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)