Transcript Gene
Gene ژن • بخشی از مولکول DNAکه نقش خاصی را ایفا می کند ساختار ژن • پروموتر یا راه اندازpromoter • بخش ساختاریstructural • بخش پایانیterminator • پروموتر توسط RNAپلیمراز شناسایی می شود و در پروکاریوتها زیر واحد سیگما به آن متصل می شود • پروموتر عالوه بر شروع رونویسی در تنظیم سرعت و مقدار رو نویسی موثر است +1 نقطه شروع رو نویسی • start point of transcription +1 پروموتر • جعبه پریبنو :pribnow boxتوالی حفاظت شده 6 نوکلئوتیدی TATAATیا جعبه TATAدر -10 • بخش -35 TTGACA • بخش بینابینی ،همسان یا مورد توافق Consensus پروموتر پروموتر بخش ساختمانی ژن • • • • • • بلند ترین قسمت ژن چند صد تا هزاران نوکلئوتید تماما اگزون است(به جز آرکی باکترها و یوکاریوتها) اینترون در یوکاریوتها Splicingدر یوکاریوتها ترجمه به پروتئین بخش پایانی • محل اختتام رونویسی • دارای چند صد نوکلئوتید نکات • • • • ژن ها در پروکاریوتها بی وقفه و پشت سرهم قرار دارند Tandemicدر ژنهای tRNA,rRNA 5sو هیستونها در پروکاریوتها پروموتر مشترک اپران در پروکاریوتها(پروموتر و مهار کننده مشترک ژنها) یوکاریوتها • • • • • • اگزون و اینترون حتی تا 50عدد اگزون اگزون ها یکی بیشتر از اینترون ها بتا گلوبین 3اگزون و 2اینترون انسولین 14اگزون و 12اینترون اینترون ها طویل تر از اگزونها(معموال) ژنهای یوکاریوتی • • • • انواع I,II,III بزرگتر از ژنهای پروکاریوتی استقالل بیشتر پروموتر مجزا ژنهای گروه I • rRNAها به جز 5sشامل 18s,28s,5.8s • توسط RNAپلیمراز نوع I • در مناطق سازمان دهنده هستکی رونویسی می شوند. ژنهای گروهII • • • • • اغلب ژنها توسط RNAپلیمراز II mRNA ترجمه به پروتئین ها همچنین snRNAها مثل U1,U2,U4,U5 IIIژنهای گروه IIIپلیمرازRNA • توسط tRNA,snRNA U6,rRNA 5s,7SLSRP • پروموتر ژنهای گروه II • جعبه TATAیا هاگنس Hogness boxکه معادل پریبنو در پروکاریوتهاست و در توالی -25یا -32یا -35قرار دارد • شناساندن پروموتر به آنزیم • TAF,TBP,TFIID پروموتر ژنهای گروه II • • • • • نواحی دورتر با نقش تنظیمی توالی GCبه فاکتور رونویسی SP توالی CAATبه فاکتور رونویسی CTF Enhancer elements Repressor elements پروموتر ژنهای گروه III • پروموتر در فرودست است و درون ژنی محسوب میشود • برخی ساختار فوق را ندارند و راه انداز در فرادست است نقش اینترون ها • • • • • • • پشتیبانی در برابر تخریب اگزون ها اهمیت تکاملی دارند دارای تنظیم کننده های داخلی هستند که روی رونویسی موثرند اهمیت در preRNAو اسپالیسینگ Alternative splicing Shuffling تعدادی ترانسپوزون و میکرو RNAاینترونی شناخته شده اند. ژنها از نظر تکرار منحصر به فرد • 60تا 70درصد ژنها • اغلب توالی کد کننده پروتئین ژنهای تکراری ضعیف • بین دو الی 100ژن • اکتین در یوکاریوتها ژن های تکراری متوسط • از 100تا چند هزار نسخه • rRNA,هیستون ها ،ایمونوگلوبین ها،ترانسپوزون ها • تکراری پراکنده بلندLINEتوسط RNAپلیمرازII • تکراری پراکنده کوتاه SINEتوسط RNAپلیمرازIII 20 LINEالی 50هزار کپی SINEبیش از 100هزار کپی ژن های تکراری زیاد • • • • • • چند صد هزار تا میلیون ها کپی در سانترومر کروموزوم نقش تنظیمی خانواده Alu اغلب در هتروکروماتین هستند گاهی رونویسی شده 7s,4.5sکه نقش تنظیمی دارند Figure 7.13 Genomes 3 (© Garland Science 2007) Figure 1.12 Genomes 3 (© Garland Science 2007) عناصر تنطیمی • Cis acting elementsخارج از ژن نزدیک پروموتر • Trans acting elementsدور از پروموتر • Transپروتئینی تولید می کند که روی Cisمی نشیند • • • • نقش Inhibitor Inducer enhancer Figure 1.2 Genomes 3 (© Garland Science 2007) Transcription • • • • در پروکاریوت یک نوع RNA polymersae در یوکاریوتها نوع I,II,III قبل از فعالیت این آنزیم کمپلکس Chromatin remodelingوارد عمل می شود نتیجه تولید mRNA,tRNA,rRNA,……. ساختار کلی • • • • • • • • در پروکاریوت دارای شش زیر واحد است σββ´ωσσ σββ´ω σقسمت اصلی آنزیم بخش σبرهمکنش با پروتئینهای تنظیمی بخش σدر شناسایی پروموتر و اتصال پلیمراز سپس NUSA جایگزین σمیشود. بخش βپلیمریزاسیون بخش ´ βاتصال به رشته الگو بخش ωنامشخص RNAپلیمرازهای یوکاریوتی • نوع :Iمقاوم به آمانتین 13 ،زیرواحد • نوع :IIحساس به مقدار کم آمانتین 10 ،زیرواحد • نوع :IIIحساس به مقدار زیاد آمانتین 14 ،زیرواحد • نیازمند فاکتورهای رونویسی هستند و به تنهایی توالی خاص را پیدا نمیکنند مراحل رونویسی • مرحله آغازinitiation • مرحله طویل شدنelongation • مرحله پایانtermination مرحله آغازinitiation • • • • شناسایی توالیها انجام عمل هلیکازی و باز شدن دو رشته تبدیل closed formبه open formزیرواحدهای ´ββ تبدیل نوکلئوتید تری فسفات به منوفسفات(عمل فسفاتازی) پلیمریزه کردن مرحله طویل شدنelongation مرحله پایانtermination • پایان غیر واقعی :رسیدن به توالی مملو از ( 10تکرار)CG • پایان واقعی :حضور فاکتور Rho پایان رونویسی وابسته به پروتئین Rho • بعد از تکرارهای 10تایی CGیک توالی غنی از C وجود دارد که Rhoبه آن حساس می باشد • Rhoشش زنجیره پلی پپتید دارد و در این ناحیه به RNA در حال طویل شدن متصل می شود • با مصرف انرژی به سمت پلیمراز پیشروی میکند به آنزیم متصل شده و شکل فضایی آن را تغییر می دهد و پایان رونویسی را اعمال میکند همچنین ناحیه غنی از CGو پالیندرومی هم باعث تشکیل شکل سنجاق سری شده و RNAجدا می شود نکات • • • • اتصال به rut تشکیل حلقه بسته Rho توسط خاصیت تجزیه و مصرف ATPحرکت می کند با خاصیت هلیکازی RNAرا آزاد میکند نکته • توقف و مهار Rhoراهیست جهت درمان برخی بیماریها مثل عفونتهای باکتریایی • آنتی بیوتیک بی سیکلومایسین که با حالت غیر رقابتی ATP را مهارکرده و از عمل Rhoجلوگیری میکند پایان رونویسی در یوکاریوتها • یکی تشکیل لوپ و ساقه حاصل از CG • تاثیر توالی مملو از U ترمیم در زمان رونویسی Transcription coupled repair TCR • Gre A, Gre B • پروتئین های TFIID • در یوکاریوتها mRNA • • • • در پروکاریوتها در حین رونویسی ترجمه صورت میگیرد در یوکاریوتها ابتدا preRNAیا hnRNAتشکیل می شود که باید پروسس شود کالهک capکه 7متیل گوانوزین تری فسفات در mRNA برای جلوگیری از تجزیه توسط اگزونوکلئازها • در snRNAکالهک -7تری متیل گوانوزین تری فسفات mRNA • • • • • • • • • پلی آدنیالسیون اضافه شدن دم پلی Aبه انتهای mRNA قبل از ویرایش توالی AAUAAAسیگنال فراخوان , Cleavage and polyadenylation specific factor CPSFشناسایی توالی AAUAAA حضور فاکتورهای CFI,CFII CStFشناسایی توالی غنی از GU آنزیم PAP , poly A polymerase فاکتورها توسط قسمت CTDپلیمراز حمل می شوند PABII , poly A polymerase binding protein کدهای ژنتیکی Figure 5.1 Genomes 3 (© Garland Science 2007) Figure 5.2 Genomes 3 (© Garland Science 2007) Figure 5.4 Genomes 3 (© Garland Science 2007) Table 7.2 Genomes 3 (© Garland Science 2007)