Вопрос 27 транскрипция эукариот

В клетках эукариот синтез РНК осуществляют три ядерныхРНК-полимеразы:

a) РНК-полимераза I транскрибирует гены рРНК - 18S, 28Sи 5,8S:

b) РНК-полимераза II транскрибирует гены иРНК:

с) РНК-полимераза IIIтранскрибирует гены тРНК, 5SрРНК имяРНК.

РНК-полимеразы эукариот в отличие от РНК-полимераз прокариот не способны самостоятельно инициировать синтез РНК. Толькопри наличии особых белков - факторов транскрипции - они приобретают способность осуществлять данный процесс.

Кроме ядерных РНК-полимераз у эукариот в митохондриях ихлоропластах присутствуют другие РНК-полимеразы.

РНК-полимераза I

РНК-полимераза I эу кариот является большим ферментом, состоящим не менее чем. из 11 субъединиц, и транскрибиру ющим генырРНК. Гены рРНК представлены в геноме клетки большим числомкопий и кодируют три наиболее кру пных рРНК - 18S, 5.8 Sи 28S.

Гены рРНК расположены в виде серии тандемных повторов,отделенных друт от друга спейсером (рис. 4.7). В конце спейсера находится сайт терминации (Т), он же отвечает и за реиннциацию синтеза нового транскрипта. После освобождения транскрипта в сайтетерминации РНК-полимераза I остается связанной с ДНК, и затемпри у частии белкового фактора начинает синтез нового транскрипта.В спейсере имеются энхансеры (40 - 60 п.н.), активирующие транскрипцию в десятки раз. Степень активации пропорциональна числуэнхансеров.

Рибосомные гены транскрибируются в ядрышках ввиде единого 45S-PHKтранскрипта (13000 ну клеотидов). После синтеза 45S-PHK расщепляется с образованием 28S-PHK(окало 5000нуклеотидов), 18S-PHK (около 2000 нуклеотидов) и 5.8S-PHK(около160 нуклеотидов).

Транскрипция генов рРНК соответствует 50 - 70 % от общегообъема клеточной транскрипции.

У человека гаплоидные клетки содержат окало 200 геновpPНK, которые распределены в виде небольших кластеров по пятихромосомам.

5SрРНК кодируется другими генами и транскрибируется РНК-полимеразой III.

РНК-полимераза II

РНК-полимераза II ответственна за синтез иРНК и состоит изболее, чем 10 субъединиц. Тем не менее, она не в состоянии самостоятельно осуществлять транскрипцию. Для ее работы требуетсядополнительно десятки белковых молекул, так называемых факторовтранскрипции.

В узнаваемом РНК-полимеразой II промоторе в пределах 100-200 п.н. перед стартом транскрипции обнаружены каноническиенуклеотидные последовательности: TATA, СААТ, GС -блоки и др.(рис. 4.8). В различных промоторах могут присутствовать разныеблоки, расположенные в различном порядке относительно друг другаи на разных расстояниях от точки начала транскрипции. Неодинаковая структура промоторов обуславливает различия в экспрессии генов.

Точка начала

транскрипции

Рис. 4.8. Условная схема расположения нуклеотидных последовательностей в промоторах для РНК-полимеразы II

Особую роль в регуляции скорости транскрипции играют полинуклеотидные последовательности - энхансеры и сайленсеры. Сэнхансерами взаимодействуют белки-активаторы, которые, контактируя с РНК-полимеразой, активируют ее. в результате транскрипциягенов усиливается . С сайленсерами же взаимодействуютбелки-ингибиторы, оказывающие тормозящие действие на активность РНК-полимеразы и снижающие скорость транскрипции.

Энхансеры могут занимать различное положение относительногена. Чаще они располагаются перед геном за несколько сот и дажеза несколько тысяч п.н. В то же время энхансеры обнаружены в нитронах. Иногда они находятся за геном. Свойствами энхансера могутобладать икодирующие последовательности. В некоторых случаяхинтенсивность транскрипции гена может контролироваться несколькими энхаисерами. Граница энхансера бывает размыта – удалениенуклеотидных последовательностей постепенно снижает его активность. Однако энхансеры могут содержать блоки, мутации в которыхрезко снижают их активность. Энхансеры можно переносить от одного гена к другому.

