biologia Pääaineille I

prokaryooteilla ei ole kalvopäällysteisiä tumia. Siksi transkriptio -, translaatio-ja mRNA-hajoamisprosessit voivat tapahtua samanaikaisesti. Bakteeriproteiinin solunsisäinen taso voidaan nopeasti monistaa useiden transkriptio-ja translaatiotapahtumien kautta, jotka tapahtuvat samanaikaisesti samalla DNA-mallilla. Prokaryoottinen transkriptio kattaa usein useamman kuin yhden geenin ja tuottaa polysistronisia mrnoja, jotka määrittelevät useamman kuin yhden proteiinin.

täällä käymämme keskustelu antaa esimerkin transkriptiosta kuvaamalla tätä prosessia Escherichia coli-bakteerissa, joka on hyvin tutkittu bakteerilaji. Vaikka E. coli-bakteerin transkription ja archaea-bakteerin transkription välillä on joitakin eroja, E. coli-bakteerin transkriptiota voidaan soveltaa lähes kaikkiin bakteerilajeihin.

prokaryoottiset RNA-polymeraasi

prokaryootit käyttävät samaa RNA-polymeraasia kaikkien geeniensä litterointiin. E. kolibakteerin polymeraasi koostuu viidestä polypeptidialayksiköstä, joista kaksi on identtisiä. Näistä alayksiköistä neljä, eli α, α, β ja β’, muodostavat polymeraasiydinentsyymin. Nämä alayksiköt kokoontuvat aina, kun geeni transkriboidaan, ja ne puretaan, kun transkriptio on valmis. Jokaisella alayksiköllä on ainutlaatuinen rooli; kaksi α-alayksikköä ovat välttämättömiä polymeraasin kokoamiseksi DNA: han; β-alayksikkö sitoutuu ribonukleosiditrifosfaattiin, josta tulee osa orastavaa ”äskettäin syntynyttä” mRNA-molekyyliä; ja β’ sitoo DNA: n templaattijuostetta. Viides alayksikkö σ osallistuu vain transkription aloittamiseen. Se antaa transkriptiospesifisyyden siten, että polymeraasi alkaa syntetisoida mRNA: ta sopivasta aloituspaikasta. Ilman σ: ta ydinentsyymi transkriptioituisi satunnaisista paikoista ja tuottaisi mRNA-molekyylejä, jotka määrittelevät proteiinisidontaa. Kaikista viidestä alayksiköstä koostuvaa polymeraasia kutsutaan holoentsyymiksi (holoentsyymi on biokemiallisesti aktiivinen yhdiste, joka koostuu entsyymistä ja sen koentsyymistä).

Prokaryoottiset Promoottorit

Kuva 1. Prokaryoottisen RNA-polymeraasin σ-alayksikkö tunnistaa konsensussekvenssejä, joita esiintyy promoottorin alueella ennen transkription alkutähtäintä. Σ-alayksikkö irtoaa polymeraasista transkription aloittamisen jälkeen.

promoottori on DNA-sekvenssi, johon transkriptiokoneisto sitoutuu ja käynnistää transkription. Useimmissa tapauksissa promoottorit ovat niiden säätelemien geenien yläpuolella. Promoottorin erityinen sekvenssi on erittäin tärkeä, koska se määrittää, onko vastaava geeni transkriboitu koko ajan, osan ajasta, vai harvoin. Vaikka promoottorit vaihtelevat prokaryoottisten genomien välillä, muutama alkuaine on säilynyt. -10 ja -35 alueilla ennen aloituspaikkaa on kaksi promoottoreiden konsensussekvenssiä tai alueita, jotka ovat samanlaisia kaikissa promoottoreissa ja eri bakteerilajeissa (Kuva 1).

