Transkripsi adalah sintesis RNA pada cetakan DNA. Pada prokariota, sintesis ketiga jenis RNA dikatalisis oleh satu kompleks protein kompleks - RNA polimerase.
Sintesis mRNA dimulai dengan deteksi oleh RNA polimerase dari daerah khusus dalam molekul DNA, yang menunjukkan tempat awal transkripsi - promotor. Setelah menempel pada promotor, RNA polimerase melepaskan putaran heliks DNA yang berdekatan. Dua untai DNA menyimpang pada titik ini, dan pada salah satunya enzim mensintesis mRNA. Perakitan ribonukleotida menjadi rantai terjadi sesuai dengan komplementaritasnya dengan nukleotida DNA, serta antiparalel dengan rantai DNA templat. RNA polimerase mampu merakit polinukleotida hanya dari ujung 5 "ke ujung 3"; hanya satu dari dua untai DNA yang dapat berfungsi sebagai cetakan untuk transkripsi, yaitu yang menghadap enzim dengan ujung 3 "(3 " → 5 ") Rantai ini disebut kodogenik.
Terminator- ini adalah situs di mana pertumbuhan lebih lanjut dari rantai RNA berhenti dan dilepaskan dari matriks DNA. RNA polimerase juga dipisahkan dari DNA, yang membangun kembali struktur untai gandanya.
Fragmen molekul DNA, termasuk promotor, urutan yang ditranskripsi dan terminator, membentuk unit transkripsi - transkripton.
Regulasi operon (yaitu, regulasi pada tingkat transkripsi) adalah mekanisme utama untuk mengatur aktivitas gen pada prokariota dan bakteriofag.
operon - sepotong materi genetik, yang transkripsinya dilakukan per satu molekul mRNA di bawah kendali protein penekan.
Operon terdiri dari gen struktural terkait erat yang mengkodekan protein (enzim) yang melakukan langkah-langkah berurutan dalam biosintesis metabolit. Setiap operon berisi: promotor, operator, dan terminator.
Operator- urutan nukleotida yang menghubungkan protein penekan dan regulasi negatif transkripsi berdekatan gen... Operator berada di antara promotor dan gen struktural. Ini dapat dikaitkan dengan protein khusus - penekan, yang mencegah RNA polimerase bergerak di sepanjang rantai DNA dan mengganggu sintesis enzim. Dengan demikian, gen dapat dihidupkan dan dimatikan tergantung pada keberadaan protein represor yang sesuai di dalam sel.
penekan- protein pengatur yang menekan transkripsi gen operon yang diatur olehnya sebagai akibat dari pengikatan ke operator (situs pengaturan operon). Ini mengarah pada penghentian sintesis mRNA yang sesuai dan, oleh karena itu, enzim yang dikodekan oleh operon. Represor disintesis di bawah kendali gen regulator dalam jumlah 10 sampai 20 molekul per sel dalam bentuk aktif, yaitu mampu langsung mengikat operator, atau bentuk tidak aktif. Pembentukan represor aktif adalah karakteristik enzim yang dapat diinduksi, sintesisnya dimulai hanya ketika zat bermolekul rendah spesifik - penginduksi memasuki sel ... induktor- molekul efektor kecil yang mengikat protein pengatur, atau faktor fisik (cahaya, suhu) yang merangsang ekspresi gen yang tidak aktif.
kompleks transkripsi.Seringkali urutan ini diakhiri dengan rantai nukleotida timin (dalam transkrip - uridin), yang didahului oleh daerah yang mengandung urutan internal yang saling melengkapi dalam orientasi yang berlawanan (struktur jepit rambut). Area jepit rambut diperkaya dengan uap GC, memberikan struktur ini lebih stabil.
Bakteri memiliki dua jenis terminator:
- terminator -independen di mana pembentukan loop batang ( struktur sekunder RNA) di dalam RNA yang disintesis menghancurkan kompleks RNA - DNA - RNA polimerase.
- Terminator bergantung , yang memerlukan aksi faktor spesifisitas , suatu kompleks protein dengan aktivitas helikase, untuk menghentikan sintesis RNA.
