnięciem początku transkrypcji.

(C). +1 = pierwsza zasada w transkrypcie, która otrzymuje czapkę.

Uwaga: w niektórych przypadkach pozycja zasad jest liczona wzdłuż nici sensu od początku tłumaczenie.Jeśli jest to zrobione w ten sposób, A w pierwszym AUG wynosi +1. Zakłada się jednak, że numeracja jest od początku transkrypcjao ile nie podano inaczej.

b. Sam główny promotor Promotor rdzeniowy jest zdefiniowany przez to, co jest potrzebne, aby polimeraza RNA zaczęła działać we właściwym miejscu.

(1). Rzeczywisty punkt rozpoczęcia transkrypcji (gdzie jest wygięta strzałka) plus kilka podstaw po obu stronach „początku”.

(2). Wiążące strony: Część, w której zaczyna się podstawowe wiązanie TF i polimerazy RNA - sekcja tuż przed (przed) punktem początkowym. Często zawiera krótką sekwencję zwaną pudełkiem TATA (zwykle około 25 zasad przed punktem początkowym).

(3). Dodatkowe funkcje: Często zawiera dodatkowe lub różne sekwencje poza określonymi. Nie wszyscy promotorzy są tacy sami. (Jeśli interesują Cię szczegóły, zobacz Becker 21-13, b lub 23-21)

2. Proksymalne elementy kontrolne. (Proksymalnie = Blisko).

a. Lokalizacja: Promotor bliski rdzenia i początek transkrypcji zwykle "powyżej" (po stronie 5' od początku transkrypcji). Zwykle zawiera elementy regulatorowe do -100 lub -200 (zasad).

b. Terminologia: Czasami uważany za część głównego promotora.

C. Funkcjonować -- wiązanie odpowiednich białek promuje lub hamuje transkrypcję. Identyfikowane przez skutki skreśleń. Sekwencja i mechanizm działania są różne.

3. Dystalne elementy kontrolne (dystalne = dalekie)

a. Dwa rodzaje: wzmacniacze i tłumiki wzmacniaczy. Te elementy kontrolne mogą zmniejszać (tłumiki) lub zwiększać transkrypcję (wzmacniacze).

b. Mogą one być dość daleko od genu, który kontrolują (w obu 5' lub kierunek 3' = w górę lub w dół)

C. Mogą działać w obu orientacjach -- Odwracanie ich nie ma żadnego efektu, w odróżnieniu z promotorami. Patrz rys. Beckera. 23-22 (21-22).

D. Mechanizm akcji -- wiązanie TF patrz poniżej.

4. Terminologia i inne Detale -- to jest w celach informacyjnych, nie mogą być omawiane na zajęciach.

a. Pudła = krótkie sekwencje, które znajdują się w regionach regulatorowych (np. pudełko TATA)

b. Sekwencje konsensusowe = sekwencja zawierająca najczęstszą zasadę znalezioną w każdej pozycji dla wszystkich sekwencji tego typu. Każda indywidualna wersja sekwencji prawdopodobnie będzie różnić się od konsensusu w jednej lub większej liczbie pozycji. (Np.: TATAAAA = sekwencja konsensusowa dla ramki TATA. Oznacza, że ​​T jest najczęstszą zasadą na pierwszej pozycji, A jest najczęściej na drugiej pozycji, itd.)

C. W przypadku organizmów wielokomórkowych nie stosuje się terminu „operator” dla miejsca/sekwencji DNA, gdzie znajduje się białko regulatorowe. Czemu? Ponieważ nie ma policistronowego mRNA i nie ma operonów u wyższych eukariontów. (Czy niektóre w jednokomórkowych euk.)

C. Jak działają czynniki transkrypcyjne?

1. Podstawowe TF . Potrzebny do rozpoczęcia transkrypcji we wszystkich komórkach. Patrz rys. Sadava. 14.13 (14.12) lub Becker ryc. 21-14 (19-14).

a. Potrzeba wielu podstawowych TF.

b. Podstawowe TF dla pol RNA. II .

(1). Terminologia: Podstawowe TF dla pol II nazywają się TFIIA, TFIIB itp.

(2). Głównym z nich jest TFIID, który sam ma wiele podjednostek. Najczęściej badaną podjednostką jest TBP (TATA bsugerować Protein - patrz rys. Beckera. 21-15 (19-15).) Rozpoznaje pole TATA, gdy jest.

(3). Inne polimerazy również mają TF, ale TF dla pol II są bardzo interesujące, ponieważ mRNA pol II →

C. Podstawowe TF wiążą się najpierw z promotorem rdzeniowym, a następnie RNA pol wiąże się z nimi. Na początek potrzeba dużo białka. Polimeraza RNA nie nie wiążą się bezpośrednio z DNA.

