11

МАТЕРИАЛ ЛЕКЦИИ N 8

ПО КУРСУ "МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ"

ТЕМА

Транскрипция, чтадии и механизм. Строение РНК полимеразы E.Coli

ПЛАН

- Определение процесса транскрипции

- Строение и функции РНК-полимеразы

- Строение промотора и терминатора

- Представление о “боксе Прибнова”

- Стадии транскрипции - инициация, элонгация и терминация и их механизм

СОДЕРЖАНИЕ

Определение процессу транскрипции. Оперон и транскриптон - единицы транскрипции прокариот и эукариот. Значение места расположения промотора в ДНК для считывание информации в процессе транскрипции.

Строение оперона, Двойной закрытый, двойной открытый и тройной комплексы ДНК.

Строение РНК-полимеразы E.Coli. Группы белковых субъединиц молекулы холо-фермента РНК-полимераза E.Coli (кор-фермент и сигма-фактор) и их функции. Работа полного ферменте РНК-полимеразы и фермента, лишённая сигма-фактора . функция пси-фактора РНК-полимеразы E.Coli. Скорость работы РНК-полимераза E.Coli и скорость транскрипции.

Последовательность стадий процесса транскрипции

(инициация. Элонгация, терминация).

Строение участков и зон промотора. Способы изучения структуры промотора. История установления структуры участка прочного связывания бокса Прибнова (Pribnow’s box, 1975). Функция бокса Прибнова на промоторе. Место старта инициации транскрипции. Взаимоотношения РНК-полимеразы с промотором. Определение эффективности промотора. Особенность промоторов фагового генома. Особенности транскрипции при заражении E.Coli фагом Т4

Этапы эксперимента по установлению полной первичной структуры промотора гена тирозиновой РНК E.Coli в лаборатории Har Gobind KORANA (1977) на фаге Ф50. Структуры и формы промоторных областей в структуре ДНК.

Стадии взаимодействия РНК-полимеразы с нуклеотидами на стадии инициации и элонгации транскрипции. Механизм действия на стадии транскрипции антибиотика актиномицина, стрептолидегина и рифампицина

Модели Иванова –Флорентьева - модификация хеликса ДНК в момент транскрипции ( строение А и В формы ДНК)

Регуляция процесса транскрипции с помощью РНК-полимеразы

Структура терминатора на нити ДНК. Стадии процесса терминации транскрипции. Неспецифическая и специфическая терминация. Механизм зависимой и независимой от РО-фактора специфической терминации транскрипции.

1. Дайте определение процессу транскрипции

Процесс синтеза всех видов РНК по матрице ДНК, который осуществляется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой (РНК-нуклеотидил трансфераза)

у эукариот разные виды РНК синтезируются различными РНК-полимеразами I II III

у бактерий один фермент синтезирует все виды РНК.

2. С какой из двух цепей днк происходит считывание на нить рнк в процессе транскрипции

Транскрипция происходит ассимметрично с той цепи, где расположен ПРОМОТОР, на который садится РНК-полимераза. Синтез считываемой цепи происходит в традиционном направлении 5'-3'

Различные РНК обычно транскрибируются с одной из цепей дуплексного генома, однако у некоторых геномов:

у бактериофага Т4 матрицей могут служить разные цепи ДНК.

у бактериофага лябда (в случае перекрывающихся генов) матрицами для молекул РНК, транскрибируемых в противоположных направлениях, служат обе цепи ДНК в одной и той же области ее молекулы.

3. Как называются единица транскрипции и прокариот и эукариот ?

Единица транскрипции у

ПРОКАРИОТ - ОПЕРОН

ЭУКАРИОТ - СКРИПТОН

У всех без исключения организмов процессу транскрипции подвергается единовременно не вся молекула ДНК, а только определенные ее участки - транскриптоны. Они ограничены двумя последовательностями, которые называются промотором (зона начала транскрипции) и терминатором (зона остановки транскрипции).

Транскриптоны бактерий называют оперонами. Опероны обычно включают в себя нуклеотидные последовательности, кодирующие структуру нескольких белков, называемые цистронами, или структурными генами. Поэтому синтезируемая на оперонах бактерий мРНК является полицистроновой и может быть использована для синтеза нескольких белков, в отличие от моноцистроновых мРНК высших организмов, служащих матрицами для синтеза одного определенного белка.

4. Как называется участок ДНК, с которого начинается процесс ТРАНСКРИПЦИИ ?

ПРОМОТОР - участок ДНК. на котором происходит узнавание, посадка и связывание РНК-полимеразы

5. Как часто может считываться один и тот же транскрибируемый локус ДНК E.Coli ?

Каждый локус ДНК E.Coli в течение 20 минут транскрибируется несколько раз и в каждый момент времени локус связан с несколькими молекулами РНК-полимеразы.

6. С какой скоростью РНК-полимераза E.Coli синтезирует РНК ?

Скорость синтеза РНК у бактерий составляет 30 нуклеотидов в 1 с

1800 в минуту

130 рибонуклеотидов в минуту ?

7. Из каких двух групп субъединиц состоит молекула РНК-полимеразы (ХОЛО-ФЕРМЕНТ) ?

ПЕРВАЯ группа субъединиц ответственна за катализ реакций синтеза полинуклеотидной цепочки (КОР-ФЕРМЕНТ - МИНИМАЛЬНЫЙ или НЕПОЛНЫЙ ЭНЗИМ) катализирует синтез цепи РНК беспорядочно и медленно

ВТОРАЯ группа специализированных субъединиц (или одна субъединица) обеспечивает интенсивную ТРАНСКРИПЦИЮ с отдельных матриц (СИГМА-ФАКТОР)

8. Что представляет собой КОР-ФЕРМЕНТ РНК-полимеразы E.Coli ?

ПЕРВАЯ группа субъединиц ответственна за катализ реакций синтеза полинуклеотидной цепочки (КОР-ФЕРМЕНТ - МИНИМАЛЬНЫЙ или НЕПОЛНЫЙ ЭНЗИМ) конституитивные субъединицы, составляющие основу фермента, называемую кором.

Молекулярный вес 400.000 487 кДа состоит из 5 полипептидных цепей:

1. две альфа цепи (альфа-1 и альфа-2) каждая по 9.000 - 40.000

2. одна бетта цепь 155.000

3. одна бетта штрих цепь 165.000

4. одна омега цепь 16.000 80 кДа

Катализирует синтез цепи РНК беспорядочно и медленно

Структура, сочетавшая субъединицы, обозначенные в пунктах 1,2,3, способна выполнять лишь уже начатую ЭЛОНГАЦИЮ

По нуклеотидной последовательности генов реконструирована полная аминокислотная последовательность каждой субъединицы РНК-полимеразы Е. coli.

Методом фут-принтинга установлено, что при взаимодействии с ДНК фермент "закрывает" 60 пар нуклеотидов.