31. Завершение транскрипции у прокариот: Rho-зависимые и независимые

терминаторы.

Терминаторы Э. коли делят на две группы: ро-зависимые(функционирует в присутствии ро-фактора) и ро-независимые(функционируют без дополнительных факторов).

Минимальный фермент может терминировать транскрипцию в определенных сайтах in vitro в отсутствие каких бы то ни было дополнительных факторов. Такие сайты называют ρ-независимыми терминаторами.

• ρ-зависимые терминаторы функционируют в присутствии ρ-фактора.

ρ Независимые терминаторы имеют две структурные особенности: короткий инвертированный повтор, способный формировать шпильку во вторичной структуре, и участок, расположенный в самом конце транскрипционной единицы, богатый остатками U. Шпилька содержит G-C-богатый участок. Расстояние от шпильки до U-богатого участка составляет от семи до девяти оснований. около половины всех генов обладают ρ-независимыми терминаторами.

Расположенный за шпилькой U-богатый регион дестабилизирует РНК-ДНК гибрид, когда РНК-полимераза делает паузу, «столкнувшись» со шпилькой. Когда полимераза делает паузу, гетеродуплекс разрушается начиная с концевого региона, богатого слабыми связями rU-dA. Терминация может произойти на любом из нескольких остатков U, расположенных к концу U-участка, при этом фермент как бы «запинается» на этом участке. Последовательность из оснований U соответствует А-Т-богатой области в ДНК, из чего следует, что А-Т-богатые участки играют важную роль как при терминации, так и при инициации.

Ро-зависимая: Фактор ро – белок Э.коли, функционирующий только во время терминации. Ро-сайт связывается с последовательностью РНК в сайте rut. Затем ро-фактор двигается вдоль РНК до того, пока не столкнется с РНК-полимераза. РНК-полимераза останавливается после формирования шпильки . Ро-фактор связывает молекулу РНК N-концевыми доменами, после чего проталкивает 5-конец в центральную область, где связывается с вторичным РНК-связывающим участком С-концевого домена. После связывания с сайтом rut ро-фактор двигается вдоль РНК пока не достигнет участка РНК-ДНК Ро фактор догоняет рнк-полимеразу. Затем ро фактор расплетает гибрид рнк-днк. После этого происходит отсоединение транскрипта от матрицы, которое приводит к рассоединению остальных компонентов комплекса, вызывая высвобождение РНК.

Терминация транскрипции у эукариот сходна с терминацией у бактерий:

Транскрипты рнк-полимеразы 1: белковый фактор распознает терминатор размером 18 н.п (аналогично ро-зависимой терминации у бактерии)

Рнк-полимераза 3 распознает последовательность U4-5, расположенную послеGC – богатой области (аналогично ро-независмойтерминации у бактерий)

Или зависеть от процессинга 3 штрих концов транскриптов, как у рнк-полимеразы 2: 3 штрих конец пре-мРНК образует эндонуклеаза, разрезающая транскрипт после последовательности AAUAAA (транскрипция продолжается). Незащищенный кэпом 5 штрих конц отщепленного конца транскрипта деградирует экзонуклеаза, что приводит к терминации транскрипции. 3 штрих конец пре-мРНК стабилизируется полиаденилированием.

Общей чертой всех rut является большое содержание остатков Ц и малое кол-во остатков Г. Эффективность rut возрастает с увеличением длины Ц-богатого участка.

32. Структура лактозного оперона и механизм его регуляции с помощью

белков репрессоров и активаторов.

Найти инфу в интернете

33. Транскрипция генов эукариот с помощью РНК-полимеразы I:

расположение и структура промотора, механизм его распознавания,

транскрипционные факторы, последовательность сборки инициаторных

комплексов на промоторе, терминация транскриптов.

34. Транскрипция генов эукариот с помощью РНК-полимеразы II:

расположение и структура промотора, механизм его распознавания,

транскрипционные факторы, последовательность сборки инициаторных

комплексов на промоторе, терминация транскриптов.

35. Транскрипция генов эукариот с помощью РНК-полимеразы III:

расположение и структура промотора, механизм его распознавания,

транскрипционные факторы, последовательность сборки инициаторных

комплексов на промоторе, терминация транскриптов.

РНК-полимераза связывается в сайте начала транскрипции, но не контактирует напрямую с вышележащим участком промотора.

Транскрипционные факторы нужны для инициации трансляции, но потом не требуются.

За распознавание промотора отвечают дополнительные факторы. А не сами РНК-полимеразы.

У ДНК-полимераз 1 и 3 эти факторы устроены просто, а у РНК-полимеразы 2 они образуют группу и называются основные факторы транскрипции.

Основные факторы+РНК-полимераза 2 = основной транскрипционный аппарат.

Промоторы РНК-полимераз 1 и 3 чащу всего располагаются выше стартовой точки начала транскрипции.

Промотор РНК-полимеразы 3 может быть ниже стартовой точки начала транскрипции.

Каждый промотор содержит характерный набор коротких консервативных последовательностей, распознаваемых соответствующим классом факторов.

РНК-полимераза 1 и 3

1) распознают ограниченный набор промоторов;

2) зависят от небольшого числа вспомогательных факторов.

РНК-полимераза 2

1) обладает большим набором консервативных последовательностей;

2) короткие элементы последовательности, распознаваемые факторами транскрипции находятся выше стартовой точки.

Промотор РНК-полимеразы 1 осуществляет транскрипцию с промоторов генов рРНК. Промотор состоит из 2х отдельных районов: Вышележащий промоторный элемент UPE (-120 – -107) и ядро (кор) промотора, которое окружает стартовую точку Inr, вокруг Inr находятся короткие АТ-богатые последовательности. А все остальное – ГЦ-богатые последовательности.

