Biologi för Majors i

prokaryoter har inte membraninneslutna kärnor. Därför kan processerna för transkription, översättning och mRNA-nedbrytning alla ske samtidigt. Den intracellulära nivån av ett bakterieprotein kan snabbt förstärkas genom flera transkription och translationshändelser som inträffar samtidigt på samma DNA-mall. Prokaryot transkription täcker ofta mer än en gen och producerar polycistroniska mRNA som specificerar mer än ett protein.

vår diskussion här kommer att exemplifiera transkription genom att beskriva denna process i Escherichia coli, en väl studerad bakterieart. Även om det finns vissa skillnader mellan transkription i E. coli och transkription i archaea, kan en förståelse för E. coli-transkription tillämpas på praktiskt taget alla bakteriearter.

prokaryot RNA-polymeras

prokaryoter använder samma RNA-polymeras för att transkribera alla sina gener. I E. coli, polymeraset består av fem polypeptidunderenheter, varav två är identiska. Fyra av dessa underenheter, betecknade för att beteckna den, den, den, den, den, den, den, den, den, den, den, den, den, den, den, den, den, den, den. Dessa underenheter samlas varje gång en gen transkriberas, och de demonteras när transkriptionen är klar. Varje subenhet har en unik roll; de två subenheterna för att montera polymeras på DNA; subenheten för att binda till ribonukleosidtrifosfat som kommer att bli en del av den framväxande ”nyligen födda” mRNA-molekylen; och den för att binda DNA-mallsträngen. Den femte underenheten, Xiaomi, är endast involverad i transkriptionsinitiering. Det ger transkriptionsspecificitet så att polymeraset börjar syntetisera mRNA från ett lämpligt initieringsställe. Utan att ha ätit av det så skulle kärnenzymet transkribera från slumpmässiga ställen och producera mRNA-molekyler som specificerade proteingibberish. Polymeraset som består av alla fem subenheter kallas holoenzym (ett holoenzym är en biokemiskt aktiv förening bestående av ett enzym och dess koenzym).

Prokaryota Promotorer

Figur 1. Underenheten av prokaryot RNA-polymeras känner igen konsensussekvenser som finns i promotorområdet uppströms transkriptionsstartssynet. Underenheten för sackaros dissocierar från polymeraset efter att transkriptionen har initierats.

en promotor är en DNA-sekvens på vilken transkriptionsmaskinen binder och initierar transkription. I de flesta fall finns promotorer uppströms de gener de reglerar. Den specifika sekvensen för en promotor är mycket viktig eftersom den avgör om motsvarande gen transkriberas hela tiden, en del av tiden eller sällan. Även om promotorer varierar mellan prokaryota genom, bevaras några element. Vid -10-och -35-regionerna uppströms om initieringsstället finns det två promotorkonsensussekvenser, eller regioner som liknar alla promotorer och över olika bakteriearter (Figur 1).

-10-konsensussekvensen, kallad -10-regionen, är TATAAT. -35-sekvensen, TTGACA, känns igen och binds av Xiaomi. När denna interaktion har gjorts binder underenheterna i kärnenzymet till platsen. Den a-t-rika -10-regionen underlättar avveckling av DNA-mallen och flera fosfodiesterbindningar görs. Transkriptionsinitieringsfasen slutar med produktion av abortiva transkript, vilka är polymerer av cirka 10 nukleotider som tillverkas och frigörs.

töjning och avslutning i prokaryoter

transkriptionsförlängningsfasen börjar med frisättningen av subenheten i qu-serien från polymeraset. Dissociationen av sackarios tillåter kärnenzymet att fortsätta längs DNA-mallen och syntetisera mRNA i 5′ till 3 ’ – riktningen med en hastighet av cirka 40 nukleotider per sekund. När förlängningen fortskrider, lindas DNA kontinuerligt före kärnenzymet och spolas tillbaka bakom det (Figur 2). Basparningen mellan DNA och RNA är inte tillräckligt stabil för att upprätthålla stabiliteten hos mRNA-synteskomponenterna. Istället fungerar RNA-polymeraset som en stabil länk mellan DNA-mallen och de framväxande RNA-strängarna för att säkerställa att förlängningen inte avbryts för tidigt.

Figur 2. Klicka för en större bild. Under töjning spårar det prokaryota RNA-polymeraset längs DNA-mallen, syntetiserar mRNA i 5′ till 3 ’ – riktningen och avlindar och spolar tillbaka DNA som det läses.

prokaryota Termineringssignaler

när en gen har transkriberats måste det prokaryota polymeraset instrueras att dissociera från DNA-mallen och befria det nyligen gjorda mRNA. Beroende på genen som transkriberas finns det två typer av termineringssignaler. Den ena är proteinbaserad och den andra är RNA-baserad. Rho-beroende avslutning kontrolleras av rho-proteinet, som spårar längs bakom polymeraset på den växande mRNA-kedjan. Nära slutet av genen möter polymeraset en körning av G-nukleotider på DNA-mallen och det stannar. Som ett resultat kolliderar rho-proteinet med polymeraset. Interaktionen med rho frigör mRNA från transkriptionsbubblan.

Rho-oberoende avslutning styrs av specifika sekvenser i DNA-mallsträngen. När polymeraset närmar sig slutet av genen som transkriberas, möter den en region rik på C–G-nukleotider. MRNA viks tillbaka på sig själv, och de komplementära C–G-nukleotiderna binder samman. Resultatet är en stabil hårnål som får polymeraset att stanna så snart det börjar transkribera en region rik på A–T-nukleotider. Den kompletterande u-a-regionen i mRNA-transkriptet bildar endast en svag interaktion med mall-DNA. Detta, i kombination med det stallade polymeraset, inducerar tillräcklig instabilitet för kärnenzymet att bryta bort och befria det nya mRNA-transkriptet.

vid uppsägning är transkriptionsprocessen fullständig. Vid tidpunkten för uppsägning skulle det prokaryota transkriptet redan ha använts för att påbörja syntes av många kopior av det kodade proteinet eftersom dessa processer kan inträffa samtidigt. Föreningen av transkription, översättning och till och med mRNA-nedbrytning är möjlig eftersom alla dessa processer förekommer i samma 5′ till 3′ – riktning, och eftersom det inte finns någon membranformig avdelning i den prokaryota cellen (Figur 3). Däremot utesluter närvaron av en kärna i eukaryota celler samtidig transkription och översättning.

Figur 3. Flera polymeraser kan transkribera en enda bakteriegen medan många ribosomer samtidigt översätter mRNA-transkripten till polypeptider. På detta sätt kan ett specifikt protein snabbt nå en hög koncentration i bakteriecellen.

Bidra!

förbättra denna sidalär dig mer