Transkription eller syntese af RNA over DNA-skabelon

Transkription eller syntese af RNA over DNA-skabelon!

I eukaryoter forekommer transkription i G ₁ og G ₂ fase af cellecyklus inde i kernen, og transkriptionsprodukterne flytter ud i cytoplasma til oversættelse. I prokaryoter forekommer transkription i kontakt med cytoplasmaen, da deres DNA ligger i cytoplasmaet.

Transskription kræver en DNA-afhængig enzym-RNA-polymerase. Transskriberende segment af DNA har promotor- og terminatorregioner. Udover en promotor kan eukaryoter også kræve en forstærker.

En termineringsfaktor kaldet Rho (p) faktor til stede i DNA er påkrævet for afslutning af transkription. En række andre faktorer er også nødvendige for afvikling af DNA-duplex, stabilisering af unwound DNA-streng, baseparring, separation og behandling af transkriberet RNA.

1. Aktivering af ribonukleotider:

Ribonukleotider adskiller sig fra deoxyribonukleotider med at have ribosukker i stedet for deoxyribosesukker. Thymidinmonophosphat erstattes af uridinmonophosphat. De fire typer af ribonukleotider er adenosinmonophosphat (AMP), guanosinmonophosphat (GMP), uridinmonosfosfat (UMP) og cytidinmonophosphat (CMP).

De forekommer frit i nukleoplasmaet. Inden transkriptionen aktiveres nukleotiderne gennem phosphorylering. Enzymphosphorylase er påkrævet sammen med energi. De aktiverede eller phosphorylerede ribonukleotider er adenosintrifosfat (ATP), guanosintrifosfat (GTP), uridintriphosphat (UTP) og cytidintriphosphat (CTP).

2. DNA-skabelon:

På specifikke signaler bliver segmenter af DNA, der svarer til en eller flere cistrons, undertrykt og klar til at transkribe. Hvert sådant DNA-transkriptionssegment har et promotorregion initieringssted, kodningsregion og en terminatorregion. Transskription begynder på startstedet og slutter ved terminatorregionen.

En promotorregion har RNA-polymerase-genkendelsessted og RNA-polymerasebindingssted. Kædningsåbning forekommer i regionen optaget af TATAAG nukleotider i de fleste prokaryoter. Enzymer, der kræves til kædeseparation, er unwindaser og enkeltstrengsbindende proteiner. Terminator-regionen har enten poly A-basesekvens eller pallindromisk sekvens (identisk basesekvens der kører i modsatte retninger i de to DNA-kæder).

RNA-polymerase (almindelig i prokaryoter og specifikke i eukaryoter) binder sig til promotorregionen. De to tråde af DNA aflader progressivt fra stedet for polymerasebinding. En af de to tråde af DNA fungerer som en skabelon til transkription af RNA. Det hedder master eller sense streng. Transskription opstår i 5 '-> 3' retning.

3. Base Pairing:

Ribonukleosidtrifosfater, der er til stede i det omgivende medium, kommer til at ligge over for nitrogenbaserne af DNA-skabelonen (sense streng). De danner komplementære par, U modsat A, En modsat T, C modsat G og G modsat C. Ved hjælp af pyrophosphatase adskilles de to ekstra fosfater, som er til stede på ribonucleosidtriphosphaterne (ribonukleotiddiphosphater). Energi frigives i processen.

4. Kædeformation:

Ved hjælp af RNA-polymerase binder de tilstødende ribonukleotider over DNA-template til at danne RNA-kæde i prokaryoter. Transskriptionsfaktorer er allerede forskellige fra RNA-polymerase i eukaryoter. Efterhånden som RNA-kædeformationen initierer, separerer sigma (σ) -faktoren for RNA-polymerasen. RNA-polymerase (kerneenzym) bevæger sig langs DNA-skabelonen forårsager forlængelse af RNA-kæde med en hastighed på ca. 30 nukleotider pr. Sekund. RNA-syntese stopper, så snart polymerase når terminatorregionen. Rho faktor (p) er påkrævet for dette. Terminator regionen har et stop signal. Det besidder også 4-8 A-nukleotider.

