1 / 34

Regulering av DNA Transkripsjon i Eukaryote Organismer

Regulering av DNA Transkripsjon i Eukaryote Organismer. ID, Kull 99, Vår 2001 Frank Skorpen IKM, DMF. Klargjøring av DNA Transkripsjon Initiering Stopp hnRNA prosessering mRNA Transport Translasjon Stabilitet. Protein Kjemisk modifisering Prosessering Lokalisering Stabilitet.

steve
Download Presentation

Regulering av DNA Transkripsjon i Eukaryote Organismer

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. Regulering av DNA Transkripsjon i Eukaryote Organismer ID, Kull 99, Vår 2001 Frank Skorpen IKM, DMF

  2. Klargjøring av DNA Transkripsjon Initiering Stopp hnRNA prosessering mRNA Transport Translasjon Stabilitet Protein Kjemisk modifisering Prosessering Lokalisering Stabilitet Regulering av gen-uttrykk på mange nivåer

  3. Gen-uttrykk reguleres primært ved regulering av transkripsjons-initiering • Klargjøring av DNA • Transkripsjon • Initiering • Stopp • hnRNA prosessering • mRNA • Transport • Translasjon • Stabilitet • Protein • Kjemisk modifisering • Prosessering • Lokalisering • Stabilitet

  4. Nukleære RNApolymeraser • RNA pol I • transkriberer rRNA gener • RNA pol II • transkriberer protein-kodende gener (klasse II gener) • RNA pol III • transkriberer tRNA gener

  5. konsensus: TATAAT Distal Proximal Geners regulatoriske områder TRANSKRIPSJONSENHET 5’ 3’ Exon Intron Start Inr TATA -200 -50 -25 +1 ENHANCER ELEMENTER CORE PROMOTER

  6. Mulige transkripsjonsfaktor-bindende elementer kan identifiseres ut i fra DNA sekvens E2F

  7. Forskjellige sett av aktivatorer aktiverer forskjellige gener Gen 1 A B C Gen 2 A D E

  8. B B C D D E E A A A A C Forskjellige typer celler uttrykker forskjellige gener fordi de inneholder forskjellige sett av transkripsjons-aktivatorer Celletype I Celletype II

  9. Transkripsjons-aktivatorer rekrutterer transkripsjonsmaskineriet til promoteren Transkripsjons- maskineri Aktiverings- domene Inr TATA -25 +1 DNA-bindings- domene CORE PROMOTER

  10. Distal Proximal Mange aktivatorer binder som homo- eller heterodimérer Dimériserings- domene Inr TATA -200 -50 -25 +1 ENHANCER ELEMENTER CORE PROMOTER

  11. Transkripsjons-aktivatorer: familier • Helix-turn-helix • Leucine zipper • Helix-loop-helix • Zinc finger • andre

  12. Leucine zipper proteiner fungerer som dimérer av to subenheter, hver delt i to helix-regioner. Leucine (L) residier i C- terminalen danner en hydrofob overflate for interaksjon mellom de to protein sub- enhetene. Positive aminosyrer N-terminalt for leucinene danner kontaktflaten med DNA. COOH HOOC L L L L L L + + L L + + + + + + + + NH2 NH2 Leucine zipper Helix-turn-helix 2 3 COOH 1 NH2 Helix-turn-helix motivet finnes i en rekke prokaryote regulatoriske proteiner og i homeodomain proteiner i eukaryoter. Helix 3 er “recognition helix” som kontakter major groove i DNA helixen. Helix 1 and 2 ligger over helix 3 og kan kontakte andre proteiner.

  13. COOH HOOC Helix Loop P Helix L + + + + + + C H NH2 NH2 Zn C H Y NH2 COOH C2H2 zinc finger Helix-loop-helix Diagram av en zinc finger bestående av to cysteine (C) og to histidine (H) residier koordinert rundt et sink atom. Andre høyt konserverte aminosyrer i denne klassen av zinc fingre er også vist. Zinc fingre kan også bruke fire cysteiner til å koordinere zinc atomet, slik som i steroid hormon receptorer. Helix-loop-helix proteiner har to helixer bundet sammen med en loop av ukjent struktur. Disse helixene danner overflaten for dannelsen av dimérer. En tredje helix rik på positive aminosyrer er ansvarlig for DNA-binding.