Tulis ulasan tentang "Terminator (DNA)"
Catatan (edit)
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kutipan dari Terminator (DNA)
Anna Pavlovna merenung.- Pernahkah Anda berpikir untuk menikahi anak Anda yang hilang, Anatole? Mereka berkata, katanya, bahwa gadis-gadis tua adalah ont la manie des Marieiages. [mereka memiliki mania untuk menikah.] Saya masih tidak merasakan kelemahan ini di belakang saya, tetapi saya memiliki satu pribadi mungil [orang kecil] yang sangat tidak senang dengan ayahnya, une parente a nous, une princesse [kerabat kami, putri ] Bolkonskaya. - Pangeran Vasily tidak menjawab, meskipun dengan kecepatan berpikir dan ingatan yang khas dari orang-orang sekuler, dia menunjukkan dengan gerakan kepalanya bahwa dia telah mempertimbangkan informasi ini.
"Tidak, tahukah Anda bahwa Anatole ini menghabiskan biaya saya 40.000 per tahun," katanya, tampaknya tidak dapat menahan pikiran sedihnya. Dia berhenti.
- Apa yang akan terjadi dalam lima tahun jika terus seperti ini? Voila l "avantage d" etre pere. [Inilah keuntungan menjadi seorang ayah.] Apakah dia kaya, putrimu?
- Ayah sangat kaya dan pelit. Dia tinggal di desa. Anda tahu, pangeran Bolkonsky yang terkenal ini, diberhentikan pada masa pemerintahan mendiang kaisar dan dijuluki raja Prusia. Dia sangat orang pintar tapi aneh dan berat. La pauvre petite est malheureuse, comme les pierres. [Yang malang tidak bahagia seperti batu.] Dia memiliki saudara laki-laki, itulah yang baru-baru ini dia nikahi dengan Lise Meinen, ajudan Kutuzov. Dia akan bersamaku hari ini.
RNA -polimerase adalah enzim yang mensintesis molekul RNA. Dalam arti sempit, RNA polimerase biasanya disebut DNA-dependent RNA polimerase yang mensintesis molekul RNA pada matriks DNA, yaitu, mereka melakukan transkripsi. Enzim dari kelas RNA polimerase sangat penting untuk fungsi sel, oleh karena itu mereka ditemukan di semua organisme dan di banyak virus. Secara kimia, RNA polimerase adalah nukleotidil transferase yang mempolimerisasi ribonukleotida pada ujung 3 "rantai RNA.
Promotor adalah urutan nukleotida DNA yang dikenali oleh RNA polimerase sebagai landasan peluncuran untuk memulai transkripsi spesifik atau bermakna. Pada prokariota, promotor mencakup sejumlah motif yang penting untuk dikenali oleh RNA polimerase, khususnya yang disebut urutan -10 dan -35. Promotornya asimetris, yang memungkinkan RNA polimerase untuk memulai transkripsi di arah yang benar dan menunjukkan mana dari dua untai DNA yang akan berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis RNA.
Wilayah promotor dalam operon mungkin tumpang tindih sebagian atau tidak sama sekali dengan wilayah operator cistron (gen).
Promotor di mana daerah pengkodean RNA DNA berada memainkan peran yang menentukan dalam intensitas ekspresi gen ini di setiap jenis sel tertentu. Aktivasi promotor ditentukan oleh adanya set faktor transkripsi sendiri di setiap jenis sel.
Terminator adalah urutan nukleotida DNA yang dikenali oleh RNA polimerase sebagai sinyal untuk menghentikan sintesis molekul RNA dan disosiasi kompleks transkripsi.
Seringkali urutan ini diakhiri dengan rantai nukleotida timin (dalam transkrip - uridin), yang didahului oleh daerah yang mengandung urutan internal yang saling melengkapi dalam orientasi yang berlawanan (struktur jepit rambut). Area jepit rambut diperkaya dengan uap GC, memberikan struktur ini lebih stabil.
78. Perbedaan proses transkripsi pada sel yang berbeda. Mosaitas struktur gen. Sintesis RNA heteronuklear, transformasinya menjadi RNA messenger. Penyambungan. Pengolahan.
