1 / 90

MOLEKULÁRIS BIOLÓGIA

MOLEKULÁRIS BIOLÓGIA. A TRANSZKRIPCIÓ. Recombination. Mutation/Repair. A GENETIKUS INFORMÁCIÓ ÁRAMLÁS IRÁNYA. A feltételezést, hogy az RNS intermedier a DNS és a fehérjék között az alábbiak támasztják alá : A DN S a sejtmagban található, a kromatin állományban

derron
Download Presentation

MOLEKULÁRIS BIOLÓGIA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. MOLEKULÁRIS BIOLÓGIA A TRANSZKRIPCIÓ

  2. Recombination Mutation/Repair A GENETIKUS INFORMÁCIÓ ÁRAMLÁS IRÁNYA

  3. A feltételezést, hogy az RNS intermedier a DNS és a fehérjék között az alábbiak támasztják alá: • A DNS a sejtmagban található, a kromatin állományban • Az RNS a sejtmagban szintetizálódik. • Az RNS a fehérjeszintézis helyére a citoplazmába transzferálódik. • Az RNS mennyisége arányos a sejtfehérjék mennyiségével.

  4. AZ RNS MOLEKULÁKAT HÁROM FŐ CSOPORTBA SOROLHATJUK 1)1rRNS (riboszómális) Nagy, hosszú molekulák A riboszómák strukturális és funkcionális komponensei Sok van belőlük mRNS (messenger) Általában rövid molekulák Fehérjéket kódolnak Sokféle, mennyiségük kevés tRNS (transzfer) és más rövid RNS-ek Kis méretüek Fontos fiziológiás szerepek

  5. A mRNS szintézise feltételezi egy specifikus enzim meglétét 1959-ben Samuel Weiss és mtsi. patkány májból izoláltak egy enzimet a DNS-től függő RNS polimerázt, mely enzim RNS-t tudott szintetizálni. Ehhez kellett: Kettős szálú DNS templát NTP-k Ehhez nem kellett: Primer a szintézis iniciálásához

  6. A DNS-től FÜGGŐ RNS POLIMERÁZOK FAJTÁI • PROKARIÓTÁKBAN(egyszerű rendszer) • - Mindhárom RNS fajtát ugyanaz az enzim szintetizálja (RNSP rövidítve) • EUKARIÓTÁKBAN (komplex rendszer) • Minden RNS fajtát más RNSP enzim szintetizál. • RNSP I – rRNS-ek • RNSP II – mRNA-ek és más kis RNS-ek • RNSP III – tRNS-ek & kis riboszómális RNS-ek

  7. AZONOSSÁGOK ÉS KÜLÖNBSÉGEK A DNSÉS RNS KÖZÖTT

  8. Transzkripció/Transzláció Prokariótákban és Eukariótákban

  9. A TRANSZKRIPCIÓ IRÁNYA

  10. Átfedő gének

  11. DNA strand RNA strand Subsequent hydrolysis of PPi drives the reaction forward OH OH Az RNS SZINTÉZIS 5’ -- 3’ IRÁNYBAN HALAD AZ RNS-nek polaritása van (5’ foszfát, 3’ hidroxyl)

  12. Néhány nomenklaturakonvenció (szenz szál) (kódoló szál) RNAP (anti-szenz szál) (nem kódoló szál)

  13. Transzkripció iniciációs helye +1 Transzkripció iránya 5’ 3’ 3’ 5’ -5 -1 -2 -3 -4 +2 +3 +4 +5 +6 Templát szál Más fontos nevezéktani szabály “Upstream” “Downstream” Nincs“nulla”pozíció

  14. BAKTERIÁLIS (PROKARIÓTA) TRANSZKRIPCIÓ Promoterek -DNS szekvenciák melyek az RNSP-t egy gén kezdeti szekvenciájához irányítják Terminátor szekvenciák -Olyan DNS szekvenciák, ahol befejeződik az RNS szintézise és az RNSP leválik a DNS-ről RNS POLIMERÁZ (RNSP) A szintetikus reakció 1) Iniciáció. 2) Elongáció. 3) Termináció.

  15. FEHÉRJE – DNS KÖLCSÖNHATÁSOK

  16. PROMOTER KERESÉS - Olyan DNS szekvenciamely az RNSP-t egy gén elejéhez irányítja.

  17. Az RNSP a -40 to +20 régióban kötődik a DNS-hez A nem-templát szál szekvenciáját mutatjuk -10 region TTGACA…16-19 bp... TATAAT “-35” spacer “-10”

  18. A PROMÓTER RÉGIÓ JELLEMZŐI • A promóter régió tipikusan 40 bp hosszú szakasz, a transzkripciós start hely 5'-oldalán. • Több konszenzusos szekvencia elemet tartalmaz : • -A"-35 regió",konszenzusos TTGACA szekvenciával • -A Pribnow box -10 körül, TATAAT – szekvenciával, ahol könnyű a két DNS szál szétválasztása. • -A spacer szakasz, mely 16-19 bázis hosszú és • mérete és nem szekvenciája a fontos

  19. Az RNS Polimeráz több alegységes, több funkciót ellátó enzim • A DNS szkennelése, a promoter • felismerése • -Kötődés a promoterhez • -Transzkripció iniciálás • -Az RNS szál meghosszabbítása • -A transzkripció terminálása • -A traszkripcó sebességének • meghatározása, aktivátorok és • represszorok segítségével

  20. A prokarióta RNS polimeráz • A „core enzim” 2 , 1 , 1 ’ felépítésü, (tud transzkribálni, de nem képes a promoterek felismerésére). • faktor felismeri a promoter szekvenciákata DNS-en; a' kötődik a DNS-hez; amegköti a NTP-ketés felismeri afaktort. • Az E.coli, RNS polimeráz egy 465 kD tömegükomplex, 2 , 1 , 1 ', 1 felépítéssel (holoenzim). • A alegységszükséges az enzim struktúra kialakításához és a szabályozó fehérjékkel való kölcsönhatásokhoz.

  21. a a2 a2b a2bb’ = core enzyme aI aII b b’ s70 s32 s60 vegetativ (principal s) Hő sokk (for emergencies) nitrogén éhezés (for emergencies) Az RNSP alegységekből való összeállása CORE ENZIM Szekvencia független, nem specifikus iniciáció + SIGMA ALEGYSÉG kicserélhető, promoter felismerő

  22. aI aII RNSP HOLOENZIM -s70 Promoter-specifikus transzkripció iniciálás b b’ s70 • Holoenzimben: • ' DNS-t köt •  NTP-ket köt •  and  ' együtt alkotja az aktiv helyet • alegység az enzim összeállásáért felelős, DNS-t köt • és a szabályozó fehérjékkel is kapcsolódik • s promoter szekvenciák felismerése a DNS-en

  23. RNSP kötődik -40 től +20-ig Zárt komplex RNSP kiteker -10 től +2-ig Nyitott komplex 100 uM ATP vagy GTP Első NTP 10 uM purin [NTP elég] Következő NTPk Ha az RNSlánc 6-10 NTP hosszú Sigma disszociál A promoter felismerése és az ahhoz kötődés

  24. Az RNS lánc elongációja A core polimeráz végzi szigma faktor nélkül A polimeráz specificitása -1 hiba 10000 bázisra Nincs hibajavítás, de sok kópia készül egy génről Az elongáció sebessége 20-50 bázis per sec– lassabb a GC gazdag helyeken Topoizomerázok feloldják a kialakuló topológiai feszültségeket

  25. A transzkripciós buborék 17 bázis hosszú, az RNS/DNS hibrid 8 bázispár hosszú Berg et al. (2002) Biochemistry, 5th ed.

  26. RNS lánc termináció • KÉT MECHANIZMUS • Rho fehérje faktor függő • RNS lánc termináció • A rho faktor egy ATP függő helikáz, mely az RNS transzkriptumon csúszik a buborékig, majd ott a két szálat szétcsavarja és felszabadítja az RNS láncot.

  27. Rho-FÜGGŐ TRANSZKRIPCIÓ TERMINÁCIÓ G/C–gazdagszakasz RNSP lelassul Rho eléri a buborékot Az elongációs komplex szétesik

  28. RNS lánc termináció • KÉT MECHANIZMUS • 2. Rho fehérje faktor független • Terminációs hely a DNS-en • -- invertált ismétlődés, mely gazdag GC- • ben és mely hajtűkanyar szerkezetet • képez • -- 6-8 A szekvencia a DNS-en, melyek U • bázisokat kódolnak a transzkriptumban

  29. Rho-Független Transzkripció Termináció ( DNS szekvencia függő, fehérje független ) Hajtű kanyar szerkezet

  30. Rho-független transzkripció termináció • RNSP lelassul a terminációshelynél. • A hajtű szerkezet kialakul és gátolja az enzim és a transzkriptum közötti kölcsönhatásokat • Az U-ban gazdag RNS disszociál a templátról. • A komplex szétesik.

  31. FEHÉRJÉK Adaptív “indukálható” Csak igény esetén szintetizált Pl. laktóz metabolizáló enzimek Csak akkor szintetizáltak ha más szénforrás nincs Glukóz jelenlétében nem termelődik Konstitutív Folyamatosan expresszált “housekeeping” Pl. glukóz metabolizáló enzimek A glukóz a preferált szénforrás a baktériumokban

  32. s70 A Transzkripció szabályozása 1. Alternativ szigma faktorhasználat: génkészleteket regulál vegetative (principal ) +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

  33. A transzkripció szabályozása 2. Pozitívreguláció (aktiválás):egy pozitiv szabályozó faktor (aktivátor) effektívebbé teszi az RNSP asszociációját és azt, hogy transzkripciót iniciáljon egy gyenge promóterről. RNAP Activator -35 -10 +1 Activator binding site Példa: CAP

  34. A transzkripció szabályozása 3. Negatív reguláció (represszió): a negatív szabályozó faktor (represszor) meggátolja az RNSP-t, hogy kötődjönés transzkripciót iniciáljonegy erős promoterről. RNAP Repressor -35 -10 Operator példa: lac REPRESSOR

  35. promoter Struktur gének RNS transzkriptumfedi az összes gént az operonban = “policisztronos RNS” Operátor Egy tipikus operon felépítése Egy promoter szabályozásával három gén koordinált expressziója valósul meg.

  36. Az E. coli lactóz operon szabályozása b-galaktozidáz LAKTÓZ GLUKÓZ+ GALAKTÓZ • promoter: CAP és RNSPkötés • operator: lac represszor kőtés promoter - operator lac Z lac I P O lac Y lac A lac represszor b-galaktozidáz permeáz acetiláz

  37. A laktóz operon – NEGATÍV KONTROLL promoter - operator lac I P O lac Z lac Y lac A lac represszor Arepresszor tetramer az operátor régióhoz kötődik és megakadályozza az RNSP promoterhez kapcsolódását lac I P lac Z lac Y lac A NINCS TRANSCRIPCIÓ RNA pol

  38. Anegatív kontroll felfüggesztése – az indukálószerhatása a lac operonra • ha a laktóz elérhető lesz, a sejt felveszi • allolaktóz keletkezik részleges hidrolízis során • egy allolaktóz kötődik minden egyes represszor alegységhez • a represszor konformáció változást szenved • csökken a represszor affinitása az operátorhoz, leválik allolactose lac I P lac Z lac Y lac A lac I P lac Z lac Y lac A NINCS TRANSZKRIPCIÓ

  39. Az allolaktózt kötő represszor ledisszociál A negatív reguláció felfüggesztése ellenére lac I P O lac Z lac Y lac A NINCS TRANSZKRIPCIÓ RNS pol • RNSP nem képes stabil komplexet képezni, pozitív reguláció híján

  40. A lac represszor DNS (M-1) kötő affinitása DNSRepresszorRepresszor + Indukáló lac operátor 2 X 1013 2 X 1010 aspecifikus DNS2 X 1062 X 106 _______________________________________________________________ Specificity 107 104 ________________________________________________________________

  41. A laktóz operon szabályozása- POZITÍV KONTROLL • ha laktóz és glukóz egyszerre van jelen, a sejt nem metabolizálja a laktózt • energianyerés céljából • glukóz hiányában, laktóz jelenlétében előnyös a laktóz felhasználása • energianyerés céljából • glukóz hiányában a sejtek ciklikus AMP-t (cAMP) szintetizálnak • cAMP pozitív regulátora a lac operonnak • cAMP asszociál a dimer cAMP kötőfehérjéhez (CAP) • A cAMP kötés megnöveli a CAP affinitását a promoterhez • ami elősegití az RNSP promoterhez való kötödését active CAP cAMP inactive CAP + lac I P O lac Z lac Y lac A

  42. RNS pol Alac operon transzkripciójának aktiválása lac I lac Z lac Y lac A lac represszor TRANSZKRIPCIÓés kapcsolt TRANSZLÁCIÓ b-galaktozidáz permeáz acetiláz inactive represszor

  43. Glukóz és laktóz kombinált hatása a lac operon működésére

  44. E. Coli rRNS transzkripciója és érése

  45. EUKARIÓTA RNS FAJTÁK riboszómális RNS (rRNS) 18S (kisalegység) 28S (nagyalegység) 5.8S (nagyalegység) 5S (nagyalegység) transzfer RNS (tRNS) messenger RNS (mRNS) heterogén nukleáris RNS (hnRNS) kis magi RNS (snRNS) U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7, U8, U9, U10... kis citoplazmatikus RNS (scRNS) 7SL RNS

  46. Berg et al. (2002) Biochemistry, 5th ed. Amanita phalloides

  47. Eukarióta RNSP II promóterének felépítése • Y = pirimidin nt, N = akármilyen nt • Az eukarióta Pol II promoteresokkal komplikáltabb, összetettebb mint azE. coli promoterei.

  48. A nem kódoló szekvenciák demonstrálása a csirke ovalbumin génben, DNS-RNs hibridizálással.

More Related