Kurs ishi mavzu: Genetik axborotning uzatilishi

Sutemizuvchilar transkripsiyasida kuchaytirgichlar, transkripsiya omillari, vositachi kompleksi va DNK halqalari.
Sutemizuvchilarda transkripsiyani sozlash ko'plab cis-regulyatsiya elementlari ,jumladan, genlarning transkripsiya boshlang'ich joylari yaqinida joylashgan yadro promotor va promotor-proksimal elementlar bilan tartibga solinadi. Yadro promotorlari umumiy transkripsiya omillari bilan birgalikda transkripsiyani to'g'ridan-to'g'ri boshlash uchun etarli, lekin odatda past bazal faollikka ega.
Boshqa muhim cis-regulyatsiya modullari transkripsiyani boshlash joylaridan uzoqda joylashgan DNK mintaqalarida lokalizatsiya qilingan. Bularga kuchaytirgichlar, susturucular, izolyatorlar va ulash elementlari kiradi. Ushbu elementlar turkumi orasida kuchaytirgichlar va ular bilan bog'liq bo'lgan transkripsiya omillari gen transkripsiyasining boshlanishida etakchi rolga ega. Gen promotoridan uzoqda joylashgan DNK mintaqasida lokalizatsiya qilingan kuchaytirgich gen transkripsiyasiga juda katta ta'sir ko'rsatishi mumkin, ba'zi genlar faollashtirilgan kuchaytirgich tufayli 100 baravar ko'paygan transkripsiyaga uchraydi.

Sutemizuvchilarda transkripsiyani tartibga solish.

Kuchaytiruvchilar - genomning asosiy gen tartibga soluvchi elementlari bo'lgan hududlari. Kuchaytiruvchilar hujayra turiga xos gen transkripsiya dasturlarini boshqaradilar, ko'pincha maqsadli genlarning promouterlari bilan jismoniy yaqinlikda bo'lish uchun uzoq masofalarni bosib o'tishadi. Yuz minglab kuchaytiruvchi DNK hududlari mavjud bo'lsa-da, ma'lum bir turdagi to'qimalar uchun faqat o'ziga xos kuchaytirgichlar ular tartibga soluvchi promouterlar bilan yaqinlashtiriladi. Miya kortikal neyronlarini o'rganishda 24 937 ta halqa topildi, bu ularning maqsadli promouterlariga kuchaytirgichlarni olib keladi. Bir nechta kuchaytirgichlar, ularning har biri ko'pincha o'z maqsadli genlaridan uzoqda joylashgan o'nlab yoki yuz minglab nukleotidlar, maqsadli gen promotorlariga aylanadi va umumiy maqsadli genning transkripsiyasini nazorat qilish uchun bir-biri bilan muvofiqlasha oladi.

