МЕТАБОЛИЗМ РНК ДНК-зависимый синтез РНК транскрипция

МЕТАБОЛИЗМ РНК • ДНК-зависимый синтез РНК – транскрипция • Ферментативный аппарат транскрипции – ДНК-зависимая РНК-полимераза • Этапы транскрипции: инициация, элонгация, терминация • Процессинг РНК • Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции

ДНК 1. Матричный процесс 2. Образуются Уотсон-Криковские пары A T G C ││ ││ │││ U A C G РНК-продукт не остается комплементарно связанным с матрицей; по окончании синтеза двойная спираль восстанавливается; одноцепочечная РНК высвобождается; синтезированные РНК – копии ограниченных Участков ДНК

Образование фосфодиэфирной связи: Растущая цепь РНК OH (NMP)n + NTP (NMP)n+1 + PPi РНК-полимераза OH U UTP OH РНК-полимераза

ПРОДУКТЫ ТРАНСКРИПЦИИ ПРОКАРИОТ • Матричные РНК (м. РНК) – короткоживущие посредники в процессе переноса информации от ДНК к белку • Рибосомные РНК (р. РНК) – компонент рибосом и рибонуклеопротеиновых частиц • Транспортные РНК (т. РНК) – доставка аминокислот к рибосомам

ПРОДУКТЫ ТРАНСКРИПЦИИ ЭУКАРИОТ • Гетероядерные РНК– предшественники м. РНК (m. RNA) • Рибосомные РНК (r. RNA) • Транспортные (t. RNA) • Малые ядерные (sn. RNA) – компоненты сплайсосомы и др. функции • Малые ядрышковые РНК (sno. RNA) – процессинг р. РНК и т. РНК • Микро. РНК (mi. RNA) – напр. , индукция и супрессия опухолей • Малые интерферирующие РНК (si. RNA), ассоциированные с повторами

Типы Относительное бактериальной содержание РНК % S Число нуклео-тидов р. РНК 80 23, 16, 5 3700, 1700 120 т. РНК 15 4 75 м. РНК 5 Гетерогенна

Субъединичный состав ДНК-зависимой РНКполимеразы E. coli 70

Субъединичная структура кора бактериальной РНК-полимеразы Обозначения: α – серый β’ – розовый β – голубой ω - белый Консервативные участки β и β’ - зеленый

Инициация транскрипции Не нужна затравка Синтез начинается с определенного нуклеотида (+1) Начало синтеза определяется промотором За узнавание промотора ответственна σ-субъединица Направление синтеза 5’→ 3’

Структура прокариотического промотора Консенсусные последовательности, связывающие РНК-полимеразу Точка начала транскрипции Кодирующая последовательность РНК-полимераза

Последовательности некоторых промоторов генов E. coli

РНК-полимераза Промотор Полимераза слабо связывается с промотором, формируя закрытый комплекс Полимераза связывается более плотно, ДНК расплетается в области -10, формируется открытый комплекс. Рибонуклеотид трифосфаты После начала синтеза РНК, как только полимераза минует промотор, σсубъединица диссоциирует

σ-факторы E. coli Семейства σфактор ов Узнаваемые промоторы Консенсусные последовательности -35 область -10 область σ 70 Большинство генов TTGACAT TATAAT σ 32 Гены, индуцируемые тепловым шоком TCTCNCCCTTGAA CCCCATNTA σ 28 Гены подвижности и хемотаксиса CTAAA CCGATAT σ 38 Гены стационарной фазы и ответа на стресс ? ? -24 область -12 область CTGGNA TTGCA σ 54 Гены азотного метаболизма и других функций

Кор РНК-полимеразы Элонгация Новая цепь РНК Рибонуклеозид трифосфаты Цепь ДНК-матрицы 50 – 100 н/с Двуцепочечная ДНК НАПРАВЛЕНИЕ ТРАНСКРИПЦИИ

Структура открытого комплекса

Кор бактериальной РНК-полимеразы в комплексе с ДНК и вновь синтезирующейся РНК Обозначения: α – белый β’ – розовый β – голубой ω – белый Консервативные участки β и β’ - зеленый Матричная цепь ДНК – красный Комплементарная – желтый РНК – оранжевый

Первичная структура: Вторичная структура: Терминирующая последовательность

Rho-независимая терминация транскрипции терминация

Rho-зависимая терминация транскрипции

Фолдинг РНК в процессе транскрипции

2006 г. Нобелевская премия по химии присуждена Роджеру Корнбергу (Roger Kornberg) за фундаментальное исследование механизма копирования клетками генетической информации (транскрипции) эукариот на на молекулярном уровне.

ДНК-зависимые РНК-полимеразы эукариот

Субъединичная структура эукариотической РНК -полимеразы II И

Элементы промотора РНК-полимеразы II

ОБРАЗОВАНИЕ ЗАКРЫТОГО КОМПЛЕКСА

Процессинг РНК: 1. Процессинг р. РНК и т. РНК: выщепление под действием эндонуклеаз из высокомолекулярного предшественника (прокариоты, эукариоты) 2. Процессинг гя. РНК (только эукариоты): кэпирование Сплайсинг полиаденилирование редактирование

ПРОЦЕССИНГ пре-РНК ТРАНСКРИПТА У БАКТЕРИЙ Пре-РНК транскрипт (30 S) Метилирование 1 – РНКаза III 2 – РНКаза Р (рибозим) 3 – РНКаза Е Промежуточные продукты Зрелые РНК Расщепление

ПРОЦЕССИНГ пре-р. РНК ТРАНСКРИПТА У ПОЗВОНОЧНЫХ Пре-р. РНК транскрипт (45 S) Метилирование Метильные группы Расщепление: РНКазы, малые ядрышковые РНК Зрелые р. РНК 5 S р. РНК образуются отдельно