Biologia dla kierunków i

prokarioty nie mają jąder otoczonych błoną. Dlatego procesy transkrypcji, translacji i degradacji mRNA mogą zachodzić jednocześnie. Wewnątrzkomórkowy poziom białka bakteryjnego może być szybko amplifikowany przez wiele zdarzeń transkrypcyjnych i translacyjnych występujących jednocześnie na tym samym szablonie DNA. Transkrypcja prokariotyczna często obejmuje więcej niż jeden gen i wytwarza policistroniczne mRNA, które określają więcej niż jedno białko.

nasza dyskusja tutaj będzie przykładem transkrypcji opisując ten proces u Escherichia coli, dobrze zbadanego gatunku bakterii. Chociaż istnieją pewne różnice między transkrypcją w E. coli a transkrypcją w archaea, zrozumienie transkrypcji E. coli można zastosować do praktycznie wszystkich gatunków bakterii.

Prokariotyczna polimeraza RNA

prokarioty używają tej samej polimerazy RNA do transkrypcji wszystkich swoich genów. W E. coli, polimeraza składa się z pięciu podjednostek polipeptydowych, z których dwie są identyczne. Cztery z tych podjednostek, oznaczone α, α, β i β’ zawierają enzym rdzeniowy polimerazy. Podjednostki te gromadzą się za każdym razem, gdy gen jest transkrybowany, i rozpadają się po zakończeniu transkrypcji. Każda podjednostka ma unikalną rolę; dwie podjednostki α są niezbędne do zmontowania polimerazy na DNA; podjednostka β wiąże się z trójfosforanem rybonukleozydu, który stanie się częścią rodzącej się „niedawno urodzonej” cząsteczki mRNA; a β’ wiąże nić szablonu DNA. Piąta podjednostka, σ, bierze udział tylko w inicjacji transkrypcji. Nadaje ona swoistość transkrypcyjną tak, że polimeraza zaczyna syntetyzować mRNA z odpowiedniego miejsca inicjacji. Bez σ, enzym rdzeniowy dokonywałby transkrypcji z losowych miejsc i wytworzyłby cząsteczki mRNA, które określałyby białkowy bełkot. Polimeraza złożona ze wszystkich pięciu podjednostek nazywa się holoenzymem (holoenzym jest biochemicznie aktywnym związkiem złożonym z enzymu i jego koenzymu).

Promotorzy Prokariotyczni

Rysunek 1. Podjednostka σ prokariotycznej polimerazy RNA rozpoznaje sekwencje konsensusowe Znalezione w regionie promotora przed rozpoczęciem transkrypcji. Podjednostka σ dysocjuje z polimerazy po rozpoczęciu transkrypcji.

promotor jest sekwencją DNA, na której maszyna transkrypcyjna wiąże się i inicjuje transkrypcję. W większości przypadków promotory istnieją przed genami, które regulują. Specyficzna sekwencja promotora jest bardzo ważna, ponieważ określa, czy odpowiedni gen jest transkrybowany przez cały czas, przez pewien czas lub rzadko. Chociaż promotory różnią się między genomami prokariotycznymi, kilka elementów jest zachowanych. W regionach -10 i -35 powyżej miejsca inicjacji istnieją dwie sekwencje konsensusu promotora lub regiony, które są podobne we wszystkich promotorach i w różnych gatunkach bakterii (Fig.1).

Sekwencja konsensusu -10, zwana regionem -10, to TATAAT. Sekwencja -35, TTGACA, jest rozpoznawana i wiązana przez σ. Po dokonaniu tej interakcji podjednostki enzymu rdzeniowego wiążą się z miejscem. Bogaty w A-T region -10 ułatwia odwijanie szablonu DNA i tworzy się kilka wiązań fosfodiestrowych. Faza inicjacji transkrypcji kończy się produkcją transkryptów aborcyjnych, które są polimerami około 10 nukleotydów, które są wytwarzane i uwalniane.

Elongacja i zakończenie u prokariotów

Faza elongacji transkrypcji rozpoczyna się od uwolnienia podjednostki σ z polimerazy. Dysocjacja σ pozwala enzymowi rdzeniowemu postępować wzdłuż szablonu DNA, syntetyzując mRNA w kierunku 5′ do 3 ’ z szybkością około 40 nukleotydów na sekundę. W miarę wydłużania DNA jest stale rozwijane przed enzymem rdzenia i przewijane za nim (ryc. 2). Parowanie Zasady między DNA i RNA nie jest wystarczająco stabilne, aby utrzymać stabilność składników syntezy mRNA. Zamiast tego, polimeraza RNA działa jako stabilny łącznik między szablonem DNA a rodzącymi się nićmi RNA, aby zapewnić, że wydłużenie nie zostanie przerwane przedwcześnie.

Rysunek 2. Kliknij, aby powiększyć obraz. Podczas elongacji prokariotyczna polimeraza RNA śledzi wzdłuż szablonu DNA, syntetyzuje mRNA w kierunku 5′ do 3 ’ oraz rozwija i przewija DNA, gdy jest czytane.

prokariotyczne sygnały zakończenia

po transkrypcji genu prokariotyczna polimeraza musi zostać poinstruowana, aby oddzieliła się od szablonu DNA i uwolniła nowo wytworzony mRNA. W zależności od transkrypcji genu istnieją dwa rodzaje sygnałów zakończenia. Jeden jest oparty na białku, a drugi na RNA. Terminacja zależna od Rho jest kontrolowana przez białko Rho, które śledzi wzdłuż polimerazy na rosnącym łańcuchu mRNA. Pod koniec genu, polimeraza napotka bieg nukleotydów G na szablonie DNA i przestaje. W rezultacie białko Rho zderza się z polimerazą. Interakcja z rho uwalnia mRNA z bańki transkrypcyjnej.

zakończenie niezależne od Rho jest kontrolowane przez określone sekwencje w nici szablonu DNA. Gdy polimeraza zbliża się do końca transkrypcji genu, napotyka region bogaty w nukleotydy C-G. MRNA składa się z powrotem na siebie, a komplementarne nukleotydy C-G wiążą się ze sobą. Rezultatem jest stabilna Spinka do włosów, która powoduje, że polimeraza zatrzymuje się, gdy tylko zacznie transkrybować region bogaty w nukleotydy A-T. Komplementarny region u-a transkryptu mRNA tworzy tylko słabą interakcję z szablonowym DNA. To, w połączeniu z zatrzymaną polimerazą, indukuje wystarczająco niestabilność, aby rdzeń enzymu oderwał się i uwolnił nowy transkrypt mRNA.

po zakończeniu procesu transkrypcji zostaje zakończony. Zanim nastąpi terminacja, transkrypt prokariotyczny byłby już użyty do rozpoczęcia syntezy wielu kopii kodowanego białka, ponieważ procesy te mogą zachodzić jednocześnie. Unifikacja transkrypcji, translacji, a nawet degradacji mRNA jest możliwa, ponieważ wszystkie te procesy zachodzą w tym samym kierunku od 5 'do 3′ i ponieważ w komórce prokariotycznej nie ma błoniastego podziału (ryc. 3). Natomiast obecność jądra w komórkach eukariotycznych wyklucza jednoczesną transkrypcję i translację.

Rysunek 3. Wiele polimeraz może transkrybować pojedynczy gen bakteryjny, podczas gdy liczne rybosomy jednocześnie przekładają transkrypty mRNA na polipeptydy. W ten sposób określone białko może szybko osiągnąć wysokie stężenie w komórce bakteryjnej.

Przyczyń Się!

popraw tę stronęucz się więcej