Forlengelse og Terminering i Eukaryoter
Forlengelse syntetiserer pre-mRNA i en 5′ til 3′ retning, og terminering skjer som svar på termineringssekvenser og signaler.
Læringsmål
Beskriv hva som skjer under transkripsjon forlengelse og avslutning
Nøkkel Takeaways
Nøkkelpunkter
- RNA polymerase II (RNAPII) transkriberer den største andelen av eukaryote gener.under forlengelse må transkripsjonsmaskineriet flytte histoner ut av veien hver gang det møter et nukleosom.Transkripsjonsforlengelse skjer i en boble av viklet DNA, hvor Rna-Polymerasen bruker EN STRENG AV DNA som en mal for å katalysere syntesen av en ny rna-streng i 5′ til 3′ – retningen.
- rna-Polymerase I og RNA-Polymerase III avslutter transkripsjon som svar på spesifikke termineringssekvenser i ENTEN DNA som transkriberes (RNA-Polymerase I) eller i det nylig syntetiserte RNA (RNA-Polymerase III).
- RNA Polymerase II avslutter transkripsjon på tilfeldige steder forbi slutten av genet som transkriberes. Det nylig syntetiserte RNA spaltes på et sekvensspesifisert sted og frigjøres før transkripsjonen avsluttes.
Nøkkelbegreper
- nukleosom: noen av underenhetene som gjentar i kromatin; EN spole AV DNA som omgir en histonkjerne
- histon: noen av forskjellige enkle vannløselige proteiner som er rike på de grunnleggende aminosyrene lysin og arginin og er kompleksert MED DNA i nukleosomene av eukaryotisk kromatin
- kromatin: et kompleks AV DNA, RNA og proteiner i cellekjernen hvorav kromosomer kondenserer under celledeling
Transkripsjon Gjennom Nukleosomer
Etter dannelsen av pre-initieringskomplekset frigjøres polymerasen fra de andre transkripsjonsfaktorene, og forlengelse tillates å fortsette med polymerasesyntese RNA i 5′ til 3 ‘ – retningen. RNA-Polymerase II (RNAPII) transkriberer den største andelen av eukaryote gener, så denne delen vil hovedsakelig fokusere på hvordan denne spesifikke polymerasen oppnår forlengelse og avslutning.Selv om den enzymatiske forlengelsesprosessen i hovedsak er den samme i eukaryoter og prokaryoter, er den eukaryotiske DNA-malen mer kompleks. Når eukaryote celler ikke deler seg, eksisterer deres gener som en diffus, men fortsatt omfattende pakket og komprimert masse AV DNA og proteiner kalt kromatin. DNA er tett pakket rundt ladede histonproteiner ved gjentatte intervaller. DISSE DNA-histonkompleksene, kollektivt kalt nukleosomer, er regelmessig fordelt og inkluderer 146 nukleotider AV DNA-sår to ganger rundt de åtte histonene i et nukleosom som tråd rundt en spole.for at polynukleotidsyntese skal skje, må transkripsjonsmaskineriet flytte histoner ut av veien hver gang det møter et nukleosom. Dette oppnås ved en spesiell protein dimer KALT FAKTUM, som står for » forenkler kromatin transkripsjon.»FAKTUM demonterer delvis nukleosomet umiddelbart foran (oppstrøms) av en transkriberende Rna-Polymerase II ved å fjerne to av de åtte histonene (en enkelt dimer AV H2A og H2B histoner fjernes.) Dette formodentlig løsner DNA viklet rundt det nukleosomet slik AT RNA Polymerase II kan transkribere gjennom det. FAKTA reassembler nukleosomet bak Rna-Polymerasen II ved å returnere de manglende histonene til den. RNA-Polymerase II vil fortsette å forlenge det nylig syntetiserte RNA til transkripsjonen avsluttes.
faktum protein dimer tillater RNA Polymerase II å transkribere gjennom pakket DNA: DNA i eukaryoter er pakket i nukleosomer, som består av en oktomer av 4 forskjellige histonproteiner. NÅR DNA er tett viklet to ganger rundt et nukleosom, kan IKKE Rna Polymerase II få tilgang til det for transkripsjon. FAKTUM fjerner to av histonene fra nukleosomet umiddelbart foran Rna-Polymerase, løsner emballasjen slik AT RNA-Polymerase II kan fortsette transkripsjonen. FAKTUM reassembler også nukleosomet umiddelbart bak RNA-Polymerasen ved å returnere de manglende histonene.
Forlengelse
RNA-Polymerase II ER et kompleks av 12 proteinunderenheter. Spesifikke underenheter i proteinet tillater RNA-Polymerase II å fungere som sin egen helikase, glidende klemme, enkeltstrenget DNA-bindende protein, samt utføre andre funksjoner. Følgelig trenger IKKE Rna-Polymerase II så mange tilbehørsproteiner for å katalysere syntesen av nye rna-tråder under transkripsjonsforlengelse som DNA-Polymerase gjør for å katalysere syntesen av nye DNA-tråder under replikasjonsforlengelse.Rna-Polymerase II trenger Imidlertid en stor samling av tilbehørsproteiner for å initiere transkripsjon ved genpromotorer, men når det dobbeltstrengede DNA i transkripsjonsstartområdet har blitt viklet ut, HAR RNA-Polymerase II blitt plassert ved + 1 initiasjonsnukleotid, og har begynt å katalysere ny rna-strengsyntese, rna-Polymerase II rydder eller «unnslipper» promotorområdet og etterlater det meste av transkripsjonsinitiasjonsproteinene bak.
Alle Rna-Polymeraser beveger seg langs mal-DNA-strengen i 3′ til 5 ‘- retningen og katalyserer syntesen av nye RNA-tråder i 5’ til 3 ‘- retningen, og legger til nye nukleotider til 3 ‘ – enden av den voksende RNA-strengen.