5. Separation af RNA:

Afslutning eller rho faktor har ATP-ase aktivitet (Roberts, 1976). Det hjælper i frigivelsen af ​​den færdige RNA-kæde. Det frigivne RNA hedder primært transkript. Den behandles til dannelse af funktionelle RNA'er. I mange prokaryoter grupperes strukturelle gener af beslægtede funktioner generelt sammen i operoner. En operon transkriberes som en enkelt enhed. En sådan transkriptionsenhed er polykistronisk mRNA. I eukaryoter er transkriptionsenheden et monokistronisk mRNA.

6. Duplexformation:

Efter frigivelsen af ​​primært transkript etablerer de to tråde af DNA bindinger blandt komplementære basepar. Gyrter, unwindaser og SSB proteiner frigives. Følgelig genoptages den dobbelte spiralformede DNA-form.

7. Eftertransskriptionsbehandling:

Primær transkription er ofte større end de funktionelle RNA'er. Det hedder heterogen eller hnRNA, især i tilfælde af mRNA. Eftertransskriptionsbehandling er nødvendig for at omdanne primærtranskript til funktionelle RNA'er. Det er af fire typer:

(i) spaltning:

Større RNA-forstadier spaltes for at danne mindre RNA'er. Primær transkription af rRNA er 45S i eukaryoter. Det spaltes for at danne følgende:

Primær transkript spaltes af ribonuclease-P (et RNA enzym). Et primært transkript kan danne 5-7 tRNA-forstadier.

(ii) Splejsning:

Eukaryotiske transkripter besidder ekstra segmenter (introner eller intervenerende sekvenser). De funktionelle kodningssekvenser kaldes exoner. Splejsning er fjernelse af introner og fusion af exoner til dannelse af funktionelle RNA'er. Hver intron starter med dinukleotid GU og slutter med dinukleotid AG (GU-AG-regel). De genkendes af komponenter af splejsningsapparater af Sn-RNP'er (udtales som snurps) eller små nukleare ribonukleoproteiner (nemlig Ul, U2, U4, U5 og U6).

Et kompleks kaldet spliceosome dannes mellem 5'-enden (GU) og 3'-enden (AG) af intron. Energi er opnået fra ATP. Det fjerner intronen. De tilstødende exoner er bragt sammen. Enderne er forseglet af RNA ligase (fig. 3.13).

Introns er ikke nyere udvikling. De optrådte, da RNA-centreret genetisk maskineri var på plads. Derfor er splittede gener og splittet transkrips er gamle træk ved det genetiske system. Splejsning er fortsat RNA-medieret katalytisk funktion. Mange flere sådanne RNA-afhængige processer kommer til lys.

(iii) Terminal Additions (Capping and Tailing):

Yderligere nukleotider tilsættes til enderne af RNA'er til specifikke funktioner, fx CCA-segment i tRNA, cap-nukleotider ved 5'-enden af ​​mRNA eller poly-A-segmenter (200-300 rester) ved 3'-enden af ​​mRNA. Hætten dannes ved modifikation af GTP i 7-methyl guanosin eller 7mG.

(iv) Nukleotid Modifikationer:

De er mest almindelige ved tRNA-methylering (f.eks. Methylcytosin, methylguanosin), deaminering (f.eks. Inosin fra adenin), dihydrouracil, pseudouracil osv.

I parkaryoter kræver mRNA ikke nogen udførlig behandling til at blive aktiv. Endvidere forekommer transkription og oversættelse i samme region. Det resulterer i begyndelsen af ​​oversættelse, selv før mRNA er fuldt dannet.

In vitro-syntese af RNA blev først udført af Ochoa (1967).