Biologie pro Obory

Prokaryot nemají membránu-uzavřený jádra. Proto se procesy transkripce, translace a degradace mRNA mohou vyskytovat současně. Intracelulární úrovni bakteriální protein se může rychle být zesílen více transkripce a translace události, které nastaly současně, na templátové DNA. Prokaryotická transkripce často pokrývá více než jeden gen a produkuje polycistronické mRNA, které specifikují více než jeden protein.

naše diskuse zde bude příkladem transkripce popisem tohoto procesu u Escherichia coli, dobře studovaného bakteriálního druhu. Ačkoli existují určité rozdíly mezi transkripcí v E. coli a transkripcí v archaea, porozumění transkripci E. coli lze aplikovat prakticky na všechny bakteriální druhy.

prokaryotická RNA polymeráza

prokaryoti používají stejnou RNA polymerázu k transkripci všech svých genů. V E. coli, polymeráza se skládá z pěti polypeptidových podjednotek, z nichž dvě jsou identické. Čtyři z těchto podjednotek, označené α, α, β a β‘, zahrnují polymerázový jádrový enzym. Tyto podjednotky se shromažďují pokaždé, když je gen přepisován, a rozebírají se, jakmile je transkripce dokončena. Každá podjednotka má jedinečnou roli; obě α-podjednotky jsou nezbytné sestavit polymerázy na DNA; β-podjednotka se váže na ribonucleoside trifosfát, který se stane součástí rodící se „nedávno narozené“ mRNA molekuly; a β‘ se váže na DNA šablony pramen. Pátá podjednotka, σ, se podílí pouze na iniciaci transkripce. Propůjčuje transkripční specificitu tak, že polymeráza začne syntetizovat mRNA z vhodného iniciačního místa. Bez σ by se jádrový enzym transkriboval z náhodných míst a produkoval by molekuly mRNA, které specifikovaly protein. Polymeráza složená ze všech pěti podjednotek se nazývá holoenzym (holoenzym je biochemicky aktivní sloučenina složená z enzymu a jeho koenzymu).

Prokaryotické Promotory

Obrázek 1. Podjednotka σ prokaryotické RNA polymerázy rozpoznává konsensuální sekvence nalezené v promotorové oblasti před začátkem transkripce. Podjednotka σ se po zahájení transkripce disociuje od polymerázy.

promotor je sekvence DNA, na kterou se transkripční aparát váže a iniciuje transkripci. Ve většině případů existují promotory před geny, které regulují. Specifická sekvence promotoru je velmi důležitá, protože určuje, zda je odpovídající Gen transkribován po celou dobu, po určitou dobu nebo zřídka. Ačkoli se promotory liší mezi prokaryotickými genomy, několik prvků je zachováno. V oblastech -10 a -35 před místem zahájení existují dvě konsenzuální sekvence promotorů nebo oblasti, které jsou podobné napříč všemi promotory a napříč různými bakteriálními druhy (Obrázek 1).

konsensuální sekvence -10, nazývaná oblast -10, je TATAAT. Sekvence -35, TTGACA, je rozpoznána a vázána σ. Jakmile je tato interakce provedena, podjednotky jádrového enzymu se vážou na místo. Oblast bohatá na a-T-10 usnadňuje odvíjení šablony DNA a vytváří se několik fosfodiesterových vazeb. Transkripční iniciační fáze končí s výrobou neúspěšný přepisy, které jsou polymery přibližně 10 nukleotidů, které jsou vyrobeny a propuštěn.

prodloužení a ukončení u prokaryot

fáze transkripčního prodloužení začíná uvolněním podjednotky σ z polymerázy. Disociace σ umožňuje jádro enzymu pokračovat podél templátu DNA, syntéze mRNA v 5′ 3′ směr rychlostí přibližně 40 nukleotidů za sekundu. Jak probíhá prodloužení, DNA se kontinuálně odvíjí před jádrovým enzymem a přetáčí se za ním (Obrázek 2). Párování bází mezi DNA a RNA není dostatečně stabilní k udržení stability složek syntézy mRNA. Místo toho, RNA polymeráza se chová jako stabilní linker mezi templátu DNA a rodící RNA prameny, aby zajistily, že prodloužení není přerušen předčasně.

Obrázek 2. Klikněte pro větší obrázek. Během elongace prokaryotická RNA polymeráza sleduje podél šablony DNA, syntetizuje mRNA ve směru 5′ až 3′ a při čtení odvíjí a převinuje DNA.

Prokaryotické Ukončení Signály

Jednou gen je přepsán, prokaryotické polymeráza potřebuje být poučen, aby oddělit od templátu DNA a osvobodit nově vyrobený mRNA. V závislosti na transkribovaném genu existují dva druhy zakončovacích signálů. Jeden je na bázi bílkovin a druhý na bázi RNA. Rho-dependentní zakončení je řízeno proteinem rho, který sleduje podél polymerázy na rostoucím řetězci mRNA. Blízko konce genu, polymeráza narazí na běh g nukleotidů na šabloně DNA a zastaví se. Výsledkem je, že Rho protein se srazí s polymerázou. Interakce s rho uvolňuje mRNA z transkripční bubliny.

Rho-nezávislé zakončení je řízeno specifickými sekvencemi v řetězci šablony DNA. Jak se polymeráza blíží ke konci transkribovaného genu, narazí na oblast bohatou na nukleotidy C–G. MRNA se složí zpět na sebe a komplementární nukleotidy C-G se váží dohromady. Výsledkem je stabilní vlásenka, která způsobuje polymerázové zastavit, jakmile to začne přepsat oblasti bohaté Na nukleotidy. Komplementární oblast U-a transkriptu mRNA tvoří pouze slabou interakci s templátovou DNA. To, spolu se zastavil polymerázy, indukuje dost nestability pro jádro enzymu odpoutat a osvobodit nové mRNA přepis.

po ukončení je proces transkripce dokončen. Do doby ukončení dojde, prokaryotické přepis by již byly použity pro zahájení syntéza mnoha kopií kódovaného proteinu, protože tyto procesy mohou nastat současně. Sjednocení transkripce, translace, a dokonce i degradace mRNA je možné, protože všechny tyto procesy se vyskytují ve stejném 5′ k 3′ směru, a protože tam není žádný membranózní rozdělení práce v prokaryotické buňce (Obrázek 3). Naproti tomu přítomnost jádra v eukaryotických buňkách vylučuje simultánní transkripci a translaci.

obrázek 3. Více polymeráz může transkribovat jeden bakteriální Gen, zatímco mnoho ribozomů současně překládá transkripty mRNA na polypeptidy. Tímto způsobem může specifický protein rychle dosáhnout vysoké koncentrace v bakteriální buňce.

Přispět!

zlepšit tuto stránkuučit se více