Beberapa virus (seperti HIV, yang menyebabkan AIDS) memiliki kemampuan untuk mentranskripsi RNA menjadi DNA. HIV memiliki genom RNA yang tertanam dalam DNA. Akibatnya, DNA virus dapat digabungkan dengan genom sel inang. Enzim utama yang bertanggung jawab untuk sintesis DNA dari RNA disebut reverse transcriptase. Salah satu fungsi reverse transcriptase adalah membuat DNA komplementer (cDNA) dari genom virus. Enzim terkait ribonuklease H memotong RNA, sedangkan reverse transcriptase mensintesis cDNA dari heliks ganda DNA. cDNA diintegrasikan ke dalam genom sel inang menggunakan integrase. Hasilnya adalah sintesis protein virus oleh sel inang, yang membentuk virus baru. Dalam kasus HIV, apoptosis (kematian sel) limfosit T juga diprogram. Dalam kasus lain, sel mungkin tetap menjadi agen penyebaran virus.
Beberapa sel eukariotik mengandung enzim telomerase, yang juga menunjukkan aktivitas transkripsi terbalik. Dengan bantuannya, urutan berulang dalam DNA disintesis. Telomerase sering diaktifkan dalam sel kanker untuk menduplikasi genom tanpa henti tanpa kehilangan urutan DNA pengkode protein.
Ciri khas struktur banyak gen eukariotik adalah struktur mosaik (diskontinuitas) struktur bagian semantik gen.
Perbedaan ini disebabkan oleh pergantian daerah semantik yang membawa informasi tentang urutan asam amino dalam protein - ekson, dan daerah urutan non-coding, yang jauh lebih panjang daripada ekson - intron. Akibatnya, panjang total gen ternyata lebih dari yang diharapkan, sekitar 5-7 kali lipat.
Di awal gen (hingga bagian semantiknya) ada situs yang memastikan regulasi gen yang benar. Mereka dibagi menjadi dua kelompok: nonspesifik (sama untuk semua gen) dan spesifik (karakteristik hanya untuk gen tertentu). Situs regulasi nonspesifik pada eukariota disebut "TATA-BOX". Mereka bergantian timin dan adenin. Wilayah ini terletak 30 nukleotida di sebelah kiri awal pembacaan gen. Ditemukan bahwa RNA polimerase begitu melekat pada DNA sehingga bagian pengenalannya menutup TATA-BOX, dan pusat aktif RNA polimerase berada di atas nukleotida yang terbaca pertama. Ini diikuti oleh wilayah promotor yang terdiri dari situs pengenalan, situs pengikatan, dan situs inisiasi (A atau D) transkripsi. Kombinasi nukleotida dalam promotor sedemikian rupa sehingga jika kerangka pembacaan diatur secara tidak benar, maka karakteristik urutan kodon stop diperoleh, dan transkripsi dihentikan. Situs promotor diikuti oleh palindrom ("flip"), atau pengulangan terbalik. Ini adalah urutan DNA untai ganda yang membaca sama di kedua arah ("Cossack" - dari kanan ke kiri dan kiri ke kanan membaca sama). Urutan ini kadang-kadang disebut sebagai "daerah simetri ganda", di mana sumbu simetri adalah titik pusat di mana urutannya tetap sama. Sebuah properti penting dari palindrom adalah kemampuan untuk membentuk jepit rambut di RNA atau struktur silang dalam DNA. Jika kerangka pembacaan tidak diatur dengan benar, maka palindrom DNA berubah menjadi "salib", yang membuat enzim tidak mungkin berkembang lebih lanjut. Terkadang palindrom dapat ditemukan di ujung gen setelah bagian semantiknya dan juga, membentuk "salib", akan menghentikan sintesis mRNA. Bagian semantik dari gen, seperti yang telah kita tulis di atas, terdiri dari urutan intron-ekson bergantian. Bagian struktural gen mengandung promotor dan palindrom.
Baru-baru ini, inklusi regulasi gen spesifik - penambah - telah diisolasi. Mereka terletak di depan gen pada jarak ratusan dan ribuan pasangan nukleotida. Eukariota memiliki protein pengatur khusus yang mengenali penambah dan mengikatnya. Dengan demikian, gen diaktifkan. Genom dibentuk tidak hanya oleh inti, tetapi juga oleh gen sitoplasma. Dalam genom, gen memiliki fungsi yang berbeda. Tergantung pada fungsi yang dilakukan, gen dibagi menjadi gen wajib, mereka mengkodekan fungsi vital dalam sel dari semua jenis (kadang-kadang disebut gen " rumah tangga"), Gen struktural, gen pengatur, gen tanda baca. Sementara mRNA prokariota (bakteri dan archaea), dengan pengecualian langka, segera siap untuk diterjemahkan dan tidak memerlukan pemrosesan khusus, pra-mRNA eukariotik mengalami modifikasi intensif. Jadi, bersamaan dengan transkripsi, "pengeditan" (penyambungan) terjadi pada wilayah mRNA yang sudah disintesis. Dalam proses penyambungan, urutan pengkodean non-protein - intron dikeluarkan dari pra-mRNA, nukleotida (tutup) yang dimodifikasi khusus ditambahkan ke ujung molekul 5 ", dan beberapa adenin ditambahkan ke ujung 3", yang disebut ekor poliadenin. Cap dikenali oleh faktor inisiasi, protein yang bertanggung jawab untuk melekatkan ribosom pada mRNA; ekor poliadenin berikatan dengan protein khusus, PAB. Biasanya, perubahan pasca-transkripsi dalam mRNA eukariotik ini disebut sebagai "pemrosesan mRNA". Poliadenilasi diperlukan untuk pengangkutan sebagian besar mRNA ke dalam sitoplasma dan melindungi molekul mRNA dari degradasi yang cepat (meningkatkan waktu paruhnya). Molekul mRNA yang kehilangan situs poli-A (misalnya, virus) dengan cepat dihancurkan dalam sitoplasma sel eukariotik oleh ribonuklease.
Penyambungan (dari bahasa Inggris splice - penyambungan atau menempelkan ujung sesuatu) adalah proses memotong urutan nukleotida tertentu dari molekul RNA dan menggabungkan urutan yang disimpan dalam molekul "matang" selama pemrosesan RNA. Paling sering, proses ini terjadi selama pematangan messenger RNA (mRNA) pada eukariota, sedangkan melalui reaksi biokimia dengan partisipasi RNA dan protein dari daerah mRNA yang tidak mengkodekan protein (intron) dihilangkan dan daerah yang mengkode karena urutan asam amino (ekson) saling terhubung. Dengan demikian, pra-mRNA yang belum matang diubah menjadi mRNA yang matang, dari mana protein sel dibaca (diterjemahkan). Sebagian besar gen prokariotik yang mengkode protein tidak memiliki intron, sehingga penyambungan pra-mRNA jarang terjadi di dalamnya. Dalam perwakilan eukariota, bakteri, dan archaea, penyambungan RNA transportasi (tRNA) dan RNA noncoding lainnya juga ditemukan.
Pemrosesan RNA
Antara transkripsi dan translasi, molekul mRNA mengalami serangkaian perubahan berurutan yang memastikan pematangan matriks yang berfungsi untuk sintesis rantai polipeptida. Sebuah topi melekat pada ujung 5΄, dan ekor poli-A melekat pada ujung 3, yang meningkatkan umur mRNA. Dengan munculnya pemrosesan dalam sel eukariotik, menjadi mungkin untuk menggabungkan ekson gen untuk mendapatkan lebih banyak variasi protein yang dikodekan oleh urutan nukleotida DNA tunggal - penyambungan alternatif.
Gen individu dapat menjadi unit transkripsi pada prokariota, tetapi lebih sering mereka diatur ke dalam struktur yang disebut operon. Struktur operon termasuk gen struktural yang terletak satu demi satu, produk yang biasanya terlibat dalam air dan jalur metabolisme yang sama. Sebagai aturan, operon memiliki satu set elemen pengatur (gen pengatur, promotor, operator), yang memastikan koordinasi proses transkripsi gen dan sintesis protein yang sesuai.