Для инкубирования с высокой частотой необходимо участие доп.фактора UBF – это полипептид, который связывается с ГЦ-богатым участком на UPE. Такие UBF связываеются с кор частью промотора. UBF связывается с малой бороздкой ДНК и закручивает ДНК в петлю, что приближает ядро и UPE друг к другу.

Фактор SL1 состоит из 4х белков, один из которых ТВР. ТВР дает возможность РНК-полимеразе инициировать на промоторе с низкой, но постоянной частотой.

РНК-полимераза 3 использует и выше и нижележащие промоторы. Промоторы для РНК-пол 3 можно разделить на 2 основных класса: внутренние и обычные. Внутренние находятся ниже стартовой точки транскрипции (например, для 5SрРНК(1 тип) и тРНК (2 тип)), обычные находятся выше начала транскрипции (мяРНК (3 тип)). Промотор 1 типа состоит из двух консервативных участков boxA и box C, разделенных между собой вариабельными участками. Промотор 2 типа состоит из участков boxA и box В. Для 1 и 2 типа TF(III)C позволяет позиционирующему фактору TF(III)В связываться со стартовой точкой. Затем факторы агрегации TF(III)А и TF(III)C можно удалить, а с TF(III)В связывается РНК-полимераза. TF(III)В – единственный истинный фактор инициации, необходимый РНК-полимераза 3. Он состоит из 3х субъединиц, включает в себя: 1) ТВР (схожий с ТВР SL1 пол 1 и ТВР TF(III)Д пол 2); 2) Brf (=TF(II)B у пол 2).

TF(III)А – белок, имеющий ДНК-связывающий мотив «цинковые пальцы».

На промоторе 3 типа имеется 3 консервативные последовательности, которые располагаются выше стартовой точки:

1. ТАТА; 2) PSE; 3) Oct.

Гены некоторых мяРНК транскрибируются полимеразой 2, а некоторые полимеразой 3.

ТВР в составе фактора транскрипции связывается с ТАТА элементом. Затем садится РНК-полимераза и стартовую точку.

ВСЕХ ТИПОВ КАСАЕТСЯ: Преинициаторный комплекс – факторы транскрипции, связывающиеся с промотором, управляют посадкой РНК-полимераз эукариот, т.к. сами они стартовой точки не распознают.

Стартовая точка для РНК-полимеразы 2.

Факторы транскрипции – белки, необходимые для инициации транскрипции РНК-полимеразой 2. Называются TF(II)X (Х – название фактора).

Минимальный промотор – самая короткая последовательность, на которой РНК-пол 2 может инициировать транскрипцию.

Минимальный промотор РНК-пол 2 состоит из 3-4х элементов, расположенных непосредственно вокруг точки инициации транскрипции.

Минимальный промотор контролирует место инициации транскрипции и ее интенсивность. Уровень эффективности транскрипции контролируется АКТИВАТОРАМИ.

Существуют промоторы без ТАТА-бокса. Тогда есть только Bre, Inr, DPE.

Белки holo-фермента Pol(полимеразой) II дрожжей:

• Pol II - РНК-Полимеразная активность, взаимодействует с множеством общих и тканеспецифических факторов транскрипции, участвует в выборе точки инициации транскрипции.

• TFIIB - Связывает Pol II и TBP на промоторе, участвует в выборе точки инициации транскрипции

• TFIIF - Взаимодействует с Pol II, стимулирует элонгацию транскрипции Pol II, компонент субкомплекса SRB/медиатор

• TFIIH - Активность ДНК-зависимой ATPазы, ДНК-геликазная активность, обладает активностью CTD-киназы

• SRB2, SRB5 - Участвуют в образовании инициационного комплекса, стимулируют базальный и индуцированный синтез РНК, взаимодействуют с TBP, компоненты субкомплекса SRB/медиатор

• GAL11/SPT13 - Участвуют в образовании инициационного комплекса, стимулируют базальный и индуцированный синтез РНК, компоненты субкомплекса SRB/медиатор, предположительно взаимодействуют с активаторами транскрипции

• SUG1 - Компонент субкомплекса SRB/медиатор, предположительно взаимодействует с активаторами транскрипции

• SRB4, SRB6, SRB7, SRB8, SRB9, SRB10, SRB11 - Компоненты субкомплекса SRB/медиатор, предположительно взаимодействуют с CTD-доменом Pol II ТФ , связывающиеся с ДНК, могут влиять на транскрипцию генов через несколько механизмов:

1. В большинстве изученных к настоящему времени случаев ТФ стимулируют формирование комплекса преинициации на TATA- боксе - инициаторном элементе за счет взаимодействия их транс- активирующих доменов с компонентами базального

транскрипционного комплекса (либо непосредственно, либо через коактиваторы/медиаторы ).

2. Некоторые ТФ вызывают изменения структуры хроматина , делая его более доступным для РНК-полимераз .

3. Другие ТФ являются вспомогательными, создавая оптимальную конформацию ДНК для действия других транскрипционных факторов.

4. Известны ТФ, которые подавляют транскрипцию за счет непосредственного действия своих ингибирующих доменов , либо нарушая совместное функционирование комплекса транскрипционных факторов внутри регуляторной области гена ( промотора, энхансера ).

5. Наконец, имеются ТФ, которые сами не связываются с ДНК, а объединяются в боле сложные комплексы посредством белок- белковых взаимодействий.