8 - Eukaryotic transcription

Транскрипция у эукариот

Отличие эукариот от прокариот

Наличие ядра

Процессы транскрипции и трансляции разнесены во времени и пространстве

РНК модифицируется в процессе и после транскрипции (процессинг)

Гены имеют прерывистую структуры (сплайсинг)

Имеется стадия транспорта

Наличие РНК-связывающих белков

мРНК может храниться в неактивном виде

РНК-полимеразы эукариот

Полимераза Функция

I 18S, 5,8S, 28S rRNA

II mRNA, snoRNA, snRNA

III 5S rRNA, tRNA, U6 snRNA, vtRNA, 7SL RNA (SRP), 7SK RNA

4

Vault

Огромные РНП-комплексы, больше рибосомы

Содержат некодирующие РНК

Функция неизвестна

5

Signal Recognition Particle

6

SRP

У эукариот - доставляет белки в ER

У архей - в плазматическую мембрану

У прокариот - во внутреннюю мембрану

Один из самых распространенных транспозонов - SINE - произошел из 7SL RNA

Структура генов эукариот

98% РНК в клетках высших эукариот не транслируются в белки

Из этих 98% более половины составляют интроны

Остальное – это рРНК, тРНК и малые некодирующие РНК (snRNA, snoRNA, shRNA, gRNA, теломерная РНК)

Сплайсинг

Процесс «вырезания» из пре-мРНК некодирующих частей, интронов

Интроны

Интроны всегда занимают бóльшую часть гена, иногда почти весь ген

Редкие мРНК не имеют интронов, например, мРНК белков теплового шока

Рибозимы

Молекулы РНК, обладающие каталитическими свойствами (Ribonucleic acid enzymes)

В природе рибозимы встречаютися в виде самосплайсирующихся интронов и у вирусов. Всё, что они могут делать – разрезать и сшивать РНК

Эффективность по сравнению с белковыми ферментами мала (~1000 раз)

Самосплайсирующиеся интроны I и II группы

Самосплайсирующиеся интроны

Сплайсосома

Огромный комплекс, состоящий из ~150 белков и 5 РНК

Эти РНК имеют название snRNA U1, U2, U4, U5 и U6 (потому что в них много остатков U)

Существует также минорная сплайсосома в состав которой входят также U11, U12 и несколько других...

snRNA «метят» концы интрона для его вырезания

Процессинг 5’-конца мРНК

Абсолютно все цитоплазматические мРНК эукариот имеют на 5’-конце так называемый «кэп» (от англ. cap)

Метилированный по 7-му положению гуанозин присоединен к мРНК через необычную 5’-5’ связь

Процессинг 5’-конца мРНК

Происходит когда длина новосинтезированной мРНК достигает 20-30 нуклеотидов, т.е. котранскрипционно

Защищает мРНК от деградации в цитоплазме

Участвует в транспорте мРНК в цитоплазму

Необходим для эффективной трансляции

Помогает при сплайсинге первого экзона

Процессинг 3’-конца мРНК

За исключением мРНК гистонов, все остальные цитоплазматические мРНК полиаденилированы

Процессинг 3’-конца мРНК

Сигнал полиаденилирования определяет конец мРНК, т.е. служит сигналом для терминации транскрипции

Увеличивает стабильность мРНК в цитоплазме

Так же как и кэп, вовлечен в трансляцию

Процессинг рибосомных РНК

18S rRNA 5.8S rRNA 28S rRNA

45S

41S

20S and 32S

Mature rRNAs

47SETS1 ITS1 ITS2 ETS2

Процессинг тРНК

Характерной чертой рРНК и тРНК является обилие модифицированных

нуклеотидов

Некоторые(!) из модифицированных оснований в tRNA

snRNA и snoRNA

Химическая модификация рРНК и тРНК осуществляется РНК-белковыми комплексами, в состав которых входят snRNA и snoRNA

Процесс созревания рибосом происходит в ядрышке

Альтернативный сплайсинг

По различным оценкам, от 40% до 75% генов человека могут иметь альтернативно сплайсированные транскрипты

Также известны случаи альтернативного полиаденилирования

Альтернативный сплайсинг одной из цепей иммуноглобулина ϒ

S-сигнальный пептид C – константная областьV- вариабельный участок зеленый – мембранный якорьКрасный – НТО

Sex lethal

Целый каскад регуляции основан на альтернативном сплайсинге

RNA editing

Нуклеотидный состав мРНК может изменяться уже в цитоплазме!

проце

В процессе участвует т.н. guide РНК

Пять аденозинов в кодирующей части мРНК рецептора серотонина 2С (5-HT2C) могут быть «отредактированы» в инозины (A, B, C(E), C и D). У человека в префронтальной коре головного мозга наиболее широко представлены модификации по сайту А и комбинации ACC(E), ABCD и ABD.

Среди людй, покончивших с собой в результате затяжных депрессий, наблюдается повышенный уровень модификации сайта С, и пониженный – сайта D.

Прием препарата флуксотеин (Прозак) вызывает изменения в уровне модификации сайтов С и D, обратные тем, которые наблюдаются у жертв депрессий.

Почему кровь красная?

Гем Хлорофилл

Голубая кровь

Брюхоногие, головоногие, членистоногие...

Диференцировка стволовых клеток в эритроциты

Эритропоэз – процесс созревания клеток крови

Регулируется гормоном эритропоэтином

Эритропоэтин вырабатывается почками в условиях недостатка кислорода, поэтому лыжники и прочие спортсмены иногда тренируются на высокогорьях

Схема эритропоэза

мРНК 15-LOX

Появляется на стадии проэритробластов, однако мРНК не транслируется.

На стадии базофильных эритробластов не транслируется

На стадии полихроматических эритробластов не транслируется

На стадии нормобластов не транслируется

На стадии ретикулоцитов – включается!