טרנסקריפציה

1. טרנסקריפציה השלב הראשון בתהליך התבטאות הגנים = סינתזת מולקולת RNA

3. Some nomenclature conventions RNAP

4. RNA DNA

6. Similarities and Differences Between DNA and RNA RNA DNA • Similar strand structure • Can define a 5’ and 3’ end • 2’ hydroxyl in RNA: causes stability differences) • Uracil in RNA takes the place of Thymine in in DNA

8. מולקולת ה-RNA עוברת מבנה שניוני. CCA adding enzyme RNase P

9. מבנה שניוני של RNA Stem & loop

10. ההבדלים בין RNAל DNA • קבוצת OHבעמדה 2 של הריבוז (RNA) לעומת קבוצת Hבאותה עמדה ב- DNA. קבוצת ה-OHמשפיעה על יציבות הקשר הפוספודיאסטרי (קשר הפוספאט). • Uמחליף T. • בסיסים שעוברים מודיפיקציה • גדיל ה-RNAיוצר מבנה שיניוני בניגוד ל DNAהיוצר מבנה דו-גדילי בין שתי גדילי DNA - המבנה השיניוני של מולקולת ה RNAקובע את פעילות ה RNA.

12. RNA polymerase

13. Bacterial (Prokaryotic) Transcription • Promoters • - DNA sequences that guide RNAP to the beginning of a gene (transcription initiation site). • Terminators • - DNA sequences that specify then termination of RNA synthesis and release of RNAP from the DNA. • RNA Polymerase (RNAP) • - Enzyme for synthesis of RNA. • Reaction (ordered series of steps) • 1) Initiation. • 2) Elongation. • 3) Termination. רצף המכוון את רנא פולימראז תחילת הגן רצף הגורם לרנא פולימראז להפסיק את תרגום הגן

14. Transcription Initiation Site +1 Direction of transcription 5’ 3’ 3’ 5’ -5 -1 -2 -3 -4 +2 +3 +4 +5 +6 Template strand Other important nomenclature conventions “Upstream” “Downstream” There is no “zero”

15. Promoter sequences RNAP binds a region of DNA from -40 to +20 The sequence of the non-template strand is shown -10 region TTGACA…16-19 bp... TATAAT “-35” spacer “-10” לאורך ה"ספיסר" יש משמעות – ארוך או קצר יוצר פרומוטר חלש

18. Sigma factor

19. initiation RNAP bound -40 to +20 Closed complex formation RNAP unwinds from -10 to +2 Open complex formation Requires high purine [NTP] Binding of 1st NTP Requires lower purine [NTPs] Addition of next NTPs After RNA chain is 6-10 NTPs long Dissociation of sigma Finding and binding the promoter

20. RNA polymerase elongation ה"עין" כ-12 זיווגי בסיסים

21. mRNA Transcription רנא פולימראז מכניס שגיאה אחת ל-10000 נוקלאוטידים, אין לו מערכת לתיקון שגיאות טופואיזומראז לפני ואחרי רנא פולימראז TR7

22. DNA strand RNA strand Subsequent hydrolysis of PPi drives the reaction forward OH OH RNA Synthesis is in the 5’ to 3’ Direction RNA has polarity (5’ phosphate, 3’ hydroxyl)

23. Rho-Dependent Transcription Termination (depends on a protein AND a DNA sequence) G/C -rich site RNAP slows down Rho helicase catches up Elongating complex is disrupted

24. Rho-Independent Transcription Termination (depends on DNA sequence - NOT a protein factor) Stem-loop structure

25. Rho-independent transcription termination • RNAP pauses when it reaches a termination site. • The pause may give the hairpin structure time to fold • The fold disrupts important interactions between the RNAP and its RNA product • The U-rich RNA can dissociate from the template • The complex is now disrupted and elongation is terminated

26. RNA polymerase

27. Xmas tree – transcription

29. Prokaryotic genes פוליציסטרוני – יחודי לפרוקריוטיים בלבד. באוקריוטים mRNA אחד יוצר סוג אחד של חלבון

30. מדוע צריך לבקר את אופן התבטאות הגנים בחיידקים? • הסביבה בה החיידק נמצא משתנה. • היכולת של החיידק לשרוד בסביבה המשתנה מותנת ביכולתו להתאים את עצמו. • על החיידק לבטא את הגנים שלו על מנת לשרוד. • אבל להפעלת הגנים ליצור מולקולות רנא וחלבונים יש מחיר אנרגטי יקר. • לכן צריך להפעיל את הגנים כאשר זקוקים לתוצרים שלהם. • חלבונים (והגנים שלהם) המבוטאים כל הזמן נקראים "housekeeping", בעוד שחלבונים המבוטאים כתלות בסביבה נקראים "inducible".

31. s70 Ways to Regulate Transcription Alternate sigma factor usage: controls selective transcription of entire sets of genes vegetative (principal s) +1 (16-19 bp) (5-9 bp) A TTGACA TATAAT heat shock +1 s32 (13-15 bp) (5-9 bp) A CNCTTGA CCCATNT +1 nitrogen starvation s60 (6 bp) (5-9 bp) TTGCA A CTGGNA

32. אופרון – קבוצת גנים המקודדים לחלבונים מאותו מעגל מטבולי ומאורגנים בקבוצה המבוטאת יחד. Lac operon Lac II

33. טרנסקריפציה

35. Pre-mRNA

37. 5’UTR 3’UTR

38. בתאי כבד בעכבר

40. מיקום +1 רמה נמוכה (בזלית) יעילות ותדירות אינטרונים E S RE