-10-konsensusjärjestys, jota kutsutaan -10-alueeksi, on TATAAT. -35: n sekvenssi, TTGACA, tunnistetaan ja sidotaan σ: lla. Kun tämä yhteisvaikutus on tehty, ydinentsyymin alayksiköt sitoutuvat kohtaan. A-t-rikas -10-alue helpottaa DNA-templaatin purkautumista, ja syntyy useita fosfodiesterisidoksia. Transkription aloitusvaihe päättyy abortoivien transkriptien tuottamiseen, jotka ovat noin 10 nukleotidin polymeerejä, jotka valmistetaan ja vapautetaan.

venymä ja Päättyminen prokaryooteissa

transkriptiovenymävaihe alkaa σ-alayksikön vapautumisella polymeraasista. Σ: n dissosiaatio mahdollistaa ydinentsyymin etenemisen DNA-sapluunaa pitkin syntetisoimalla mRNA: ta 5-3 suuntaan noin 40 nukleotidin sekuntivauhdilla. Venymän edetessä DNA purkautuu jatkuvasti ydinentsyymin edellä ja kelautuu sen taakse (kuva 2). DNA: n ja RNA: n välinen emäspariutuminen ei ole riittävän stabiilia mRNA-synteesin komponenttien stabiiliuden ylläpitämiseksi. Sen sijaan RNA-polymeraasi toimii vakaana linkittäjänä DNA-templaatin ja orastavien RNA-säikeiden välillä varmistaakseen, ettei venymä katkea ennenaikaisesti.

kuva 2. Klikkaa saadaksesi suuremman kuvan. Venymän aikana prokaryoottinen RNA-polymeraasi seuraa DNA-templaattia pitkin, syntetisoi mRNA: ta 5-3-suuntaan ja purkaa ja kelaa DNA: ta sitä lukiessa.

prokaryoottiset Terminaatiosignaalit

kun geeni on transkriboitu, prokaryoottista polymeraasia on ohjeistettava irrottautumaan DNA-templaatista ja vapauttamaan uusi mRNA. Riippuen transkriboitavasta geenistä, on olemassa kahdenlaisia päättymissignaaleja. Toinen on proteiinipohjainen ja toinen RNA-pohjainen. Rho-riippuvaista terminaatiota säätelee Rho-proteiini, joka seuraa polymeraasin perässä kasvavassa mRNA-ketjussa. Geenin loppupuolella polymeraasi kohtaa DNA-sapluunassa g-nukleotideja ja se pysähtyy. Tämän seurauksena Rho-proteiini törmää polymeraasiin. Vuorovaikutus rho: n kanssa vapauttaa mRNA: n transkriptiokuplasta.

Rho-riippumatonta terminaatiota kontrolloidaan DNA: n templaattijuosteessa olevien tiettyjen sekvenssien avulla. Kun polymeraasi lähestyy transkriboitavan geenin loppua, se kohtaa alueen, jossa on runsaasti C-G-nukleotideja. MRNA taittuu takaisin itseensä ja toisiaan täydentävät C–G-nukleotidit sitoutuvat toisiinsa. Tuloksena on vakaa hiusneula, joka saa polymeraasin sakkaamaan heti, kun se alkaa litteroida A–T-nukleotideja sisältävää aluetta. MRNA–transkription täydentävä u-a-alue muodostaa vain heikon vuorovaikutuksen templaatti-DNA: n kanssa. Tämä yhdessä pysähtyneen polymeraasin kanssa aiheuttaa niin paljon epävakautta, että ydinentsyymi irtoaa ja vapauttaa uuden mRNA-transkription.

lopettamisen jälkeen transkriptioprosessi on valmis. Päättymisajankohtaan mennessä prokaryoottista transkriptiota olisi jo käytetty koodatun proteiinin lukuisten kopioiden synteesin aloittamiseen, koska nämä prosessit voivat tapahtua samanaikaisesti. Transkription, translaation ja jopa mRNA: n hajoamisen yhdistyminen on mahdollista, koska kaikki nämä prosessit tapahtuvat samassa 5: n ja 3: n suunnassa ja koska prokaryoottisessa solussa ei ole membraanista lokeroitumista (kuva 3). Sen sijaan tuman esiintyminen eukaryoottisoluissa estää samanaikaisen transkription ja translaation.

kuva 3. Useat polymeraasit voivat transkriboida yhden bakteerigeenin, kun taas useat ribosomit muuntavat samanaikaisesti mRNA-transkriptit polypeptideiksi. Näin tietty proteiini voi nopeasti saavuttaa suuren pitoisuuden bakteerisolussa.

Osallistu!

paranna tätä sivua lisää