1 / 94

Transcription

Transcription. Transcription. การถ่ายทอดข้อมูลพันธุกรรม (information) จาก double-stranded DNA โมเลกุลให้ไปอยู่ใน single-stranded RNA โมเลกุล หรือเป็น กระบวนการสร้างสำเนา (copy) RNA ของ gene หรือเรียกว่า RNA synthesis. Transcription

maxim
Download Presentation

Transcription

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. Transcription

  2. Transcription การถ่ายทอดข้อมูลพันธุกรรม (information) จาก double-stranded DNA โมเลกุลให้ไปอยู่ใน single-stranded RNA โมเลกุล หรือเป็น กระบวนการสร้างสำเนา (copy) RNA ของ gene หรือเรียกว่า RNA synthesis

  3. Transcription เป็น gene expression ระดับหนึ่ง โดยการถอดรหัส sequences ของ base pairs เฉพาะ ที่ เรียกว่า Gene (structural gene) ซึ่งอยู่ในรูปของ DNA ให้ไปอยู่ในรูปของ RNA หรือเท่ากับเป็นการถอดรหัสของ DNA information จากภาษา nucleotide เดิม คือ ภาษา DNA ให้อยู่ใน ภาษา RNA

  4. Link ระหว่าง Transcription & Translation

  5. 1. Factors ของ transcription2. Direction ของ transcription3. Mechanism ของ transcription4. Control ของ transcription ใน Prokaryotic cells5. Control ของ transcription ใน Eukaryotic cells6. Mechanism ของ RNA splicing7. Reverse transcription

  6. Factors สำคัญใน Transcription 1. DNA template เพียง 1 strand รียกว่า Template strand strand ตรงข้าม เรียกว่า Nontemplate strand RNA จะเหมือน nontemplate ยกเว้น Uแทน T กรณี mRNA จะเรียกว่า Sense strandซึ่ง base ตรงกับ nontemplate strand จึงใช้ลำดับ base ของ strand นี้ เขียนเป็นลำดับ base ของ gene Gene ใดๆบน DNA ที่จะถูก transcribed ต้องมี 3 ส่วนสำคัญตามลำดับคือ promoter…...structural gene…….terminator - Promoter เป็น sequence พิเศษบน DNA ก่อน start point ของ gene - Terminator sequence หยุด Tc.

  7. Template and Nontemplat strands

  8. 2. RNA polymerase เป็น holoenzyme ประกอบด้วย 2 components หลัก คือ - Sigma (s) factor สำหรับ start transcription - Core polymerase สำหรับ unwind DNA template และใส่ nucleotides เริ่ม และตลอด transcription มี 4 subunits คือ - 2 asubunits - 2 b subunits

  9. RNA polymerase ไม่สามารถทำหน้าที่ proofreading ความถูกต้องของ nucleotides ที่ใส่เข้าในกระบวนการ ซึ่งไม่วิกฤต เพราะRNA มีอายุสั้น มีจำนวนหลาย copies และสร้างใหม่ได้เร็ว

  10. 3. Promoter เป็น regulatory sequence บน DNA และเป็น signal สำหรับ initiation และเลือกว่า DNA strand ใดจะถูก transcribed Promoter เป็น binding site ของ RNA polymerase เมื่อ start transcription Transcription จะประสบผลสำเร็จหรือไม่ ขึ้นอยู่กับ promoter เป็นอย่างมาก

  11. 4. Terminator เป็น sequenceให้ signal หยุด transcription Terminator site เป็น inverted repeat sequence บนทั้ง DNA template และ RNA ที่สร้างได้ - บน DNA form เป็น Cruciform structure - บน RNA form เป็น Stem-loop structure ก่อน base ตัวสุดท้ายจะถูก transcribed

  12. เป็นที่จับของ protein พิเศษ เช่น rho (r) หรือNusA protein RNA polymerase จำ termination site ได้ ทำให้ RNA polymerase หลุดออก DNA template หยุด transcription

  13. Direction ของ Transcription ทิศทาง growth ของ RNA เป็น 5’ ---> 3’ โดย nucleotides โมเลกุลใหม่จะถูกนำไปต่อเข้าที่ 3’ ของ nucleotides ที่มีอยู่แล้ว ในขณะเดียวกัน RNA polymerase จะ unwind DNA ไปทาง upstream [nucleotide (-) ก่อน start point] แล้ว DNA template ที่ถูก unwind ไว้เดิมจะ rewind กลับคืน