2. TF regulacyjne lub specyficzne dla tkanki -- używane tylko w niektórych typach komórek lub w określonym czasie. Patrz rys. Beckera. 23-24 (21-24).

a. Powiąż z obszarami poza głównym promotorem -- zwykle do wzmacniaczy lub tłumików (dalszych elementów sterujących), ale czasami do proksymalnych elementów sterujących

b. Kiedy wiążą się regulatorowe TF, może zmniejszać lub promować transkrypcję.

(1). Aktywatory. TF zwane aktywatorami wiążą się ze wzmacniaczami i/lub zwiększają transkrypcję.

(2). Represorzy.TF zwane represorami, jeśli wiążą się z tłumikami i/lub zmniejszają transkrypcję.

C. Jak regulacyjne TF wpływają na transkrypcję: Uważano, że DNA zapętla się, więc tłumik/wzmacniacz jest zbliżony do głównego promotora. TF na wzmacniaczu pomagają stabilizować (lub blokować) wiązanie podstawowych TF bezpośrednio lub pośrednio z promotorem rdzenia. (Patrz Becker rys. 23-23 (21-23) lub Sadava 14.14 (14.13) i rozdział dotyczący regulacyjnych TF poniżej.)

D. Euk. vs Prok. represorów -- oba "represory" zakłócają transkrypcję, ale mechanizm działania jest inny.

mi. Rola koaktywatorów -- Białka, które wiążą się z TF na wzmacniaczu i wpływają na transkrypcję (ale nie wiążą się bezpośrednio z DNA) są często nazywane białkami koaktywatorowymi (lub korepresorowymi). Istnieją 2 sposoby, w jakie koaktywatory wpływają na transkrypcję:

(1). Działaj jako mediator – Połącz dwie części maszyny transkrypcyjnej. Jedna część mediatora wiąże się z TF (który jest związany ze wzmacniaczem lub tłumikiem), a inna część mediatora wiąże się z podstawowymi czynnikami transkrypcyjnymi (lub pol II) na rdzeniowym promotorze i/lub proksymalnych elementach kontrolnych. Mediator = zwyczajowa nazwa kompleksu koaktywatorów działających w ten sposób.

(2). Zmodyfikuj stan chromatyny. Wiążą się z TF na wzmacniaczu i rozluźniają chromatynę w genie do transkrypcji. Do tej kategorii należą białka remodelujące i enzymy modyfikujące histony.

Aby przejrzeć strukturę genów i TF, wypróbuj problemy 4R-2, 4R-5A i 4R6-A.

F. Kontrola współrzędnych. Grupę genów można od razu wyłączyć w odpowiedzi na ten sam sygnał (szok cieplny, hormon itp.).

(1). Prokarionty kontra Eukarionty: Zarówno prok. i j.ej. wykazują kontrolę współrzędnych, ale mechanizm jest inny. (Zobacz tabelę poniżej.)

(2). Lokalizacja skoordynowanych genów kontrolowanych

(a). U prokariontów skoordynowane geny są zlokalizowane razem w operonach.

(b). U eukariontów skoordynowane geny nie muszą znajdować się blisko siebie – muszą po prostu mieć te same elementy kontrolne. Zobacz Sadava 14.16 (14.14).

(3). Elementy sterujące:

(a). Wszystkie geny włączone w tym samym typie komórek i/lub w tych samych warunkach mają te same elementy kontrolne – dlatego wszystkie te geny reagują na te same regulatorowe TF. Wynikiem jest wiele mRNA, wszystkie powstałe w odpowiedzi na ten sam sygnał (sygnały).

(b). Większość genów ma wiele elementów kontrolnych. Transkrypcja zależy od kombinacji TF, a nie tylko jednego.

(4). Różnice w TF. Różne typy komórek tworzą różne regulacyjne TF. Dlatego różne geny są włączane/wyłączane.

(5). Porównanie sytuacji u prokariontów i wielokomórkowych eukariontów:


Obejrzyj wideo: Fotosyntes och cellandning (Czerwiec 2022).


Uwagi:

  1. Weolingtun

    Uważam, że popełniasz błąd. Mogę bronić pozycji. Napisz do mnie w PM, będziemy się komunikować.

  2. Dichali

    Co ciekawe, nawet o tym nie pomyślałem ...

  3. Rysc

    Ta informacja jest dokładna

  4. Ryleigh

    Potwierdzam. Tak się dzieje. Możemy komunikować się na ten temat. Tutaj lub w PM.

  5. Lay

    Chciałem z tobą porozmawiać, co mam do powiedzenia w tej sprawie.



Napisać wiadomość