Biologi For Majors i

Prokaryoter har ikke membranlukkede kjerner. Derfor kan prosessene for transkripsjon, oversettelse og mRNA-nedbrytning alle forekomme samtidig. Det intracellulære nivået av et bakterielt protein kan raskt forsterkes ved flere transkripsjons-og oversettelseshendelser som forekommer samtidig på samme DNA-mal. Prokaryotisk transkripsjon dekker ofte mer enn ett gen og produserer polycistroniske mrna som spesifiserer mer enn ett protein.

vår diskusjon her vil eksemplifisere transkripsjon ved å beskrive denne prosessen I Escherichia coli, en godt studert bakterieart. Selv om det er noen forskjeller mellom transkripsjon I E. coli og transkripsjon i archaea, kan en forståelse Av e. coli transkripsjon brukes på nesten alle bakteriearter.

Prokaryotisk Rna-Polymerase

Prokaryoter bruker samme rna-polymerase til å transkribere alle sine gener. I E. coli, polymerasen består av fem polypeptidunderenheter, hvorav to er identiske. Fire av disse underenhetene, betegnet α, α, β og β utgjør polymerasekjernenzymet. Disse underenhetene samles hver gang et gen transkriberes, og de demonterer når transkripsjonen er fullført. Hver underenhet har en unik rolle; de to α-underenhetene er nødvendige for å montere polymerasen på DNA; β-underenheten binder seg til ribonukleosidtrifosfatet som vil bli en del av det begynnende «nyfødte» mRNA-molekylet; og β ‘ binder DNA-malstrengen. Den femte underenheten, σ, er kun involvert i transkripsjonsinitiering. Det gir transkripsjonell spesifisitet slik at polymerasen begynner å syntetisere mRNA fra et passende initieringssted. Uten σ ville kjerneenzymet transkribere fra tilfeldige steder og produsere mRNA-molekyler som spesifiserte protein gibberish. Polymerasen som består av alle fem underenheter kalles holoenzymet(et holoenzym er en biokjemisk aktiv forbindelse bestående av et enzym og dets koenzym).

Prokaryotiske Promotører

Figur 1. Den σ-underenheten av prokaryotisk RNA-polymerase gjenkjenner konsensussekvenser funnet i promotorområdet oppstrøms for transkripsjonsstart-synet. Den σ underenheten dissosierer fra polymerasen etter at transkripsjon er påbegynt.

en promoter er EN DNA-sekvens som transkripsjonsmaskineriet binder og initierer transkripsjon på. I de fleste tilfeller eksisterer promotorer oppstrøms for genene de regulerer. Den spesifikke sekvensen til en promotor er svært viktig fordi den bestemmer om det tilsvarende genet transkriberes hele tiden, noe av tiden eller sjelden. Selv om promotorer varierer mellom prokaryote genomer, er noen få elementer bevart. I -10-og -35-regionene oppstrøms for initieringsstedet er det to promoter konsensussekvenser, eller regioner som er like på tvers av alle promotorer og på tvers av ulike bakteriearter (Figur 1).

-10-konsensussekvensen, kalt -10-regionen, ER TATAAT. -35-sekvensen, TTGACA, er gjenkjent og bundet av σ. Når denne interaksjonen er gjort, bindes underenhetene til kjerneenzymet til stedet. Den A-T-rike -10-regionen letter avvikling AV DNA-malen, og flere fosfodiesterbindinger blir laget. Transkripsjonsinitieringsfasen avsluttes med produksjon av abortive transkripsjoner, som er polymerer av omtrent 10 nukleotider som er laget og frigjort.

Forlengelse Og Avslutning I Prokaryoter

transkripsjonsforlengelsesfasen begynner med frigjøring av den σ underenheten fra polymerasen. Dissosiasjonen av σ gjør at kjerneenzymet kan fortsette langs DNA-malen, syntetisere mRNA i 5′ til 3 ‘ – retningen med en hastighet på omtrent 40 nukleotider per sekund. Som forlengelse fortsetter, blir DNA kontinuerlig viklet foran kjerneenzymet og spoles tilbake bak det (Figur 2). Baseparingen MELLOM DNA og RNA er ikke stabil nok til å opprettholde stabiliteten til mRNA-syntesekomponentene. I stedet fungerer RNA-polymerasen som en stabil linker mellom DNA-malen og de naserende RNA-strengene for å sikre at forlengelsen ikke avbrytes for tidlig.

Figur 2. Klikk for større bilde. Under forlengelse sporer den prokaryotiske rna-polymerasen langs DNA-malen, syntetiserer mRNA i 5′ til 3 ‘ – retningen,og vikler OG spoler TILBAKE DNA som det leses.

Prokaryote Termineringssignaler

Når et gen er transkribert, må den prokaryotiske polymerasen instrueres til å dissociere FRA DNA-malen og frigjøre det nyopprettede mRNA. Avhengig av genet som transkriberes, er det to typer termineringssignaler. Den ene er proteinbasert og DEN ANDRE ER RNA-basert. Rho-avhengig terminering styres av rho-proteinet, som sporer langs bak polymerasen på den voksende mRNA-kjeden. Nær slutten av genet møter polymerasen et løp Av g-nukleotider på DNA-malen og det boder. Som et resultat kolliderer rho-proteinet med polymerasen. Samspillet med rho frigjør mRNA fra transkripsjonsboblen.

Rho-uavhengig terminering styres av spesifikke sekvenser I DNA-malstrengen. Når polymerasen nærmer seg slutten av genet som transkriberes, møter den en region rik på cg–nukleotider. MRNA folder seg tilbake på seg selv, og de komplementære cg-nukleotidene binder sammen. Resultatet er en stabil hårnål som får polymerasen til å stanse så snart den begynner å transkribere en region rik på A–t-nukleotider. Den komplementære u-a-regionen av mRNA-transkripsjonen danner bare en svak interaksjon med mal-DNA. Dette, kombinert med den stallede polymerasen, induserer nok ustabilitet for kjerneenzymet til å bryte seg bort og frigjøre det nye mRNA-transkripsjonen.

ved avslutning er transkripsjonsprosessen fullført. Når terminering oppstår, ville det prokaryotiske transkripsjonen allerede ha blitt brukt til å begynne syntese av mange kopier av det kodede proteinet fordi disse prosessene kan forekomme samtidig. Forening av transkripsjon, oversettelse og til og med mrna-nedbrytning er mulig fordi alle disse prosessene forekommer i samme 5′ til 3 ‘ retning, og fordi det ikke er noen membranøs compartmentalization i den prokaryote cellen (Figur 3). I motsetning til dette utelukker tilstedeværelsen av en kjerne i eukaryote celler samtidig transkripsjon og oversettelse.

Figur 3. Flere polymeraser kan transkribere et enkelt bakteriegen mens mange ribosomer samtidig oversetter mRNA-transkripsjonene til polypeptider. På denne måten kan et bestemt protein raskt nå en høy konsentrasjon i bakteriecellen.

Bidra!

Forbedre denne sidenlære Mer