Энхансеры в зависимости от регуляторного фактора могут вести себя как сайленсеры.

Организация сайленсеров имеют много общего с организациейэнхансеров.

РНК-по.шмераш III

РНК-полимераза III транскрибирует гены 5SрРНК, тРПК и нескольких мяРНК. Эти три класса генов используют свои собственныеклассы промоторов. Промоторы, узнаваемые РНК-полимеразой III,находится внутри генов тРНК и 5SрРНК. В случае генов тРНК промоторы состоят из двух блоков: 1-й блок начинается через 8-30 п.н.после точки начала транскрипции и представлен в усредненном видепоследовательностью TGGCNNAGTGG, 2-й блок находится на расстоянии +51...+72 и его усредненная последовательность -GGTTCGANNCC (N- любой нуклеотид).Что касается генов, кодирующих мяРНК, то их промоторы расположены перед точкой начала транскрипции. У большинства геновэтого класса промоторы состоят из ТАТА-блока с центром в положении -30 и из второго блока с центром в положении -60.

28. ДНК-связывающие белки, участвующие в регуляции транскрипции

В молекулярной биологии и генетики , фактор транскрипции (иногда называют последовательности конкретных ДНК -связывающего фактор) является белок , который связывается со специфическимипоследовательностями ДНК , тем самым контролируя поток (или транскрипцию ) генетической информации от ДНК к РНК . Факторы транскрипции выполнять эту функцию в одиночку или с другими белками в комплексе, путем содействия (как активатора ), или блокирование (как репрессор ) вербовку РНК-полимеразы (фермента, который выполняет транскрипцию генетической информации от ДНК РНК) в специфических генов.

Определяющей чертой транскрипционных факторов является то, что они содержат один или несколько ДНК-связывающие домены (DBDS), которые крепятся к специфических последовательностей ДНК, прилегающей к генов, которые они регулируют. Дополнительные белки, такие как коактиваторов , хроматина ремонтом , гистонов ацетилазы , деацетилазы , киназы и метилазы , в то же время играет решающую роль врегуляции генов , не хватает ДНК-связывающих доменов, и, следовательно, не подпадают под определение факторов транскрипции.

Сохранение в разных организмов

Факторы транскрипции имеют важное значение для регуляции экспрессии генов и, как следствие, найденные во всех живых организмах. Количество факторов транскрипции, найденных в организме увеличивается с размером генома, и больших геномов, как правило, имеют больше факторов транскрипции на геном.

Есть около 2600 белков в человеческом геноме , которые содержат ДНК-связывающие домены, и большинство из них, как предполагается, действовал в качестве транскрипционных факторов, хотя другие исследования показывают, что это будет меньшее количество.

Структура

Принципиальная схема аминокислотной (аминоконце к левой и карбоновой кислоты конца справа) о прототипе транскрипционного фактора, который содержит (1) в ДНК-связывающий домен ( DBD ), (2) сигнал зондирования домена ( SSD ) , и домен трансактивации ( TAD ).Порядок размещения и числа доменов могут отличаться в различных типах факторов транскрипции. Кроме того, трансактивации и сигнал зондирования функции часто содержится в том же домене.

Факторы транскрипции имеют модульную структуру и содержать следующие домены :

• ДНК-связывающий домен ( DBD ), которые придают специфических последовательностей ДНК ( энхансерили Promoter : необходимым компонентом всех векторов: используется для привода транскрипцию трансгенных вектора в промоторных последовательностей), прилегающих к регулируемых генов.Последовательности ДНК, которые связываются факторы транскрипции, часто называют чувствительными элементами .

• Транс-активации домена ( TAD ), которые содержат сайты связывания для других белков, таких кактранскрипции coregulators . Эти сайты связывания часто называют функциями активации ( AFS ). 

• Дополнительный домен чувствительный сигнал ( SSD ) ( например , лиганд-связывающий домен), который воспринимает сигналы от внешних и, в ответ, передает эти сигналы на остальной части комплекса транскрипции, в результате чего вверх или вниз регуляции экспрессии генов. Кроме того, DBD и сигнал зондирования домены могут находиться на отдельных белков, которые связывают в транскрипции комплекса регулировать экспрессию генов.