Promotor adalah hamparan DNA yang bertanggung jawab untuk mengikat RNA polimerase. Dalam kasus prokariota, urutan paling penting untuk regulasi transkripsi adalah urutan yang ditunjuk "-35" dan "-10". Nukleotida yang terletak sebelum kodon inisiasi ("hulu") ditulis dengan tanda "-", dan dengan tanda "+" - semua nukleotida, mulai dari yang pertama di kodon inisiasi (titik awal). Arah di mana proses transkripsi bergerak disebut "hilir".
Urutan, ditunjuk "-35" (TTGACA), bertanggung jawab untuk pengenalan promotor oleh RNA polimerase, dan urutan "-10" (atau kotak Pribnov) adalah situs dari mana penguraian heliks ganda DNA dimulai. Kotak ini paling sering menyertakan pangkalan TATAAT. Urutan dasar seperti itu paling sering ditemukan pada promotor prokariotik; itu disebut konsensus. Kotak TATA berisi adenin dan timin, di antaranya hanya ada dua ikatan hidrogen, yang memfasilitasi pelepasan untaian DNA di wilayah promotor ini. Dalam kasus substitusi pasangan basa dalam urutan promotor yang ditunjukkan, efisiensi dan penentuan yang benar dari titik awal transkripsi dari mana enzim RNA polimerase memulai sintesis RNA terganggu. Seiring dengan promotor, prokariota memiliki situs regulasi lain: aktivator dan operator.
Operator - sepotong DNA yang mengikat protein represor, mencegah RNA polimerase memulai transkripsi.
Pada operon laktosa, sisi kiri promotor (aktivator) berikatan dengan protein aktivator katabolisme (LHC, atau CAP dalam terminologi bahasa Inggris, protein aktivator katabolit), dan sisi kanan berikatan dengan RNA polimerase. Protein LHC, berbeda dengan protein represor, memainkan peran positif dalam membantu RNA polimerase memulai transkripsi.
Mungkin berbagai pilihan interaksi situs pengatur dengan enzim dan protein pengatur, dan yang terakhir dengan molekul yang disebut penginduksi (efektor).
Informasi genetik yang dikodekan dalam DNA menggunakan 4 nukleotida (abjad empat huruf), dalam proses biosintesis protein, diterjemahkan ke dalam urutan asam amino protein (abjad dua puluh huruf) menggunakan molekul adaptor tRNA ("penerjemah"). Masing-masing dari 20 asam amino yang membentuk protein harus melekat pada tRNA-nya sendiri. Reaksi ini berlangsung di sitosol dan dikatalisis oleh dua puluh APCase (aminoasil-tRNA sintetase). Setiap enzim memiliki afinitas ganda: untuk asam amino "nya" dan untuk tRNA yang sesuai (satu atau lebih). Energi ATP digunakan untuk aktivasi.
Proses ini terdiri dari dua tahap di pusat aktif enzim. Pada tahap pertama, sebagai hasil dari interaksi asam amino dan ATP, aminoasiladenilat terbentuk, pada tahap kedua, residu aminoasil ditransfer ke tRNA yang sesuai.
1. Asam amino (R) + ATP + enzim (ER E?) R (aminoasil-adenilat) + FFN
2. ER (aminoasiladenilat) + tRNAR Aminoasil-tRNA + AMP + E?RAPCaseR
Persamaan ringkasan:
Asam amino (R) + tRNA R + ATP aminoasil-tRNA R + AMP + FFN
Ikatan eterik antara aminoasil dan tRNA berenergi tinggi, energi digunakan dalam sintesis ikatan peptida.
Apakah ini bagaimana semua asam amino teraktivasi yang diperlukan untuk biosintesis protein, dikombinasikan dengan adaptor yang sesuai, dibentuk dalam sitoplasma sel? berbagai aminoasil-tRNA (aa-tRNA).
Terminator (DNA)- Urutan nukleotida DNA dikenali oleh RNA polimerase sebagai sinyal untuk menghentikan sintesis molekul RNA dan disosiasi kompleks transkripsi.
gen promotor asam nukleat prokariotik
