elongatie en terminatie in Eukaryotes
elongatie synthetiseert pre-mRNA in een 5′ tot 3 ‘ richting, en terminatie vindt plaats als reactie op terminatiesequenties en signalen.
leerdoelstellingen
beschrijf wat er gebeurt tijdens de transcriptie elongatie en-beëindiging
Key Takeaways
Key Points
- RNA-polymerase II (RNAPII) transcribeert het grootste deel van de eukaryotische genen.
- Tijdens elongatie moet de transcriptie-machine histonen uit de weg verplaatsen telkens wanneer het een nucleosoom tegenkomt.
- de verlenging van de transcriptie vindt plaats in een bel van afgewikkeld DNA, waar de RNA-Polymerase één bundel DNA als template gebruikt om de synthese van een nieuwe bundel van RNA in de 5′ aan 3′ richting te katalyseren.
- RNA-Polymerase I en RNA-Polymerase III beëindigen de transcriptie als reactie op specifieke terminatiesequenties in het transcriptie-DNA (RNA-Polymerase I) of in het nieuw gesynthetiseerde RNA (RNA-Polymerase III).
- RNA-Polymerase II beëindigt de transcriptie op willekeurige plaatsen voorbij het einde van het gen dat wordt getranscribeerd. Nieuw-samengesteld RNA wordt gespleten bij een opeenvolging-gespecificeerde plaats en vrijgegeven alvorens de transcriptie eindigt.
Kerntermen
- nucleosoom: elk van de subeenheden die zich in chromatine herhalen; een DNA-spoel rond een histonkern
- Histon: elk van de verschillende eenvoudige in water oplosbare eiwitten die rijk zijn aan de basisaminozuren lysine en arginine en complex zijn met DNA in de nucleosomen van eukaryotisch chromatine
- chromatine: een complex van DNA, RNA en eiwitten in de celkern, waaruit chromosomen condenseren tijdens celdeling
transcriptie door nucleosomen
na de vorming van het pre-initiatiecomplex wordt de polymerase vrijgemaakt van de andere transcriptiefactoren en wordt de verlenging toegestaan met de polymerase die RNA synthetiseert in de 5′ tot 3′ – richting. De Polymerase II van RNA (RNAPII) transcribeert het belangrijkste aandeel van eukaryotic genen, zodat zal deze sectie hoofdzakelijk concentreren op hoe deze specifieke polymerase verlenging en beëindiging bereikt.
hoewel het enzymatische proces van elongatie in wezen hetzelfde is in eukaryoten en prokaryoten, is het eukaryotische DNA-sjabloon complexer. Wanneer eukaryotic cellen niet verdelen, bestaan hun genen als diffuse, maar nog uitgebreid verpakte en gecompacteerde massa van DNA en proteã nen genoemd chromatin. DNA is strak verpakt rond geladen histone proteã nen met herhaalde intervallen. Deze DNA-histoncomplexen, collectief nucleosomen genoemd, worden regelmatig uit elkaar geplaatst en omvatten 146 nucleotiden van DNA die tweemaal rond de acht histonen in een nucleosoom zoals draad rond een spoel worden gekronkeld.
om polynucleotidesynthese tot stand te brengen, moeten de transcriptiemachines histonen uit de weg verplaatsen telkens wanneer het een nucleosoom tegenkomt. Dit wordt bereikt door een speciaal eiwitdimer genoemd feit, dat Voor “vergemakkelijkt chromatin transcriptie staat.”Feit gedeeltelijk demonteert het nucleosoom onmiddellijk vooruit (stroomopwaarts) van een transcriberen Polymerase van RNA II door twee van de acht histonen te verwijderen (een enkel dimeer van H2A en H2B histonen wordt verwijderd.) Dit maakt vermoedelijk voldoende het DNA los dat rond dat nucleosoom wordt gewikkeld zodat de Polymerase II van RNA door het kan transcriberen. Het feit brengt het nucleosoom achter de Polymerase II van RNA opnieuw samen door de ontbrekende histonen aan het terug te geven. RNA-Polymerase II zal het nieuw gesynthetiseerde RNA blijven verlengen totdat de transcriptie beëindigd is.
het feit dat eiwitdimer RNA-Polymerase II toelaat om door verpakt DNA te transcriberen: DNA in eukaryotes is verpakt in nucleosomen, die bestaan uit een octomeer van 4 verschillende Histon-eiwitten. Wanneer DNA strak twee keer rond een nucleosoom wordt gekronkeld, kan de Polymerase II van RNA tot het voor transcriptie geen toegang hebben. Het feit Verwijdert twee histonen van het nucleosoom onmiddellijk vóór de Polymerase van RNA, het losmaken van de verpakking zodat de Polymerase II van RNA transcriptie kan voortzetten. Het feit brengt ook nucleosome onmiddellijk achter de Polymerase van RNA opnieuw samen door de ontbrekende histones terug te keren.
elongatie
RNA-Polymerase II is een complex van 12 eiwitsubeenheden. De specifieke subeenheden binnen de proteã Ne staan de Polymerase II van RNA toe om als zijn eigen helicase, glijdende klem, single-stranded de bindende proteã ne van DNA te handelen, evenals andere functies uit te voeren. Bijgevolg, vereist de Polymerase II van RNA niet zo vele bijkomende proteã nen om de synthese van nieuwe bundels van RNA tijdens transcriptieverlenging te katalyseren zoals de Polymerase van DNA doet om de synthese van nieuwe bundels van DNA tijdens replicatieverlenging te katalyseren.
Echter, RNA Polymerase II heeft een grote collectie van accessoires eiwitten te starten transcriptie op gen promoters, maar eens de double-stranded DNA in de transcriptie start regio is afgewikkeld, de RNA Polymerase II heeft zijn geplaatst op de +1-initiatie nucleotide, en is begonnen met de katalysator van nieuwe RNA streng de synthese van RNA Polymerase II wist of “ontsnapt” de promotor regio en laat de meeste van de transcriptie initiatie eiwitten achter.
alle RNA-polymerasen reizen langs de template-DNA-streng in de 3 ’tot 5′ – richting en katalyseren de synthese van nieuwe RNA-strengen in de 5′ tot 3′ – richting, waarbij nieuwe nucleotiden worden toegevoegd aan het 3 ‘ – einde van de groeiende RNA-streng.
RNA-polymerasen wikkelen het dubbele vastgelopen DNA vóór hen af en laten het afgewikkelde DNA achter hen terugspoelen. Dientengevolge, komt de bundelsynthese van RNA in een transcriptiebel van ongeveer 25 unwound de basebairs van DNA voor. Slechts ongeveer 8 nucleotiden van pas-gesynthetiseerd RNA blijven basepair aan het malplaatjedna. De rest van de RNA-moleculen valt van het sjabloon om het DNA erachter te laten terugspoelen.
RNA-polymerasen gebruiken de DNA-streng eronder als sjabloon om te bepalen welk nucleotide moet worden toegevoegd aan het 3′ – einde van de groeiende RNA-streng op elk punt in de sequentie. De Polymerase van RNA reist langs het malplaatje DNA één nucleotide tegelijk. Welke het nucleotide van RNA aan het malplaatjenucleotide onder de Polymerase van RNA kan basepairing is het volgende nucleotide dat moet worden toegevoegd. Zodra de toevoeging van een nieuw nucleotide aan het 3′ eind van de groeiende bundel is gekatalyseerd, beweegt de Polymerase van RNA zich aan het volgende nucleotide van DNA op het malplaatje Onder het. Dit proces gaat door totdat transcriptie beëindiging optreedt.
terminatie
De terminatie van transcriptie verschilt voor de drie verschillende eukaryotische RNA-polymerasen.
de ribosomale rRNA-genen, getranscribeerd door RNA-Polymerase I, bevatten een specifieke sequentie van basepairs (11 BP lang bij mensen).; 18 bp in muizen) die door een beëindigingsproteã ne wordt erkend genoemd TTF-1 (De Factor van de Transcriptiebeëindiging voor de Polymerase I. van RNA) deze proteã ne bindt DNA bij zijn herkenningsopeenvolging en blokkeert verdere transcriptie, veroorzakend de Polymerase I van RNA om van de bundel van malplaatjedna los te maken en zijn nieuw-samengesteld RNA vrij te geven.
de genen voor eiwitcodering, structureel RNA en regulerend RNA, getranscribeerd door RNA-Polymerse II, missen specifieke signalen of sequenties die RNA-Polymerase II naar specifieke locaties leiden. De Polymerase II van RNA kan RNA overal van een paar bp aan duizenden bp voorbij het daadwerkelijke eind van het gen blijven transcriberen. Nochtans, wordt het transcript gespleten bij een interne plaats vóór de Polymerase II van RNA eindigt het transcriberen. Dit geeft het stroomopwaartse deel van het transcript vrij, dat als eerste RNA vóór verdere verwerking (pre-mRNA in het geval van eiwit-codeert genen zal dienen.) Deze splitsingsplaats wordt beschouwd als het “einde” van het gen. De rest van het transcript wordt verteerd door een 5′-exonuclease (genoemd Xrn2 in mensen) terwijl het nog wordt getranscribeerd door de Polymerase II van RNA. wanneer de 5′-exonulease “inhaalt” aan de Polymerase II van RNA door al overhangend RNA weg te verteren, helpt het de polymerase van zijn malplaatjestreng van DNA los te maken, uiteindelijk eindigend die ronde van transcriptie.
in het geval van eiwitcoderende genen vindt de splitsingsplaats die het “einde” van het opkomende pre-mRNA bepaalt plaats tussen een upstream AAUAAA-sequentie en een downstream GU-rijke sequentie gescheiden door ongeveer 40-60 nucleotiden in het opkomende RNA. Zodra beide opeenvolgingen zijn getranscribeerd, bindt een proteã ne genoemd cpsf in mensen de aauaaa opeenvolging en een proteã ne genoemd cstf in mensen bindt de GU-rijke opeenvolging. Deze twee proteã nen vormen de basis van een ingewikkeld eiwitcomplex dat in dit gebied alvorens cpsf de ontluikende pre-mRNA bij een plaats 10-30 nucleotiden stroomafwaarts van de plaats AAUAAA vormt. Het Poly (a) Polymeraseenzym dat de toevoeging van een 3′ Poly-a staart op pre-mRNA katalyseert maakt deel uit van het complex dat met CPSF en CstF vormt.
transcriptie termination by RNA Polymerase II on a protein-coding gen.: De Polymerase II van RNA heeft geen specifieke signalen die zijn transcriptie beëindigen. In het geval van eiwit-coderende genen, zal een eiwitcomplex aan twee plaatsen op het groeiende pre-mRNA binden zodra de Polymerase van RNA voorbij het eind van het gen is getranscribeerd. CPSF in het complex zal een AAUAAA-sequentie binden, en CstF in het complex zal een Gu-rijke sequentie binden (bovenste figuur). CPSF in het complex zal pre-mRNA bij een plaats tussen de twee verbindende opeenvolgingen splijten, die pre-mRNA (middelste figuur) vrijgeven. Poly (a) Polymerase is een deel van hetzelfde complex en zal beginnen om een poly-a staart toe te voegen aan de pre-mRNA. Tezelfdertijd, valt de proteã ne van Xrn2, die een exonuclease is, het einde 5′ van de bundel van RNA nog geassocieerd met de Polymerase van RNA aan. Xrn2 zal beginnen het niet-vrijgegeven gedeelte van nieuw samengesteld RNA te verteren totdat Xrn2 de Polymerase van RNA bereikt, waar het in het verplaatsen van de Polymerase van RNA van de bundel van malplaatjedna helpt. Dit beëindigt transcriptie op één of andere willekeurige plaats stroomafwaarts van het ware eind van het gen (bodemfiguur).
de tRNA -, 5S rRNA-en structurele RNAs-genen, getranscribeerd door RNA-Polymerase III, hebben een niet volledig begrepen terminatiesignaal. RNAs getranscribeerd door de Polymerase III van RNA hebben een korte rek van vier tot zeven U’ bij hun 3 ‘ eind. Dit brengt op de een of andere manier de Polymerase III van RNA teweeg om zowel het ontluikende RNA vrij te geven als van de bundel van malplaatjedna los te maken.