2 2 3 Экспрессия генов Экпрессия генов

2. 2. 3. Экспрессия генов

Экпрессия генов ДНК м. РНК р. РНК т. РНК Белок

Этапы экспрессии генов I класса ДНК P +1 18 S 5, 8 S 28 S T Транскрипция Про-р. РНК Процессинг 18 S 5, 8 S 28 S р. РНК Образование RNP 40 S и 60 S 18 S + 33 белка = 40 S 28 S + 5, 8 S + 5 S + 49 белка = 60 S

Этапы экспрессии генов II класса ДНК P E I I E T Транскрипция Про-м. РНК E Процессинг 7 Me. Gppp AAAAAAA . . Перенос RNP в цитоплазму 7 Me. Gppp Белок Трансляция AAAAAAA . . Конформация белка

Этапы экспрессии генов III класса (т. РНК) +1 T ДНК A Про-т. РНК B Транскрипция Процессинг т. РНК Перенос т. РНК в цитоплазму Аминоацил-т. РНК Образование аминоацил-т. РНК

Транскрипция. Процессинг РНК у эукариот

Транскрипция – это молекулярный процесс копирования генетической информации с ДНК на РНК. 5’-ATTGCATGATTACCATGTA-3’ Кодогенная цепь (нетранскрибируемая) 3’-TAACGTACTAATGGTACAT-5’ Некодогенная (транскрибируемая) Транскрипция (РНК-полимераза) 5’-AUUGCAUGAUUACCAUGUA-3’ ARN *** Принципы транскрипции: ! Матричный синтез ! Комплементарный принцип ! Антипаралельный процесс ! Однонаправленная реакция

Аппарат транскрипции I. Последовательности ДНК a) кодифицирующие a) транскрибируемые a) транслируемые b) регуляторные b) нетранскрибируемые b) нетранслируемые c) модуляторные II. Ферменты РНК-полимераза III Mg++, Ca++ Mn++ III. Единицы полимеризации ATP, GTP, CTP, UTP IV. Факторы транскрипции: a) ОБЩИЕ для определенного класса генов гены кл. III UBF TF II D (TBP) TF III A SL 1 TF II A TF III C TF II B TF IIIB TF II F; E; H b) СПЕЦИФИЧЕСКИЕ транскрибируемого гена

Этапы экспрессии структурных генов (II-го класса) у эукариот Этапы Транскрипция ДНК Процессинг м. РНК Ответственные факторы РНК-полимераза II + TF II D, A, B. . Гуанилат-трансфераза Транспорт м. РНК Эндонуклеаза Поли. A-синтетаза Сплайсеосома U 1 -6 Трансферные белки Медиаторы – лиганд (поли. A) + рецептор (пр. пор) Трансляция м. РНК – генетический код a) CAP-ирование b) Полиаденилирование c) Splicing Созревание белка т. РНК Рибосомы Трансферазы Капероны Продукт Пре-м. РНК Место реализации Ядро м. РНК Ядро RNP Я Ц (инфоросома) Полипептид Цитоплазма Биологически Цитоплазма активный белок

ТРАНСКРИПЦИЯ СТРУКТУРНЫХ ГЕНОВ (II-го класса) У ЭУКАРИОТ 1. Инициация - образование комплекса инициации транскрипции - идентификация +1 и направления транскрипции - образование открытого комплекса - идентификация матрицы (некодогенная цепь) 2. Элонгация - скольжение РНК-полимеразы II по матрице ДНК в направлении 3’-5’ - синтез РНК в направлении 5’- 3’ 3. Терминация - узнавание участка терминатора - замедление РНК-полимеразы - диссоциация комплекса РНК-полимераза – ДНК - РНК

Инициация транскрипции генов класа II -40 -30 -20 -10 +1 +10 +20 +30 TAFs ARN-Polimeraza II TFIID TFIIF TFIIA TFIIB TFIIE

Терминация транскрипции

Процессинг м. РНК у эукариот pro. ARNm E I E I E T CAP-are 7 Me. Gppp Poliadenilare 7 Me. Gppp ARNm 7 Me. Gppp . . AAAAAA Splicing. . AAAAAA

CAP-ирование м. РНК * Приссоеденение GTP metilat (7 Me. GTP), с помощью гуанилаттрансферазы за счет 5’ppp 5’ связей CAP: * Стабилизирует 5’ конец м. РНК * Представляет сайт узнавания м. РНК для рибосом

Полиаденилирование

Сплайсинг

Типы сплайсинга ь Конститутивный – все интроны удаляются, а экзоны сшиваются в той же последовательности. ь Альтернативный – интроны удаляются, а экзоны соединяются выборочно. ь Транс-сплайсинг – из нескольких пре-м. РНК образуется одна зрелая м. РНК (у трепаносом, нематод).

Типы сплайсинга м. РНК

Электронограмма процесса транскрипции генов класса I в ядрышке

Строение оперона (транскриационной единицы у прокариот) Промотор 5’ P Оператор O Терминатор 1 2 3 T 3’ Структурные гены РНК-полимераза 5’ P O 1 Репрессор 5’ P O 1 Индуктор

Трансляция

Трансляция – это молекулярный процесс расшифровки полинуклеотидной последовательности м. РНК и синтеза полипептидных цепей при помощи рибосом и т. РНК 5’-AUGCAAUUUGCAACGUGAAUU-3’ м. РНК Трансляция (т. РНК) Met - Gln - Phe - Ala - Thr Полипептид

Принципы трансляции • Расшифровка генетического кода в направлении 5’ – 3’ • AUG – кодон инициации • UAG или UGA или UAA – кодоны STOP • Осуществляется т. РНК по принципу комплементарности • Синтез полипептида в направлении NH 2 – COOH • Происходит в рибосомах

Аппарат трансляции: м. РНК – матрица для синтеза полипептида т. РНК – перевод генетического кода и транспорт аминокислот Рибосомы – место трансляции Аминокислоты – мономеры синтеза Аминоацил-т. РНК-синтетазы – активаторы т. РНК Белковые факторы трансляции ATP, GTP – источник энергии - кофакторы ферментов Mg++, Ca++

Матричная РНК CAP Лидерная последовательность Транслируемая последовательность Нетранслируемая последовательность 3’ Участок Poli(A)

1 2 3 4 STOP G 5’ppp 5’AUCCAAUGUUGCAACGUUGAAUUCGAAAAAA-3’ Трансляция (т. РНК) Met – Leu – Gln – Arg 1 UAC Met 2 AAC Leu 3 полипептид 4 GUU Gln GCA Arg

т. РНК

Рибосомы

Аминокислота Пептидная связь

Активация т. РНК + аминокислота Аминоацил-т. РНК-синтетаза Аминоацил-т. РНК

Этапы трансляции Инициация: образование комплекса инициации т. РНКMet+м. РНК+40 S+60 S Элонгация: удлинение полипептида Терминация: кодон STOP + диссоциация аппарата трансляции

Процессинг (созревание) белка 1. Конформация – приобретение функциональной конфигурации 2. Объединение полипептидов и образование четвертичной структуры 3. Качественные изменения полипептида: - обратимые (ацетелирование, фосфорилирование); - постоянные (гликозилирование, добавление липидов, расщепление) 4. Взаимодествие с кофакторами (Fe++, Zn++. . . )

Вопросы? !