Molekularna

biologija prokariota

I Molekularne osnove procesa:

Čuvanja i prenošenja genetičke informacije u ćeliji

Regulacije metabolizma - ekonomičnost ćelije i brzo

prilagođavanje na uslove sredine - preduslov za brz rast i

reprodukciju

Akcenat na prokariotskim organizmima (osnovne razlike

procesa kod prokariota i eukariota)

Informacioni molekuli nose zapis genetičke

informacije

Nukleotidi su strukturne jedinice nukleinskih kiselina

Aminokiseline su strukturne jedinice proteina

Osnovne gradivne jedinice iste u svim organizmima –

jedinstveno evolutivno poreklo živog sveta

Funkcionalna jedinica nasledne informacije - gen

Genom - sveukupnost hromozomskih elemenata genetičkog

sadržaja jedinke

Struktura genoma kod prokariota i eukariota

Prokarioti – genom izgrađuje 1 cirkularni hromozom 2 cirkularna hromozoma: Rhodobacter sphaeroides, Brucella sp., Vibrio sp.

3 cirkularna hromozoma: Paracoccus denitrificans

linearni hromozomi: Borrelia burgdorferi, Streptomyces griseus,

Agrobacterium tumefaciens (1 cirkularni i 1 linearni)

Eukarioti – genom izgrađuje više linearnih hromozoma

Unikatne sekvence – kodiraju većinu proteina (kod svih organizama)

Umereno repetitivne sekvence – geni za rRNK, tRNK, histone, imunoglobuline... (kod svih organizama, više kod eukariota)

Visoko repetitivne sekvence – kraći ili duži nizovi nukleotida nepoznate funkcije koji se ponavljaju veliki broj puta (kod eukariota)

Ekstrahromozomalni - autonomni genetički elementi u ćeliji genomi virusa, plazmidi (tipični za prokariote, retki izuzetci kod eukariota), transpozoni (nisu ekstrahromozomalni, ali su autonomni)

Kondenzacija genoma

- negativna superspiralizacija pomoću DNK žiraze (klasa II topoizomeraza) kod bakterija

- histoni kod eukariota

- histoni i superspiralizacija kod Archaea (kod nekih reverzna giraza – uvođenje pozitivne superspiralizacije, povećava otpornost prema visokim temperaturama)

Histoni Archaea i

Eukarya – sličnost AK

sekvence i

trodimenzionalne

strukture – zajedničko

poreklo

Archaea – nukleozom

gradi 4 histonskih

proteina oko njih uvijena

DNK dužine 80bp

Eukarya – 8 proteina

gradi nukleozom, oko

njih 200bp

Centralna dogma molekularne biologije

Ovako predstavljena

centralna dogma,

Potpuno je primenljiva na

ćelijske organizme.

Tok genetičke informacije u ćeliji ostvaruje se

kroz tri osnovna molekularna procesa:

Replikacija

Transkripcija

Translacija

Tok genetičke informacije kod prokariota

Organizacija gena u operone sa zajedničkom regulacijom ekspresije (promotor – početak transkripcije, operator – regulatorna sekvenca, itd)

Policistronska iRNK sa više mesta za vezivanje ribozoma

Nema prostorne razdvojenosti transkripcije i translacije

Tok genetičke informacije kod eukariota

Geni sadrže introne i egzone

Obrada primarnog transkripta u nukleusu, isecanje introna i spajanje egzona

Dodavanje 5’ kape od metilovanog guanina

Dodavanje 3’ poli-A repa

Transport zrelih iRNK u citoplazmu

Prostorna razdvojenost procesa transkripcije i translacije

Replikacija hromozoma (DNK) - prokarioti

Polimerizacija nukleotida:

• Prekursori - deoksinukleozid 5’- trifosfati

(dGTP, dATP, dCTP, dTTP)

• Dodaju se na slobodnu 3’-OH grupu

deoksiriboze rastućeg polinukleotidnog

lanca

Replikacija uvek u 5’→3’ smeru

Enzimi – DNK polimeraze

DNK polimeraze ne mogu da započnu sintezu

de novo → zahtevaju RNK prajmer (primer)

DNK polimeraze

Veći broj kod svih organizama, svrstane u familije (A, B i C)

Polimerizuju u 5’→3’ smeru (vodeći lanac se sintetiše

kontinuirano, zaostajući kroz sintezu Okazakijevih

fragmenata)

Zahtevaju templet (matricu)

Zahtevaju prajmer (sintetiše ga enzim primaza)

Imaju 3’→5’ egzonukleaznu funkciju

Bacteria: Glavna replikativna polimeraza (pol III) pripada

familiji pol C, reparativne polimeraze familijama A i B

Glavne replikativne polimeraze Archaea i Eukarya pripadaju

familiji pol B (enzimi Archaea sličniji eukariotskim nego

bakterijskim), reparativne polimeraze u familijama A i C

DNK polimeraze prokariota i eukariota

Prokariotske DNK polimeraze su označene rimskim brojevima

(kod E. coli do sada nađeno 5)

Pol III (glavna replikativna DNK polimeraza)

Pol I (uklanja RNK prajmere i popunjava prekide; ima i 5’→3’

egzonukleaznu funkciju)

Pol II, Pol IV i Pol V učestvuju u reparaciji DNK

Eukariotske DNK polimeraze su označene grčkim slovima i

ima ih preko 20 ( - replikacija, - reparacija, γ – replikacija

mitohondrijalne DNK, itd)

Kod nekih Archaea veći broj

oridžina replikacije

Početak replikacije oriC

(origin of replication)

Replikacija bidirekciona →

formiraju se 2 replikativne

viljuške

Bakterijski hromozom

tokom replikacije izgleda

kao slovo teta (θ), zato je

teta replikacija

Brzina replikacije: Pol III

1000 nukleotida/sec – ceo

hromozom 40min (vreme

generacije 20min – sledeća

replikacija počinje pre nego se

prethodna završila)

Replikativna viljuška – relaksaciju

DNK vrši helikaza uz utrošak ATP

SSB (single strand binding) protein

štiti jednolančane regione

Polimerizacija u 5’→3’ smeru

↓

Sinteza vodećeg lanca teče

kontinuirano

Sinteza zaostajućeg lanca teče kroz

sintezu Okazakijevih fragmenata

Sinteza prajmera – enzim primaza (deo

kompleksa ’primozom’)

Enzimi uključeni u replikaciju kod prokariota

DnaA – inicira replikaciju na oriC

DnaB – helikaza, odvija DNK u 5’→3’

DnaC – u kompleksu sa DnaB, navodi helikazu

na DNK

DnaG – primaza, sintetiše prajmer

SSB – ‘single strand binding’ proteini, štite

jednolančane regione

DNK topoII – giraza, negativna

superspiralizacija DNK

DNK topoI – relaksacija molekula DNK

DNK Pol III – glavna polimeraza

DNK Pol I – uklanjanje prajmera (5’→3’

egzonukleazna aktivnost) i popunjavanje

prekida

DNK ligaza – povezivanje fragmenata Replizom – kompleks

proteina uključen u replikaciju

Terminacija procesa replikacije

ter region (terminus of replication) – naspram

oriC, 6 skoro identičnih fragmenata

Tus protein – specifično vezan za ter sekvence,

zaustavlja DnaB helikaznu aktivnost u regionu

terminacije – zaustavlja progresiju replikativne

viljuške)

Novosintetisani molekuli – ‘karike u lancu’,

topoizomeraza IV razdvaja lance

Vernost replikacije DNK

Mala stopa spontanih mutacija 10-8-10-11:

Izbor komplementarnih baza tokom replikacije

Editorska funkcija (proofreading) DNK polimeraza: 3’→5’ egzonukleazna aktivnost

Reparacija pogrešno sparenih baza (MMR)

Replikacija kod Archaea

Hromozom – cirkularni molekul DNK

Superspiralizacija

zahvaljujući histonima (nukleozomi su tetrazomi, klasteri izgrađeni iz 4

proteina)

zahvaljujući DNK girazi (Thermoplasma acidophylum) – negativna

Zahvaljujući reverznoj girazi (Archaeoglobus fulgidus , ekstremni

termofili) – pozitivna

Replikacija bidirekciona, kod nekih sa više oriC (rodovi:

Halobacterium 2 oridžina, Sulfolobus 3 oridžina replikacije)

Replikativna mašinerija sličnija eukariotskoj (glavna

replikativna polimeraza pripada familiji B)

Sinteza RNK - transkripcija

Građa RNK (šećer riboza, baza uracil, po pravilu jednolančani

molekul)

Tri osnovne grupe: iRNK (mRNA), tRNK, rRNK

Postoje regulatorne RNK (antisense RNA) i katalitičke

(ribozimi)

Uloga genetička (u prenosu nasledne informacije, iRNK),

strukturna (rRNK) i funkcionalna (rRNK, tRNK, ribozimi,

regulatorne RNK)

Sve RNK se sintetišu u procesu transkripcije.

Proces obuhvata inicijaciju, elongaciju i terminaciju

transkripcije.

RNK polimeraza

Katalizuje formiranje fosfodiestarskih veza između

ribonukleotida

Zahteva templet (matricu) – jedan lanac DNK (različiti geni se

transkribuju sa različitih lanaca DNK)

Polimerizuje u 5’→3’ smeru (dodaje ribonukleozid 5’-

trifosfate ATP, GTP, UTP i CTP na 3’-OH grupu rastućeg

lanca)

Energija hidrolizom dve fosfatne grupe

Ne zahteva prajmer, započinje proces de novo

Bacteria - jedna RNK polimeraza (5 subjedinica , ω, , ’, σ)

Holoenzim: 4 subjedinice 2’ω, (grade srž, katalizuje elongaciju)+ različiti σ faktori (neophodni za prepoznavanje promotora, inicijaciju), inhibirana antibiotikom rifampicinom

Eukarya – 3 RNK polimeraze, veliki broj transkripcionih faktora

RNK pol I - većinu rRNK

RNK pol II - sve iRNK, prepoznaje TATA box

RNK pol III – tRNK i malu rRNK

Archaea – 1 RNK polimeraza sa 8-10 subjedinica, slična RNK pol II kod eukariota, prepoznaje sličnu promotorsku sekvencu, veći broj transkripcionih faktora sličnih eukariotskim

Inicijacija transkripcije kod bakterija

RNK polimeraza prepoznaje promotor pomoću

σ faktora

Glavni σ faktor E. coli je σ70 (rast u normalnim

uslovima)

σ prepoznaje visoko konzervirane sekvence

uzvodno od mesta inicijacije (na

netranskribujućem lancu):

-10 (Pribnow box, TATAAT), -35 (TTGACA)

Jaki i slabi promotori (razlikuje se stepen

sličnosti sa konsenzus sekvencama)

RNK polimeraza otvara DNK heliks

(prelazak iz zatvorenog u otvoreni kompleks)

Disocijacija σ faktora

E. coli: σ54-asimilacija azota, σ38 -stacionarna

faza, σ32 -heat shock proteini

Regulacija ekspresije gena

kroz regulaciju:

• sinteze σ faktora

• degradacije σ faktora

• sinteze anti- σ faktora

Elongacija transkripcije kod bakterija

U 5’→3’ smeru

Holoenzim RNK polimeraza:

denaturiše DNK ispred sebe

katalizuje reakciju ribonukleozid-5’

trifosfata sa slobodnom 3’-OH

grupom riboze

razdvaja rastući RNK lanac od DNK

renaturiše DNK iza sebe

Terminacija transkripcije kod bakterija

Specifični region – terminator transkripcije

Rho nezavisni terminatori,

sadrže invertovane ponovke,

RNK formira strukturu ukosnice i sadrži

niz U na kraju (RNK polimeraza se

zaustavlja na mestu ukosnice, parovi

A:U na kraju su slabo vezani – disocijacija)

Rho zavisni terminatori,

zahtevaju proteinski Rho faktor

(klizi niz rastuću RNK, kada naiđe na

zaustavljenu polimerazu na Rho-

terminacionom mestu, dovodi do

disocijacije i RNK i RNK polimeraze sa

DNK)

Transkripcija kod Archaea

Transkripciona mašinerija sličnija eukariotskoj, nego bakterijskoj

1 RNK polimeraza sa 8-10 subjedinica, slična RNK Pol II kod eukariota

Rifampicin ne blokira transkripciju kod arhea

Promotorska sekvenca slična onoj koju prepoznaje RNK Pol II eukariota

(tri karaktersitične sekvence, glavna je TATA box, 18-27 nukleotida

uzvodno od starta)

Veći broj transkripcionih faktora sličnih eukariotskim, neophodni za

inicijaciju transkripcije

Terminacija transkripcije: ne postoji Rho faktor, na nekim genima

invertovani ponovci praćeni A:T parovima – struktura ukosnice

Nekoliko gena za tRNK i rRNK poseduju introne, arhealne introne ne iseca

splajsozom, već specifična endoribonukleaza (slično kao kod nuklearnih

tRNK gena eukariota)

Mehanizmi regulacije transkripcije sličniji bakterijskim, nego eukariotskim

Translacija – sinteza proteina

prepisivanje redosleda nukleotida (tripleta) u redosled

aminokiselina

odvija se na ribozomima Univerzalni genetički kod

DNK: kod

iRNK: kodon

tRNK: antikodon

Start kodon: AUG

(N-formilmetionin

kod bakterija,

metionin kod arhea i

eukariota

Stop kodoni:

UAA, UAG, UGA

Izrođenost genetičkog koda – više tripleta kodira istu AK

Varijacije genetičkog koda

UGA stop triptofan (Mycoplasma, mitohondrije kvasca, protozoa i sisara)

cistein (Euplotes)

UAA/UAG stop glutamin (Paramecium)

AUA, izoleucin metionin (mitohondrije kvasca, protozoa i sisara)

CUA, leucin treonin (mitohondrije kvasca)

AGA/AGG, arginin stop (mitohondrije sisara)

UGA selenocistein (u nekim proteinima)

UAG pirolizin (Archaea)

tRNK

Modifikovane baze (pseudouridin, inozin, dihidrouridin,

ribotimidin, metil guanozin, dimetil guanozin, metil inozin)

Složena sekundarna struktura (oblik deteline)

Antikodonom prepoznaje kodon na iRNK

Šaržirana tRNK nosi odgovarajuću AK (aminoacil-tRNK-

sintetaza)

Translacija Ribozomi Archaea i Bacteria 70S, eukariota 80S

prokarioti: 30S (16S rRNK+21 protein) i 50S (5S rRNK, 23S rRNK+34 proteina)

Translacija policistronskih iRNK prokariota – ribozomi prepoznaju specifične sekvence RBS (Shine-Dalgarnov niz, 3-9n ispred start kodona) preko 16S rRNK, omogućava pravilno pozicioniranje ribozoma

Ribozomi eukariota prepoznaju 5’ kapu

AUG start kodon se čita N-formilmetioninom kod Bacteria, a metioninom kod Eukarya i Archaea

Faktori translacije Archaea slični eukariotskim

Neosetljivost Archaea na antibiotike koji deluju na ribozome Bacteria (streptomicin, hloramfenikol); osetljivost na toksin difterije slično eukariotskim

Inicijacija: 30S subjedinica, iRNK,

inicijator AA-tRNK (+ GTP i faktori

inicijacije) formiraju kompleks

RBS je komplementarna 3’ kraju 16S

rRNK – korektno pozicioniranje, pravi

okvir čitanja

Dodaje se 50S subjedinica, formiranje

aktivnog ribozoma

A (akceptorsko), P (peptidil) i E (exit)

mesta na ribozomu

Elongacija: postavljanje nove AA-

tRNK na A mesto; formiranje peptidne

veze – prebacivanje rastućeg lanca na

novopridošlu tRNK

Translokacija: pomeranje ribozoma duž

iRNK dužine 3n (tRNK sa rastućim

polipeptidom je na peptidil mestu)...

Teminacija translacije: stop kodoni na

A mestu

Translacija kod Archaea

Translaciona mašinerija sličnija eukariotskoj, nego bakterijskoj:

Proteini ribozoma – od ukupno 78 proteina kod eukariota, 34 su zajednička

za sva tri domena, a 33 se javljaju i kod arhea i kod eukariota

Broj translacionih faktora približan broju kod eukariota (2x veći nego kod

bakterija)

Translacioni faktori veći stepen homologije imaju sa eukariotskim (samo je

broj subjedinica manji)

Startna AK je metionin

Sličnosti sa bakterijama:

Shine-Dalgarnov niz karakterističan za sve prokariote

Regulacija metabolizma kod prokariota

- Strogo kontrolisana uslovima spoljašnje sredine

- Mali signalni molekuli „informišu“ ćeliju o fiziološkom statusu životne sredine

- Regulacija enzimske aktivnosti (jako brza, za nekoliko sec. od prijema

informacije)

- Regulacija količine enzima u ćeliji – regulacija sinteze (na nivou transkripcije i

translacije, vremenski zahtevnija, za nekoliko min. od prijema informacije) ili

degradacijom enzima

Regulacija povratnom spregom: - regulacija enzimske aktivnosti

- brza adaptacija ćelije na promenjene uslove

- regulacija biosintetskih puteva

- krajnji produkt reakcije je reverzibilni inhibitor prvog enzima

Regulacija povratnom spregom:

kompetitivna inhibicija

enzima krajnjim produktom kompeticija krajnjeg produkta i

supstrata za vezivanje za aktivno

mesto enzima

Postojanje izoenzima – fina regulacija zajedničkih početnih koraka

u biosintetskim putevima koji se delimično preklapaju

(pr. biosinteza aromatičnih AK)

Regulacija na nivou transkripcije

iRNK su kratkoživeće – proces transkripcije i degradacije su

simultani procesi – važno za regulaciju ekspresije gena i brzo

prilagođavanje promenljivim uslovima životne sredine

Negativna kontrola: Represija sinteze iRNK

Represor – DNK vezujući, alosterički protein, vezuje

specifičan molekul efektor i menja konformaciju

- ako se za DNK vezuje u konformaciji sa efektorom, onda je

efektor = korepresor

- ako se za DNK vezuje u konformaciji bez efektora, onda je

efektor = inducer

Pozitivna kontrola: Aktivacija sinteze iRNK

Aktivator – DNK vezujući, alosterički protein, vezuje

specifičan molekul inducer i menja konformaciju, tako da

se može vezati za ’activator binding site’

DNK vezujući proteini: Represori i aktivatori, enzimi

(DNK Pol, RNK Pol)

Lambda represor c-AMP vezujuci protein, CAP

Interakcija sa DNK – H-veze i van der Walsove sile:

helix –turn- helix domen proteina veliki žljeb DNK

zinc finger domen proteina veliki žljeb DNK

leucine zipper domen proteina veliki žljeb DNK

Regulacija na nivou transkripcije: I Negativna regulacija, represor - inducer

- Regulacija enzima koji učestvuju u razgradnji supstrata

- Pr: enzim β-galaktozidaza, inducer je njen supstrat laktoza

Regulacija na nivou transkripcije: II Negativna regulacija, represor - korepresor

- Regulacija enzima koji učestvuju u biosintetskim putevima

- Pr: argininski operon, korepresor je produkt biosintetskog puta arg

Regulacija na nivou transkripcije: III Pozitivna regulacija, proteini aktivatori

- Aktivator vezan za odgovarajuće mesto na DNK omogućava RNK polimerazi da

pristupi promotoru (sekvence različite od konsenzus sekvenci → bez aktivatora

σ faktor ih ne prepoznaje)

- Pr: maltozni regulon (skup operona pod zajedničkom regulacijom)

- operon (geni su u nizu, zajednički regulatorni region na početku)

- regulon (više prostorno udaljenih operona, više identičnih regulatornih sekvenci;

isti regulatorni proteini kontrolišu koordinisanu ekspresiju gena)

Regulacija na nivou transkripcije: IV Atenuacija (slabljenje, prigušivanje)

- Smanjenje transkripcije nakon njene inicijacije (fina regulacija količine kompletnih

transkripata, iako je br. iniciranih transkripata nepromenjen, br. kompletnih je

redukovan)

- Pr. triptofanski operon: ispred strukturnih gena ‘leader’ peptid (sadrži trp kodone)

- Atenuacija moguća jer su transkripcija i translacija istovremeni procesi (translacija

počinje, a da transkripcija nije završena)

- Kod Bacillus RNK vezujući protein zaustavlja transkripciju, a ne ribozomi

Pr. kod E. coli

Prevremena terminacija transkripcije - atenuacija

Lider peptidi

Globalni kontrolni sistemi Grupe gena koji su koordinirano eksprimirani u odgovoru na

specifične uslove sredine, pod zajedničkom regulacijom (reguloni)

Često uključuje alternativne σ faktore (npr. ‘heat shock’ proteini) →

prepoznavanje promotora kontrolisanih gena

Katabolička represija - efekat glukoze

Glukoza je osnovni izvor C atoma i energije za E. coli

Nema glukoze →konc cAMP velika → katabolički aktivator protein

(CAP) se vezuje za CAP vezujuće mesto na DNK→ omogućuje RNK

polimerazi da prepozna promotor i započne transkripciju lac operona

‘Heat shock response’

Alternativni σ32 faktor RNK polimeraze – produkt

rpoH (htpR) gena

Normalna temp. → iRNK sintetisana sa rpoH gena

ima dvolančane regione → nema translacije

Povišena temp. →sekundarna struktura iRNK se

narušava → translacija, sinteza σ32 → sinteza ‘heat

shock’ proteina (šaperoni, DnaK protein, vraća

narušenu konformaciju oštećenim proteinima)

Kratak poluživot σ32 faktora, FtsH proteza ga brzo

razgrađuje, pomaže DnaK protein

Dvokomponentni regulatorni sistemi – sistemi za

prenošenje signala iz spoljašnje sredine

Signalna transdukcija

Autofosforilacija senzor kinaze

(transmembranski protein, fosforilacija na

histidinu sa citoplazmatične strane – histidin

kinaze)

Fosforilacija regulatora odgovora (transfer

fosfatne grupe sa senzor kinaze na regulator

odgovora)

Regulator odgovora po pravilu je DNK

vezujući protein – represor ili aktivator

Represija ili indukcija odgovarajućeg

operona

Fosfataza defosforiliše regulator odgovora

(stalno, ali po prestanku delovanja signala

nema nove fosforilacije – prestanak

delovanja na ekspresiju gena)

Dvokomponentni regulatorni sistemi

Češći kod Bacteria nego kod Archaea (ili bolje proučeni?)

E. coli – 50 različitih dvokomponentnih sistema

Primeri:

Asimilacija fosfora (Pho regulon, signal je neorganski fosfat)

Metabolizam azota (Ntr sistem – nitrogen utilization, signal manjak

organskog azota)

Osmotska regulacija (regulacija porina, signal osmotski pritisak;

OmpC porini su manjih pora – odgovor na visok osmotski pritisak,

OmpF porini su većih pora – odgovor na nizak osmotski pritisak)

Regulacija anaerobnog disanja (Nar sistem – nitrat i nitrit respiracija,

signal dostupnost nitrata i nitrita u okruženju)

Quorum sensing mehanizam

Mehanizam detekcije brojnosti ćelija u populaciji

Quorum sensing - detekcija ’kvoruma’ dovoljnog broja ćelija u populaciji

Ćelije sintetišu signalni molekul – autoinducer (npr. AHL – acil homoserin

lakton), prolazi ćelijski omotač u oba smera

Kada se akumulira u dovoljnoj količini u ćeliji služi kao okidač za

pokretanje/blokiranje ekspresije odgovarajućih gena

Primeri:

regulacija emisije svetla kod

bioluminiscentnih bakterija

(Aliivibrio fischeri)

sinteza faktora virulencije kod nekih

patogenih bakterija (Pseudomonas

aeruginosa-formiranje biofilma,

Staphylococcus aureus produkcija

površinskih i ekstracelularnih

peptida koji su faktor virulencije)