  14. Transkripsjons-aktivatorer kan slås på og av PROTEIN- SYNTESE LIGAND- BINDING FOSFORYLERING BINDING TIL ANNEN SUBENHET INAKTIV P DNA-bindende subenhet AKTIV Aktiverende subenhet

  15. TRANSKRIPSJON Signal-aktivering av gener Steroid hormon reseptor Steroid hormon P P Insulin Signal- kaskade Insulin reseptor

  16. IIE IIH RNA pol II IIF IIB IID Aktivatorer rekrutterer RNA pol II og et sett av 5 generelle transkripsjonsfaktorer Aktivator Inr TATA -50 +1

  17. Activator TBP TBP binder til TATA-element og danner en plattform for binding av de andre faktorene TAFIIs Inr TATA -50 +1

  18. IIB IID Rekruttering skjer vanligvis i to trinn: først TFIID, deretter resten av komplekset IIE IIH RNA pol II IIF Aktivator Inr TATA -50 +1

  19. IIE IIH RNA pol II IIF IIB IID Generelle transkripsjonsfaktorer og RNA pol II responderer ikke til aktivatorer in vitro Aktivator Inr TATA -50 +1

  20. IIE IIH RNA pol II IIF IIB TBP Activator Aktivatorer virker vanligvis gjennom ikke-DNA-bundne ko-aktivatorer The Core Srb/Mediator Complex Srb2, -4, -5, -6, and -7; (pos) Med1, -2, -4, -6, -7, and -8; (pos) Gal11, Sin4, Rgr1, Rox3, and Pgd1 (neg) Srb4 Srb10 CDK (neg) Srb11 Srb9 Inr TATA -50 +1

  21. H2A H2B H4 H4 H3 H3 H1 H2B H2A H2B H2A H4 H4 H3 H3 H1 H2B H2A H2A H2B H4 H4 H3 H3 H1 H2B H2A H2B H2A H4 H4 H3 H3 H2B DNA helix H2A In vivo foreligger DNA i form av kromatin. Kromatin virker hemmende på DNA transkripsjon. Nukleosom: 180-200 bp DNA tvunnet rundt en oktamer av histoner

  22. CH3 C=O SH S Coenzyme A Coenzyme A HAT H2B H2A H2B H2A H4 H4 H4 H4 + H3 H3 + H3 + + H3 + + HDAC H20 H2B + H2B + H2A + H2A + + + + + + + + + CH3 + C=O OH Histon acetyltransferaser (HATs) og histon deacetylaser (HDACs)

  23. P/CAF: “p300/CBP-Associating Factor” p300/CBP, “CBP: CREB-binding protein” P/CAF p300/CBP p300/CBP c-Jun Fos E2F-1 CREB p53 HAT enzymer kan dirigeres til promotere ved å binde til aktivatorer Nukleosom

  24. Aktivator TAFII250 har intern HAT aktivitet TFIID TAFII250 HAT aktivitet TATA

  25. HDAC1 Rb Deacetylering og represjon E2F/DP HDAC1 SIN3 Mad Max HDAC2 YY1 Mange repressorer fungerer ved å rekruttere HDAC aktiviteter

  26. Swi - Snf Complex ATP ADP + Pi Swi2 Aktivator SWI/SNF bruker ATP til å remodellere nukleosomstrukturer +1 TATA Inr

  27. Swi - Snf Complex ATP ADP + Pi Swi2 Aktivator SWI/SNF kan rekrutteres som del av RNA pol II holoenzym RNA pol II holoenzym +1 TATA Inr

  28. Swi - Snf ATP IIE IIH RNA pol II IIF ADP + Pi HATs IIB TBP TAFII250 Aktivator Rekruttering ved synergi Srb/Mediator +1 TATA Inr DNA-bøyende ko-aktivator

  29. Modell av pre-initieringskompleks Aktivatorer Generelle (basale) transkripsjonsfaktorer Ko-aktivatorer/ TBP-assosierte faktorer RNA pol II

  30. Exon Intron 5’ 3’ Kopiering til pre-mRNA 3’ 5’ Fjerning av introns, påsetting av m7G(5’)pp cap, 3’-ende-kløyving og polyadenylering 5’-m7Gpp AAAAAAA-3’ mRNA Produksjon av mRNA

  31. pre mRNA Spleise- faktorer elongating RNA pol II (Pol IIo) CTD AAUAAA (YSPTSPS)n Kløyvings- / polyadenylerings- faktorer Elongerings- faktorer RNA pol II holoensym er involvert i både RNA-kjede forlengelse, RNA prosessering, og terminering av transkripsjon Fjerning av intron

  32. Oppsummering: • Transkripsjonsaktiviteten av et gen bestemmes av hvor effektivt RNA pol II holoenzym rekrutteres til promoteren • Dette bestemmes av den synergistiske effekten av de til enhver tid bundne aktivatorer • Gener reguleres forskjellig fordi de binder forskjellige sett av aktivatorer • Aktivatorer virker vanligvis gjennom ikke-DNA-bundne ko-aktivatorer

  33. In vivo foreligger DNA i form av kromatin. Kromatin hemmer transkripsjons-initiering • Assosiert med RNA pol II finnes enzymaktiviteter som re-modellerer kromatin, slik som SWI/SNF og HATs/HDACs • SWI/SNF og HATs/HDACs kan også rekrutteres via interaksjon med sekvens-spesifikke aktivatorer • Forskjellige promotere har forskjellige krav til sammensetningen av RNA pol II holoenzym

More Related