Upload
tophisopam
View
126
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ДНК – РНК – БЕЛКИ
Отличия РНК от ДНК
• Рибоза вместо 2’-O-дезоксирибозы
• Урацил вместо тимина
Что есть «консенсус»?
WEB-LOGO
TATGTTCATGATTATGCTTACTGTTGTCATTTAACTTAGACTTAGGTTTATGATTATAATTATAATTATTAT
• Высота стэка букв отражает консервативность
• Высота индивидуальных буквы отражает частоту встречаемости нуклеотидов (аминокислот)
Расположение промоторов в ДНК (аденовирус)
Важное отличие РНК-полимераз от ДНК-полимераз: им не нужна затравка (праймер)
Роль σ-субъединицыσ -35 -10
E.coli σ70 TTGACA TATAAT
E.coli σ32 TCTC-CCCTTGAA CCCCAT-TA
E.coli σ54 (-24)CTGG-A (-12)TTGCA
B. sub σA TTGACA TATAAT
B. sub σΒ AGGTTTAA GGGTAT
B. sub σD CTAAA CCGATAT
B. sub σE ATATT ATACA
B. sub σK AC CATA---T
B. sub σH CAGGA GAATT—T
SPO1σgp28 AGGAGA TTT-TTT
T4σgp55 - TATAAATA
Разные σ-субъединицы регулируют разные гены
Уровни регуляции экспрессии генов
• На уровне транскрипции
• На уровне стабильности мРНК
• На уровне трансляции
• На уровне стабильности белка
Анти-σ факторы
• Связывают σ-фактор, препятствуя инициации транскрипции
• Обычно регулируют специфические σ-факторы, необходимые для споруляции и т.д.
• Некоторые бактериофаги кодируют свои анти-σ-факторы, чтобы заблокировать синтез клеточных мРНК
Транскрипция генов бактериофага SPO1
• Транскрипция ранних мРНК, среди которых есть мРНК σ28, осуществляется клеточным σ-фактором.
• σ28 запускает транскрипцию средних генов, в том числе и σ34.
• σ34 отвечает за транскрипцию поздних мРНК.
Элонгация транскрипции•Белок NusA вызывает паузы при
элонгации на определенных последовательностях
•Белок NusG, наоборот, препятствует паузам
•GreA и GreB узнают «арестованные» комплексы, в
которых РНК-полимераза «съехала» назад и содержит в
активном центре не 3’-конец РНК, а дуплекс РНК-ДНК
•Mfd узнает комплексы, в которых полимераза наткнулась на
непреодолимое препятствие, например, тиминовый димер.
Структура полимеразного комплекса
• Скорость транскрипции 20-50 нуклеотидов в секунду при 37оС
Транскрипция и трансляция
•У прокариот трансляция начинается еще до того, как
синтезируется полноразмерная мРНК.•У эукариот процессы
транскрипции и трансляции разделены в пространстве и
во времени.
Регуляция лактозного оперона•Лактоза – менее питательный субстрат
для бактерий, чем глюкоза
•Белок LacI в отсутствие лактозы связывается с промоторной областью оперона и блокирует транскрипцию.
•Когда лактоза есть, LacI связывает ее, и не связывает ДНК.
•В отсутствие глюкозы в клетке накапливается cAMP, связывая
который активируется CAP (catabolism activation protein).
•Активированный САР связывается с с лактозным опероном, и включает его
транскрипцию.
Искусственные системы на основе lac-оперона
• Можно заставлять клетку (бактериальную) включать или выключать синтез мРНК с введенного в клетку гена
• Для активации можно использовать негидролизуемый аналог лактозы: IPTG
Оперон
• Функциональная единица транскрипции
• В одной мРНК закодированы несколько белков, участвующих в одном и том же процессе
• У эукариот (за редчайшим исключением!) в одной мРНК всегда закодирован один единственный белок
Терминация транскрипции (ρ-зависимая)
Фактор ρ (ро) – РНК-зависимая АТФаза (хеликаза)
Садится на мРНК и «ползет» в направлении 5’->3’ и, когда «догоняет» РНК-полимеразу, терминирует транскрипцию
Терминация транскрипции (ρ-независимая)
В других случаях терминация транскрипции происходит вследствие сигнала в самой мРНК: стабильная шпилька, за которой следует U-
богатый участок
Рибосома и РНК-полимераза. Кто-кого? I
При недостатке в клетке UTP рибосома ползет быстрее, но когда UTP много – полимераза успевает синтезировать терминаторный сигнал.
Регуляция синтеза мРНК, кодирующей
белок, необходимый
для синтеза UTP. Соответственно,
когда UTP в клетке
достаточно - этот белок не нужен.
Альтернативные структуры в РНК
Рибосома и РНК-полимераза. Кто-кого? II
Когда в клетке мало триптофана, рибосома ползет медленно и образуется более стабильная структура мРНК, предотвращающая терминацию.
Регуляция белка,
необходимого для синтеза триптофана.
Когда триптофана в клетке много - этот белок не
нужен.
Регуляция trp-оперона у Bacillus subtilis
«Незаряженная тРНК» как сигнал для транскрипции
Когда вся тРНК проаминоацилирована - транскрипция не идет
РНК-полимеразы эукариот
Полимераза Функция
I 18S, 4.5S, 28S rRNA
II mRNA, snoRNA, snRNA
III 5S rRNA, tRNA, U6 sRNA, vRNA
РНК-полимераза II
Базовая структура промотра
Отличия от прокариот
• Больше ДНК• Хроматин• Ядро
• По умолчанию у прокариот гены включены, у эукариот - выключены
Как следствие, больше возможностей для регуляции
Еще сложнее!
• Альтернативные факторы транскрипции
• Альтернативные промоторы• Альтернативные терминаторы
транскрипции• Альтернативный сплайсинг
И еще сложнее!
• Энхансеры могут регулировать транскрипцию на огромном расстоянии
• Иногда находятся вообще на другой хромосоме
• α-аманитин• Ингибирует РНК-
полимеразы II и III• 5-6 мг летальны
для человека• Смерть наступает через
несколько дней, и это отражает время жизни мРНК у человека