  14. upstream start point downstream -1 +1 Direction of transcription

  15. Mechanism ของ Transcription 1. Initiation 2. Elongation 3. Termination

  16. Initiation ต้องการ Promoter และ RNA polymerase RNA polymerase จับ promoter บน DNA ซึ่งเป็น consensus sequences และ upstream (-) แล้วจัดให้ sfactor อยู่ตรงตำแหน่ง start point (+1) จากนั้น core-RNA polymerase ใส่ nucleotide ตัวแรกที่ start point เมื่อเริ่มได้แล้ว s factor จะ release ออกจาก promoter

  17. Initiation of transcriptionHoloenzyme จับที่ closed promoter แล้วแยกDNA ออกเป็น opened promoter พร้อมเคลื่อนที่ไปมาจน sigma factor อยู่ที่ start pointภายหลัง initiate แล้วsigma จะหลุดออก

  18. Elongation RNA polymerase จะนำ nucleotides โมเลกุลอื่นๆ เข้า ต่อที่ 3’ - OH free end ของ nucleotide มีก่อนแล้ว และ ต่อเข้าไปเรื่อยๆให้ได้ RNA สายยาวจาก 5’ ---> 3’ RNA ที่ synthesis ได้ใหม่คงทำ complementary อยู่กับ DNA template ส่วน RNA ช่วงที่ synthesis ได้ก่อนจะหลุดออกจาก template

  19. Elongation of transcriptionคงเหลือแต่ core enzyme ของ holoenzyme RNA polymerase ที่ทำหน้าที่สังเคราะห์ RNA ต่อไป

  20. Termination เมื่อ RNA polymerase ทำงานมาถึง terminator transcription จะหยุด Terminator มี 2 types คือ 1) Rho - dependent terminator 2) Rho - independent terminator Terminator ทั้ง 2 types เหมือนกันคือ มี inverted repeat sequence บน DNA และ RNA

  21. 1) Rho-dependent terminator Rho [ r ] เป็น hexamer protein ที่เหมือนกันทั้ง 6 copies Rho จับ และ เคลื่อนที่ไปบน RNA จนทันกับ RNA polymerase ที่ terminator ทำให้หยุด transcription โดยไม่ให้ RNA polymerase readthrough terminator

  22. 2) Rho-independent terminator หยุด transcription โดยไม่มี rho protein ที่ Termination site : บน DNA มี base A มาก บน RNA มี base U มาก หลัง stem-loop ทำให้ได้การจับของ A-U base pairs ไม่แข็งแรง จึง stable น้อย เป็นผลให้ RNA และ RNA polymerase หลุดออกจาก DNA หยุด transcription

  23. RNA Script RNA ที่ transcribed ได้ใหม่ซึ่งยาวกว่า gene ปกติ 1. 5’ leader segment ส่วน translation initiator 2. Gene หรือ Protein-coding sequence เริ่มที่ AUG ซึ่ง เป็น initiation codon ใน translation 3. 3’ trailer segment หรือ poly A สำหรับ-recognition และ stability ของ mRAN กับ ribosome

  24. Transcriptional Control in Prokaryotes

  25. Transcriptional Control in Prokaryotes 1. Binding RNA Polymerase to Promoter RNA polymerase เป็น Holoenzyme จับกับ promoter อย่างแข็งแรงมาก 2. Operon Biochemical pathway ที่ต้องใช้ enzymes เป็น group Genes สำหรับ proteins ที่ function ด้วยกันจะ ถูก controlled ด้วยกันเป็น group อย่างต่อเนื่อง และ ประสานกัน เรียกว่า Operon

  26. 1. Binding RNA Polymerase to Promoter Promoter มี recognition sites ซึ่ง เป็น conserved และ consensus ประมาณ 12 base pairs แยกเป็น 2 sites คือ 1) Pribnow boxมี 6 bp คือ TATAATอยู่ upstream ต่อ start point และอยู่ ติดกับ base -10 2) -35 sequenceมี 6 bp คือ TTGACAอยู่ upstream และอยู่ติดกับ base ที่ -35

  27. 2. Operon unit ของ gene expression และ regulation ใน bacteria ประกอบด้วย structural genes และ regulatory gene(s) ใน DNA ซึ่ง structural gene ถูก recognized โดย products ของ regulator gene(s) Operon สำหรับ catabolic enzyme - lac operon สำหรับ anabolic enzyme - trp operon

  28. lac operonโดยJacob & Monod, 1940’s

  29. lac operon 3 genes code ให้ 3 enzymes สำหรับ lactose metaboliom เรียงตามลำดับ lacZ code ให้ b-galactosidase lacY code ให้ galactoside permease lacA code ให้ galactoside transacetylase ทั้ง 3 genes transcribed จาก 1 promoter (บน DNA) และอยู่บน mRNA เดียว นั่นคือ 1 mRNA carry หลาย genes / messages เรียกว่า Polycistronic message

  30. lac operon มี regulatory site 2 sites ซึ่งอยู่ติดกันคือ 1. Promoter สำหรับ RNA Polymerase promoter แบ่งเป็น 2 ส่วน right promoter left promoter 2. Operator สำหรับ repressor

  31. 1 Negative control ของ lac Operon operon turn on ยกเว้นมี บางอย่างมา torn off 1.1 Repression : operon turn off เลี้ยง E.coli ใน glucose และ lactose Repressor จาก lacI gene จับกับ Operator RNA Pol ไม่จับ promoter--> ไม่มี transcription ไม่มี mRNA ไม่มี enzymes ทั้ง 3 ไม่ใช้ lactose E. coli ใช้ glucose เป็นแหล่งพลังงาน

  32. Repression (turn off) เมื่อไม่ต้องการใช้ lactose

  33. 1.2 Derepression : operon turn on เมื่อใช้ glucose จนหมด เซลล์จึงใช้ lactose แทน lactose ทำหน้าที่เป็น Inducerจับกับ repressor Inducer-repressor complex จับ operatorไม่ได้ RNA Pol จับ promoter ได้ และ transcribe lacZ, lacY และ lacA ให้ mRNA ตามด้วย translation ของ mRNA ให้ enzymes ทั้ง 3 E.coliใช้ lactose เป็นแหล่งพลังงานได้

  34. Derepression (turn on) เมื่อต้องการใช้ lactose

  35. 2 Positive Control ของ lac Operon operon turn off ยกเว้นมี บางอย่างมา turn on เลี้ยง E.coliใน lactose เมื่อขาด glucose ทำให้ระดับของ cAMP [cyclic 3’, 5’-adenosine monophosphate] เพิ่มขึ้น แต่การ control ของ cAMP ต้องการ binding protein ที่เรียกว่า Catabolite activator protein = CAP CAP-cAMP complex จับ Lt Promotor ทำให้ RAN polymerase จับ Rt Promotorได้

  36. Positive control ของ lac Operon โดย cAMP

  37. RNA polymerase สามารถtranscribelacZ, lacY และ lacA ให้ได้ mRNA ซึ่งจะตามด้วย translation ให้b-galactosidase, Permease และTransacetylase ผล E. coli ใช้ lactose ใน media เป็น source ของ พลังงานได้ Positive control ของ Operon ด้วย CAP - cAMP complex ไป turn on Operon พบใน operon อื่นด้วยเช่น ara operon (arabonose) และ gal operon (galactose)

  38. Operon สำหรับ Catabolic enzyme lac operon, ara operon, gal operon -------------------------------------------------- Operon สำหรับ Anabolic enzyme trp operon

  39. trp operon(อ่านว่า trip operon)

  40. trp operon กลุ่ม genes codeenzymes ผลิต Tryptophan ประกอบด้วย 6 genes คือ trpR, trpE, trpD, trpC, trpB, และ trpA และ 3 regulatory sequences คือ trpP, trpO, Leader และ Attenuator

  41. trpE, trpD, trpC, trpB, และ trpA code ให้ 3 enzymes Chorismic acid ---------------> Tryptophan trpR code ให้ Aporepressor ระดับ tryptophan เป็นตัว turn on หรือ turn off operon

  42. Control ของ trp operon 3 วิธี 1. Negative control เรียกว่า Derepression 2. Positive control เรียกว่า Repression 3. Attenuation control

  43. 1. Negative control มี high tryptophan (ไม่ต้องการสร้าง tryptophan) โดย trpRcodeAporepressor และ tryptophanทำหน้าที่เป็นcorepressor จับกับ Aporepressor ได้เป็น Aporepressor-tryptophanทำหน้าที่เป็น Repressor

  44. High tryptophan repression (negative control)

  45. 2. Positive control เมื่อ low tryptophan (ต้องการสร้าง) trpR ---> mRNA ---> Aporepressor monomer (inactive) ----> RNA Pol จับtrpP --> transcribe ---> genes ใน operon ทั้งหมด ---> mRNA code enzymes สร้าง tryptophan

  46. Low tryptophan, no repression (positive control)

  47. 3. Attenuation control 3.1 Low tryptophan : transcription of trp structural genes 3.2 High tryptophan : attenuation, premature termination

  48. 3.1 Low tryptophan RNA Pol อ่านผ่านtrpL, Attenuator และ structureal genes ทั้งหมด ----> mRNA ----> enzymes ----> สร้าง tryptophan เพราะ Terminator ของ Attenuator เป็น single strand จะ form เป็น 1 hairpin

  49. Attenuation control when low tryptophan

More Related