RNA-Polymeraser slapper av det dobbeltstrengede DNA-et foran dem og lar det avviklede DNA-ET bak dem spole tilbake. SOM et resultat oppstår rna-strengsyntese i en transkripsjonsboble på ca 25 viklet DNA-basebarer. Bare ca 8 nukleotider av nylig syntetisert RNA forblir baseparert til mal-DNA. Resten av rna-molekylene faller av malen for å tillate DNA bak det å spole tilbake.rna-Polymeraser bruker DNA-strengen under dem som en mal for å lede hvilket nukleotid som skal legges til 3 ‘ enden av den voksende RNA-strengen på hvert punkt i sekvensen. RNA-Polymerasen beveger seg langs mal-DNA ett nukleotid om gangen. Uansett HVILKET rna-nukleotid SOM er i stand til å basepairing til malnukleotid under RNA-Polymerasen, er det neste nukleotid som skal tilsettes. Når tilsetningen av et nytt nukleotid til 3 ‘ – enden av den voksende strengen har blitt katalysert, flyttes RNA-Polymerasen til neste DNA-nukleotid på malen under den. Denne prosessen fortsetter til transkripsjonsterminering skjer.
Terminering
termineringen av transkripsjon er forskjellig for de tre forskjellige eukaryotiske rna-polymeraser.de ribosomale rrna-genene transkribert AV RNA-Polymerase i inneholder en spesifikk sekvens av basepar (11 bp lang hos mennesker; 18 bp i mus) som gjenkjennes av et terminasjonsprotein kalt TTF – 1 (Transkripsjonsterminasjonsfaktor FOR RNA-Polymerase I.) dette proteinet binder DNA ved sin anerkjennelsessekvens og blokkerer ytterligere transkripsjon, noe SOM forårsaker AT Rna-Polymerasen i løsner fra mal-DNA-strengen og frigjør sitt nylig syntetiserte RNA.proteinkodende, strukturelle rna og regulatoriske rna-gener transkribert AV RNA-Polymerse II mangler spesifikke signaler eller sekvenser som direkte Rna-Polymerase II avsluttes på bestemte steder. RNA-Polymerase II kan fortsette å transkribere RNA hvor som helst fra noen få bp til tusenvis av bp forbi den faktiske enden av genet. Transkripsjonen spaltes imidlertid på et internt sted før rna-Polymerase II fullfører transkribering. Dette frigjør oppstrømsdelen av transkripsjonen, som vil fungere som det første RNA før videre behandling (pre-mRNA i tilfelle av proteinkodende gener.) Dette spaltningsstedet betraktes som» enden » av genet. Resten av transkripsjonen fordøyes av en 5 ‘- eksonuklease (kalt Xrn2 hos mennesker) mens den fortsatt blir transkribert AV RNA-Polymerase II. når 5 ‘- eksonulease «fanger opp» TIL RNA-Polymerase II ved å fordøye bort alt overhengende RNA, hjelper det å frigjøre polymerasen fra SIN DNA-malstreng, og til slutt avslutte den transkripsjonsrunden.
når det gjelder proteinkodende gener, oppstår spaltningsstedet som bestemmer «enden» av den fremvoksende pre-mRNA mellom en OPPSTRØMS aauaaa-sekvens og en nedstrøms GU-rik sekvens separert med omtrent 40-60 nukleotider i det fremvoksende RNA. Når begge disse sekvensene er blitt transkribert, binder et protein kalt CPSF hos mennesker aauaaa-sekvensen og et protein kalt CstF hos mennesker binder DEN gu-rike sekvensen. Disse to proteinene danner grunnlaget for et komplisert proteinkompleks som dannes i denne regionen før CPSF klipper det naserende pre-mRNA på et sted 10-30 nukleotider nedstrøms FRA aauaaa-området. Poly (A) Polymerase enzymet som katalyserer tilsetningen av en 3 ‘ poly-a hale på pre-mRNA er en del av komplekset som dannes MED CPSF og CstF.
transkripsjonsterminering med Rna-Polymerase II på et proteinkodende gen. RNA-Polymerase II har ingen spesifikke signaler som avslutter transkripsjonen. Når det gjelder proteinkodende gener, vil et proteinkompleks binde seg til to steder på den voksende pre-mRNA når RNA-Polymerasen har transkribert forbi slutten av genet. CPSF i komplekset vil binde EN aauaaa-sekvens, Og CstF i komplekset vil binde EN GU-rik sekvens (toppfigur). CPSF i komplekset vil spalte pre-mRNA på et sted mellom de to bundne sekvenser, slippe pre-mRNA (midtre figur). Poly (A) Polymerase er en del av det samme komplekset og vil begynne å legge til en poly-a hale til pre-mRNA. Samtidig angriper xrn2-protein, som er en eksonuklease, 5 ‘ – enden AV RNA-strengen som fortsatt er forbundet med RNA-Polymerasen. Xrn2 vil begynne å fordøye den ikke-frigjorte delen av det nylig syntetiserte RNA til Xrn2 når RNA-Polymerasen, hvor den hjelper til med å forskyve RNA-Polymerasen fra mal-DNA-strengen. Dette avslutter transkripsjon på et tilfeldig sted nedstrøms fra den sanne enden av genet (bunnfigur).
trna -, 5S rRNA-og strukturelle rna-gener transkribert AV RNA-Polymerase III har et ikke helt forstått termineringssignal. Rna transkribert AV Rna Polymerase III har en kort strekning av fire til syv u ‘s på deres 3’ ende. Dette utløser på en ELLER annen måte Rna-Polymerase III for både å frigjøre det naserende RNA og løsne fra mal-DNA-strengen.