sporulacija kod roda Bacillus

Regulacija hemotaksije Hemotaksija – smer kretanja ka atraktantu i od repelenta, Modifikovani dvokomponentni

regulatorni sistem

Ćelija mora da ima sistem za detekciju promene u koncentraciji atraktanta/repelenta u

vremenu, odnosno tokom kretanja

Smer rotacije flagele određuje smer kretanja, a zavisi od detektovanog signala iz spoljašnje

sredine

1. Senzorni protein je transmembranski protein methyl-accepting chemotaxis protein – MCP

2. Senzorni protein vezuje supstancu i utiče na autofosforilaciju senzor kinaze (CheA, u

citoplazmi), atraktant smanjuje nivo fosforilacije, repelent povećava

3. CheA-P predaje fosfatnu grupu regulatoru odgovora CheY (nastaje CheY-P), a sporije i

regulatoru odgovora CheB

4. CheY-P interaguje sa bazalnim telom flagele i izaziv arotaciju u smeru kazaljke na satu –

promena smera kretanja); Ako CheY nije fosforilisan, smer rotacije je obrnut kretanju

kazaljke na satu – ćelija nastavlja da se kreće u istom smeru)

5. CheZ – fosfataza, vrši defosforilaciju CheY

6. CheR vrši konstantnu metilaciju MCP proteina, CheB je demetilaza i aktivnija je kada je u

formi CheB-P (fosforilisana)

7. Promena u nivou metilacije utiče na konformaciju MCP, a to omogućava adaptaciju na nivo

signala u okruženju

Regulacija hemotaksije

Na sličan način regulisane i fototaksije.

Regulacija na nivou transkripcije kod Archaea

Transkripciona mašinerija sličnija eukariotskoj, međutim...

Regulacija transkripcije sličnija bakterijskoj

Bacteria i Archaea koriste DNK-vezujuće proteine represore i aktivatore

Eukarya korirste mehanizme za modifikaciju subjedinica RNK polimeraze

koje utiču na nivo transkripcije

Represori arhea blokiraju vezivanje RNK Pol za DNK ili vezivanje

transkripcionih faktora neophodnih za inicijaciju

Primer: represor NrpR kod Methanococcus maripaludis,regulacija fiksacije

azota (kada u ćeliji ima dovoljno organskog azota blokira gene odgovorne

za fiksaciju N)

Regulacija na nivou translacije

Mnogo ređa od regulacije na nivou transkripcije

Regulatorne RNK: 1. antisense RNK – komplementarno

sparivanje sa iRNK; 2. ‘riboswitches’ iRNK, blokiraju translaciju

Atenuacija na nivou translacije – ‘leader’ peptid reguliše

dostupnost Shine-Dalgarno sekvence → regulisana je inicijacija

translacije

primeri:

- regulacija ekspresije gena za rezistencije na antibiotike nekih

Gram+ bakterija

- regulacija sinteze ribozomskih proteina (ključni r-protein se

vezuje u oblasti Shine-Dalgarno sekvence)

Antisense RNK - regulacija translacije

• Antisense RNK se ne prepisuje sa nekodirajućeg lanca istog gena, već postoje

kratki geni za njih, ‘anti-geni’(na slici gen X)

• Gen X se transkribuje kada je potrebno isključiti ekspresiju gena A

• Antisense RNK – dužina ~100nt (komplementarni region ~30nt)

• Jedna antisense RNK može da blokira translaciju sa nekoliko iRNK

(zajednička ciljna sekvenca)

• Postoje neobični primeri da antisense RNK omogućuje translaciju (iRNK

ima sekundarnu strukturu, ona je razmotava i čini dostupnom ribozomima)

Riboswitches - 5’ domeni iRNK

Uzvodno od kodirajućeg regiona je ‘riboswitch’ region

koji vezuje metabolit (produkt biosintetskog puta u koji

je uključen enzim sintetisan sa iRNK koju reguliše)

Regulišu sintezu:

• vitamina (tiamin, riboflavin, kobalamin)

• amnokiselina (retko)

• adenina i guanina