biologie pentru Majors I

procariotele nu au nuclee închise cu membrană. Prin urmare, procesele de transcriere, traducere și degradare a ARNm pot avea loc simultan. Nivelul intracelular al unei proteine bacteriene poate fi rapid amplificat prin evenimente multiple de transcriere și traducere care apar simultan pe același șablon ADN. Transcripția procariotă acoperă adesea mai multe gene și produce ARNm policistronic care specifică mai multe proteine.

discuția noastră de aici va exemplifica transcrierea prin descrierea acestui proces în Escherichia coli, o specie bacteriană bine studiată. Deși există unele diferențe între transcrierea în E. coli și transcrierea în archaea, o înțelegere a transcrierii E. coli poate fi aplicată practic tuturor speciilor bacteriene.

ARN polimeraza procariotă

procariotele folosesc aceeași ARN polimerază pentru a transcrie toate genele lor. În E. coli, polimeraza este compusă din cinci subunități polipeptidice, dintre care două sunt identice. Patru dintre aceste subunități, notate cu valorile de bază ale enzimei de bază a polimerazei, sunt reprezentate de valorile de bază ale enzimei de bază a polimerazei. Aceste subunități se asamblează de fiecare dată când o genă este transcrisă și se dezasamblează odată ce transcrierea este completă. Fiecare subunitate are un rol unic; cele două subunități-XV sunt necesare pentru asamblarea polimerazei pe ADN; subunitatea-XV se leagă de trifosfatul ribonucleozidic care va deveni parte a moleculei ARNm „nou-născute”; iar cea-VIII ” leagă Catena șablon ADN. Cea de-a cincea subunitate, cea de-a cincea, este implicată doar în inițierea transcrierii. Conferă specificitate transcripțională astfel încât polimeraza începe să sintetizeze ARNm dintr-un loc de inițiere adecvat. Fără a fi nevoie de o enzimă de bază, enzima de bază s-ar transcrie de pe site-uri aleatorii și ar produce molecule de ARNm care ar specifica gibberish proteic. Polimeraza compusă din toate cele cinci subunități se numește holoenzimă (o holoenzimă este un compus biochimic activ format dintr-o enzimă și coenzima acesteia).

Promotori Procarioți

Figura 1. Subunitatea a opta a ARN polimerazei procariote recunoaște secvențele de consens găsite în regiunea promotorului în amonte de vederea de pornire a transcripției. Subunitatea a VIII-a se disociază de polimerază după inițierea transcripției.

un promotor este o secvență ADN de care mecanismul de transcriere se leagă și inițiază transcrierea. În majoritatea cazurilor, promotorii există în amonte de genele pe care le reglează. Secvența specifică a unui promotor este foarte importantă, deoarece determină dacă gena corespunzătoare este transcrisă tot timpul, o parte din timp sau rar. Deși promotorii variază între genomii procarioți, câteva elemente sunt conservate. La regiunile -10 și -35 din amonte de locul de inițiere, există două secvențe de consens ale promotorilor sau regiuni care sunt similare la toți promotorii și la diferite specii bacteriene (Figura 1).

secvența de consens -10, numită regiunea -10, este TATAAT. Secvența de -35, TTGACA, este recunoscută și legată de secventa de -35. Odată ce această interacțiune este făcută, subunitățile enzimei de bază se leagă de sit. Regiunea A-T-rich -10 facilitează desfacerea șablonului ADN și se realizează mai multe legături fosfodiesterice. Faza de inițiere a transcrierii se încheie cu producerea de transcrieri abortive, care sunt polimeri de aproximativ 10 nucleotide care sunt făcute și eliberate.

alungire și terminare în procariote

faza de alungire a transcripției începe cu eliberarea subunității inqq din polimerază. Disocierea de la XV permite enzimei de bază să se desfășoare de-a lungul șablonului ADN, sintetizând ARNm în direcția 5′ până la 3′ la o rată de aproximativ 40 de nucleotide pe secundă. Pe măsură ce alungirea continuă, ADN-ul este derulat continuu înaintea enzimei de bază și rebobinat în spatele acesteia (Figura 2). Asocierea bazei dintre ADN și ARN nu este suficient de stabilă pentru a menține stabilitatea componentelor de sinteză a ARNm. În schimb, ARN polimeraza acționează ca un linker stabil între șablonul ADN și firele ARN născute pentru a se asigura că alungirea nu este întreruptă prematur.

Figura 2. Faceți clic pentru o imagine mai mare. În timpul alungirii, ARN polimeraza procariotă urmărește de-a lungul șablonului ADN, sintetizează ARNm în direcția 5′ până la 3′ și desface și derulează ADN-ul pe măsură ce este citit.

semnale procariote de terminare

odată ce o genă este transcrisă, polimeraza procariotă trebuie instruită să se disocieze de șablonul ADN și să elibereze ARNm nou creat. În funcție de gena transcrisă, există două tipuri de semnale de terminare. Una este pe bază de proteine, iar cealaltă este pe bază de ARN. Terminarea dependentă de Rho este controlată de proteina rho, care urmărește de-a lungul polimerazei pe lanțul ARNm în creștere. Aproape de sfârșitul genei, polimeraza întâlnește o serie de nucleotide G pe șablonul ADN și se oprește. Ca urmare, proteina rho se ciocnește cu polimeraza. Interacțiunea cu rho eliberează ARNm din bula de transcriere.

terminația independentă de Rho este controlată de secvențe specifice din catena șablonului ADN. Pe măsură ce polimeraza se apropie de sfârșitul transcrierii genei, întâlnește o regiune bogată în nucleotide C–G. ARNm se pliază înapoi pe sine, iar nucleotidele complementare C–G se leagă împreună. Rezultatul este un ac de păr stabil care determină blocarea polimerazei imediat ce începe să transcrie o regiune bogată în nucleotide A–T. Regiunea complementară U-A a transcrierii ARNm formează doar o interacțiune slabă cu ADN-ul șablon. Acest lucru, împreună cu polimeraza blocată, induce suficientă instabilitate pentru ca enzima de bază să se desprindă și să elibereze Noua transcriere a ARNm.

la terminare, procesul de transcriere este complet. Până la terminarea timpului, transcrierea procariotă ar fi fost deja utilizată pentru a începe sinteza a numeroase copii ale proteinei codificate, deoarece aceste procese pot apărea simultan. Unificarea transcripției, translației și chiar a degradării ARNm este posibilă deoarece toate aceste procese au loc în aceeași direcție 5′ la 3′ și pentru că nu există o compartimentare membranoasă în celula procariotă (Figura 3). În schimb, prezența unui nucleu în celulele eucariote împiedică transcrierea și traducerea simultană.

Figura 3. Polimerazele Multiple pot transcrie o singură genă bacteriană, în timp ce numeroși ribozomi traduc simultan transcrierile ARNm în polipeptide. În acest fel, o proteină specifică poate atinge rapid o concentrație ridicată în celula bacteriană.

Contribuie!

îmbunătățește această paginăaflați mai multe