Biológia I szakok számára

A prokarióták nem rendelkeznek membránnal zárt magokkal. Ezért a transzkripció, a transzláció, az mRNS degradáció folyamata egyszerre fordulhat elő. A bakteriális fehérje intracelluláris szintje gyorsan felerősödhet többszörös transzkripcióval és transzlációs eseményekkel, amelyek egyidejűleg ugyanazon a DNS-sablonon fordulnak elő. A prokarióta transzkripció gyakran egynél több gént fed le, és policisztonikus mRNS-eket hoz létre, amelyek egynél több fehérjét határoznak meg.

itt folytatott beszélgetésünk példázza a transzkripciót azáltal, hogy leírja ezt a folyamatot Escherichia coli-ban, egy jól tanulmányozott baktériumfajban. Bár vannak különbségek az E. coli és az archaea transzkripciója között, az E. coli transzkripció megértése gyakorlatilag minden baktériumfajra alkalmazható.

prokarióta RNS polimeráz

A prokarióták ugyanazt az RNS-polimerázt használják az összes gén átírására. Az E. coli, a polimeráz öt polipeptid alegységből áll, amelyek közül kettő azonos. A négy alegységek, jelöli α, α, β -, illetve β’ tartalmazza a polimeráz core enzim. Ezek az alegységek minden alkalommal összeállnak, amikor egy gént átírnak, és szétszednek, amint a transzkripció befejeződött. Minden alegységnek egyedi szerepe van; a két fő alegység szükséges a polimeráz DNS-en történő összeállításához; a fő alegység a ribonukleozid-trifoszfáthoz kötődik, amely a születőben lévő “nemrég született” mRNS molekula részévé válik; a fő alegység pedig a DNS-sablonszálhoz kötődik. Az ötödik alegység, a^, csak a transzkripció iniciálásában vesz részt. Olyan transzkripciós specifitást biztosít, hogy a polimeráz megfelelő iniciációs helyről kezdi szintetizálni az mRNS-t. Anélkül, hogy a központi enzim véletlenszerű helyekről íródna át, és olyan mRNS molekulákat hozna létre, amelyek meghatározzák a fehérje halandzsát. A mind az öt alegységből álló polimerázt holoenzimnek nevezzük (a holoenzim biokémiailag aktív vegyület, amely egy enzimből és annak koenziméből áll).

Prokarióta Promóterek

1. Ábra. A prokarióta RNS-polimeráz DNS-e a promoter régióban található konszenzus szekvenciákat ismeri fel a transzkripció kezdő látása előtt. A transzkripció megkezdése után a periféria alegysége disszociál a polimerázból.

a promoter egy DNS-szekvencia, amelyre a transzkripciós gépezet kötődik és kezdeményezi a transzkripciót. A legtöbb esetben a promóterek az általuk szabályozott gének előtt léteznek. A promóter specifikus szekvenciája nagyon fontos, mert meghatározza, hogy a megfelelő gént folyamatosan, időnként vagy ritkán írják-e át. Bár a promóterek a prokarióta genomok között eltérőek, néhány elem konzervált. A -10 és -35 régiókban a kezdeti hely előtt két promoter konszenzus szekvencia van, vagy olyan régiók, amelyek hasonlóak az összes promoter és a különböző baktériumfajok között (1.ábra).

a -10 konszenzus szekvencia, az úgynevezett -10 régió, az TATAAT. A -35 szekvencia (ttgaca) felismeri és megköti a xhamstereket. Miután ez a kölcsönhatás megtörtént, a magenzim alegységei kötődnek a helyhez. Az A–T-ben gazdag -10 régió megkönnyíti a DNS-sablon lazítását, és számos foszfodiészter kötés jön létre. A transzkripció iniciációs fázisa abortív transzkripciók előállításával zárul, amelyek körülbelül 10 nukleotid polimerjei, amelyeket előállítanak és felszabadítanak.

megnyúlás és végződés prokariótákban

a transzkripciós megnyúlási fázis a polimerázból való felszabadulással kezdődik. A disszociáció nak, – nek 6db lehetővé teszi, hogy a magenzim a DNS-sablon mentén haladjon, szintetizálva az mRNS-t 5′ – 3′ irányban, körülbelül 40 nukleotid / másodperc sebességgel. A nyúlás előrehaladtával a DNS-t folyamatosan letekerjük a magenzim előtt, majd visszatekerjük mögötte (2.ábra). A DNS és az RNS közötti bázispárosítás nem elég stabil ahhoz, hogy fenntartsa az mRNS szintézis komponenseinek stabilitását. Ehelyett az RNS-polimeráz stabil linkerként működik a DNS-sablon és a kialakuló RNS-szálak között annak biztosítása érdekében, hogy a megnyúlás ne szakadjon meg idő előtt.

2. ábra. Kattintson a nagyobb kép. A megnyúlás során a prokarióta RNS-polimeráz a DNS-sablon mentén halad, az mRNS-t 5′ – 3′ irányban szintetizálja, majd olvasás közben feloldja és visszacsévéli a DNS-t.

prokarióta terminációs jelek

miután egy gént átírtak, a prokarióta polimerázt arra kell utasítani, hogy disszociáljon a DNS-sablonból, és felszabadítsa az újonnan létrehozott mRNS-t. Az átírandó géntől függően kétféle terminációs jel létezik. Az egyik fehérje alapú, a másik RNS alapú. A Rho-függő terminációt a Rho fehérje szabályozza, amely a növekvő mRNS lánc polimeráz mögött halad. A gén vége felé a polimeráz g nukleotidokkal találkozik a DNS-sablonon, és leáll. Ennek eredményeként a Rho fehérje ütközik a polimerázzal. Az rho-val való kölcsönhatás felszabadítja az mRNS-t a transzkripciós buborékból.

a Rho-független terminációt a DNS-sablonszál specifikus szekvenciái szabályozzák. Amint a polimeráz az átírandó gén végéhez közeledik, C–G nukleotidokban gazdag régióval találkozik. Az mRNS visszahúzódik önmagára, és a komplementer C–G nukleotidok összekapcsolódnak. Az eredmény egy stabil hajtű, amely a polimeráz leállását okozza, amint elkezdi átírni az A–t nukleotidokban gazdag régiót. Az mRNS transzkriptum komplementer U–a régiója csak gyenge kölcsönhatást képez a sablon DNS-sel. Ez az elakadt polimerázzal párosulva elegendő instabilitást idéz elő ahhoz, hogy a magenzim elszakadjon és felszabadítsa az új mRNS transzkriptumot.

a befejezés után a transzkripció folyamata befejeződött. Mire a Befejezés megtörténik, a prokarióta transzkriptumot már felhasználták volna a kódolt fehérje számos példányának szintézisének megkezdésére, mivel ezek a folyamatok egyidejűleg fordulhatnak elő. A transzkripció, a transzláció, sőt az mRNS degradáció egyesítése azért lehetséges, mert ezek a folyamatok ugyanabban az 5′ – 3′ irányban zajlanak, és mivel a prokarióta sejtben nincs membrán kompartmentalizáció (3.ábra). Ezzel szemben a sejtmag eukarióta sejtekben való jelenléte kizárja az egyidejű transzkripciót és transzlációt.

3. ábra. Több polimeráz képes egyetlen baktériumgént átírni, míg számos riboszóma egyidejűleg az mRNS transzkriptumokat polipeptidekké alakítja. Ily módon egy specifikus fehérje gyorsan elérheti a magas koncentrációt a baktériumsejtben.

Hozzájárulás!

az oldal Fejlesztésetovábbi információk