Ushbu bo'limdagi sxematik rasmda maqsadli genning promouteri bilan yaqin jismoniy yaqinlashishi uchun aylanib yuruvchi kuchaytirgich ko'rsatilgan. Halqa konnektor oqsilining dimeri (masalan, CTCF yoki YY1 dimeri ) tomonidan barqarorlashtiriladi, dimerning bir a'zosi kuchaytirgichdagi bog'lanish motiviga bog'langan va boshqa a'zosi promouterdagi bog'lash motiviga bog'langan (masalan, YY1 bilan ifodalanadi). Hujayra funktsiyasining bir nechta o'ziga xos transkripsiya omillari (inson hujayrasida 1600 ga yaqin transkripsiya omillari) odatda kuchaytirgichning o'ziga xos motivlari bilan bog'lanadi va bu kuchaytirgich bilan bog'langan transkripsiya omillarining kichik birikmasi, DNK halqasi orqali promouterga yaqinlashganda, maqsadli genning transkripsiya darajasini boshqaradi. Mediator (odatda o'zaro ta'sir qiluvchi tuzilishdagi 26 ta oqsildan iborat kompleks) kuchaytiruvchi DNK bilan bog'langan transkripsiya omillaridan regulyator signallarni bevosita promotorga bog'langan RNK polimeraza II (pol II) fermentiga uzatadi.
Kuchaytirgichlar faol bo'lganda, odatda, rasmda ko'rsatilganidek, ikkita kuchaytiruvchi RNK (eRNK) hosil qilib, ikki xil yo'nalishda harakat qiluvchi RNK polimerazalari bilan DNKning ikkala zanjiridan transkripsiya qilinadi. Faol bo'lmagan kuchaytirgich faol bo'lmagan transkripsiya omili bilan bog'lanishi mumkin. Transkripsiya omilining fosforillanishi uni faollashtirishi mumkin va faollashtirilgan transkripsiya omili keyinchalik u bog'langan kuchaytirgichni faollashtirishi mumkin (rasmda kuchaytirgichga bog'langan transkripsiya omilining fosforillanishini ifodalovchi kichik qizil yulduzga qarang). Faollashtirilgan kuchaytirgich maqsad genidan xabarchi RNK transkripsiyasini faollashtirishdan oldin RNK transkripsiyasini boshlaydi.
Transkripsiya RNK polimerazasini yoki bir nechta umumiy transkripsiya bilan birga RNK polimeraza-promotor "yopiq kompleks" hosil qilish uchun " promotor " deb ishlabgan ma'lum bir DNK ketma-ketligiga bog'lanishidan boshlanadi. "Yopiq kompleksda" promotor DNK hali ham to'liq ikki zanjirli.
RNK polimeraza, bir yoki bir nechta umumiy transkripsiya- ishlab chiqarish bilan yordam beradi, so' RNK polimeraza-promotor "ochiq kompleks" hosil qilish uchun DNKning 14 ta bir nechta juftini bo'shatadi. "Ochiq kompleks"da promotor DNK qisman ochilgan va bir ipli bo'ladi. Ochiq, bir zanjirli DNK "transkripsiya pufakchasi" deb hisoblanadi.
RNK polimeraza, bir yoki bir nechta umumiy transkripsiya pufakchasi bilan yordam beradi, so' transkripsiya pufakchasida transkning muammo'ich joyini tanlaydi, transkripsiya'ich joyini ketma-ketligini to'ldiruvchi o'zgartirish'ich NTP va qayta tiklangan NTP (yoki qisqa RNK primeri va) olingan NTP) bilan bog'lanadi va dastlabki RNK mahsulotini olish uchun bog'lanish hosil bo'lishini katalizlaydi.
Bakteriyalarda RNK polimeraza holoenzimi besh sub birlikdan iborat: 2 a subbirlik, 1 b subbirlik, 1 b' sub birlik va 1 ō subbirlik. Bakteriyalarda sigma omili deb nomlanuvchi bitta umumiy RNK transkripsiya omili mavjud . RNK polimeraza yadro fermenti RNK polimeraza holoenzimini hosil qilish uchun bakterial umumiy transkripsiya (sigma) omiliga bog'lanadi va keyin promotorga bog'lanadi. (RNK polimeraza sigma subbirligi 2 a subbirlikdan, 1 b subbirlikdan, faqat 1 b' subbirlikdan iborat yadro fermentiga biriktirilganda holoenzim deb olinadi). Eukaryotlardan farqli o'laroq, yangi bo'lgan bakterial mRNKning tuzatish'ich nukleotidi o'zgartirilgan guanin nukleotid bilan qoplanmagan. Bakterial transkriptlarning xavfsizligi'ich nukleotidi 5' trifosfatga (5'-PPP) ega bo'lib, u transkripsiyani ishga tushirishni genom qilish uchun mumkin.
Arxeya va eukaryotlarda RNK polimeraza bakteriyalardagi beshta RNK polimerza subbirliklarining har biriga homolog bo'lgan subbirliklarni o'z ichiga oladi, qo'shimcha subbirliklarni ham o'z ichiga oladi. Arxeya va eukaryotlardaal umumiy transkripsiya omili sigma samaradorligini oshirish bir umumiy transkripsiya bakteriyasi qobiliyatini oshirish. Ar uchta umumiy transkripsiyada mavjud, mavjud: TBP va TFE. Eukarilarda, RNK polimera II ga bog'liq transkripsiyada oltita umumiy transkripsiya sozlamalari mavjud: TFIIA, TFIIB (ortolog ).archaeal TFB ning), TFIID (ko'p bo'linmali omil, unda asosiy bo'linma TBP arxeal TBP ortologi ), TFIIE (arxeal TFE ortologi), TFIIF va TFIIH. TFIID TBP ning bog'lanishi tufayli DNK bilan bog'langan birinchi komponent bo'lib, TFIIH esa keyingi qabul qilinadigan komponent hisoblanadi. Arxeya va eukaryotlarda RNK polimeraza-promotor taxta kompleksi kompleksi "prenativinititiatsiya kompleksi" deb ishlab chiqarish.
Transkripsiyaning yordami bilan qo'shimcha moddalar boshqariladi, ular faol moddalar va repressorlar boshqariladi.
RNK sintezi uchun shablon sifatida DNKning bir zanjiri, shablon zanjiri (yoki kodlangan zanjir) qurilmalar. Transkripsiya davom etar ekan, RNK polimeraza shablon zanjirini kesib o'tadi va RNK nusxasini olish uchun DNK shabloniga asosli juftlik qo'shimchasidan tiklanadi (u o'tish jarayonida uzayadi). RNK polimeraza shablon zanjirini 3' → 5' dan kesib o'tgan bo'lsa-da, kodlash (shablon bo'lmagan) zanjir va yangi hosil bo'lgan RNK ham mos yozuvlar joylashishi mumkin, shuning uchun transkripsiyani 5' → 3 ' sodir bo'lgan deb ta'riflash mumkin. Bu kodlash zanjirining aniq nusxasi bo'lgan 5' → 3' dan RNK molekulasini hosil qiladi ( timinlar urasillar bilan bog'langanidan tashqari)., va nukleotidlar riboza (5-uglerodli) shakardan iborat bo'lib, bu erda DNK shakar-fosfat magistralida dezoksiriboza ( bir kam kislorod atomi) mavjud).
mRNK transkripsiyasi bitta DNK shablonida bir nechta RNK polimerazalarini va bir nechta transkripsiya raundlarini (muayyan mRNKni molekula) o'z ichiga olishi mumkin, shuning uchun ko'plab mRNKalari genning bir nusxasidan tezda ishlab chiqarilishi mumkin. [ iqtibos kerak ] Prokaryotlar va eukaryotlar uchun xarakterli cho'zilish miqdori 10-100 nts/sek. Lekin eukariotlarda nukleosomalar transkripsiya cho‘zilishi jarayonida polimerazalarni transkripsiyalashda asosiy to‘siq bo‘lib xizmat qiladi. Bu organizmlarda qozgʻatiladigan pauza TFIIS kabinetga choʻzilish orqali tartibga solish mumkin.
Cho'zilish, noto'g'ri foydalanish, noto'g'ri asoslarni zararsizlantirish mexanizmni ham o'z ichiga oladi. Eukarilarda bu transkripsiya paytida RNKni tahrirlovchini bog'lash orqali qisqa pauzalarga mos kelishi mumkin. Uch pauzalar RNK polimeraza uchun yoki xromatin tuzilishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin.