Transcript РНК-полимераза III

Биосинтез белка.
Транскрипция.
Этапы экспрессии генов
Биосинтез белка — сложный
многостадийный процесс синтеза
полипептидной цепи из
аминокислотных остатков,
происходящий на рибосомах клеток
живых организмов с участием молекул
мРНК и тРНК
Транскрипция – синтез всех видов
РНК по матрице ДНК,
осуществляемой ферментом ДНКзависимой РНК-полимеразой.
Принципы транскрипции
Комплементарность
Униполярность
Антипараллельность
Беззатравочность
Асимметричность
РНК синтезируется комплементарно и
антипараллельно транскрибируемой цепи ДНК.
Рост цепи РНК идет только в направлении 5‘ 3'.
Для начала синтеза РНК фермент не нуждается в
поли- или олигонуклеотидной затравке
РНК-полимеразы относятся к
группе
НУКЛЕОТИДИЛ ТРАНСФЕРАЗ
использующих в качестве
субстратов
нуклеозид-5-трифосфаты
Субстратами, из которых
синтезируются цепи РНК, являются
рибонуклеозидтрифосфаты (рНТФ),
а не рибонуклеозидмонофосфаты
(рНМФ), входящие в состав РНК
Субъединичный состав ДНК-зависимой
РНК-полимеразы E. coli
Е (enzyme)
core-фермент
2
α (35 кДа каждая)
β (155 кДа)
β (165 кДа)
Ơ (10 видов чаще всего
holo-фермент
(полный фермент)
Е 70
70 кДа 70 ).
Минимальный (кор-) фермент E. coli осуществляющий все основные
этапы транскрипции, за исключением правильной инициации
Все субъединицы заряжены отрицательно: σ>α>β>β’ – расположены по
убыванию заряда.
В каждой субъединице имеется кластер (+)-заряженных участков,
которыми они связываются с ДНК.
β’ участвует в связывании фермента с ДНК за счет кластера
положительно заряженных аминокислот;
β-субъединица содержит активные центры - инициации и элонгации.
Один центр работает в holo-, а другой - в core- ферменте (образование
фосфодиэфирных связей);
α-субъединицы обеспечивают правильное взаимодействие фермента с
промоторами (каркас РНК-полимеразы. К ним крепятся остальные
субъединицы ).
Рифампицин – блокирует инициацию, стрептолидигин – блокирует элонгацию,
что говорит о разнесении активных центров в РНК-полимеразе.
Стадии транскрипции
Распознавание промотора и связывание - РНК-полимераза
связывается с ТАТА-боксом/Боксом Прибнова 3’-промотора при
помощи основных факторов транскрипции, дополнительные факторы
ингибируют или стимулируют присоединение
Инициация - образование первой фосфодиэфирной связи между Pu
и первым нуклеотидом. К пуринтрифосфату присоединяется
нуклеотид комплементарный второму нуклеотиду ДНК с
отщеплением пирофосфата от нуклеозидтрифосфата с образованием
диэфирной связи
Элонгация ( 3’→5’)- мРНК гомологичная нематричной
(кодирующей, смысловой) ДНК, синтезируется на матричной ДНК;
какая из двух цепей ДНК будет матрицей, определяется направлением
промотора
Терминация
Стадии инициации
1. Образование закрытого комплекса (без
расплетения цепей ДНК).
2. Образование открытого комплекса (с
локальным расплетением ДНК).
3. Синтез коротких РНК (без диссоциации
сигма-фактора)
Палиндромы - последовательности, которые читаются одинаково слева направо и
справа налево.
Палиндромы первого порядка имеют одну ось симметрии, второго - две, третьего три.
оперон
аттенюатор
Регуляторная зона
ПРОМОТОР
Структурная зона
оператор
1
Сайт -35
Т ТG АCА
2
3
Сайт -10
спейсер
ТАТААТ
Бокс ПРИБНОВА
терминатор
Элонгация - синтез молекулы РНК на ДНКматрице
инициация
транскрипции
Палиндромы - последовательности, которые
читаются одинаково слева направо и справа налево
Элонгация транскрипции
NusA 55kD фактор элонгации, паузы, антитерминация N,
аттенюация, котранскрипционное сворачивание РНК
NusG 21kD фактор элонгации, супрессирует паузы
GreA 18kD разрезание транскрипта 2-3н. в
“арестованных” комплексах
GreB 19kD разрезание транскрипта до 9н. в
“арестованных” комплексах
Mfd 130kD освобождение РНК полимеразы,
блокированной тиминовым димером,
активация UvrABC
ρ- независимая терминация
U
5
СССA С
A
U
G
A
C
C
G
C
C
G
C C
G
C
U
G
G
C
G
G
C
A U UU U
3
• .
ρ- фактор
ρ-зависимая терминация транскрипции
Виды РНК-полимераз в клетках
эукариот
РНК-полимераза I - синтезирует rРНК
(кроме 5S rРНК)
РНК-полимераза II - синтезирует mРНК и
некоторые sРНК
РНК-полимераза III - синтезирует tРНК,
некоторые sРНК и 5SrРНК
ДНК-зависимые РНК-полимеразы
чувствительны к АМАНИТИНУ
Субъединичный состав РНКполимераз эукариот
РНК-полимераза I
27
23
14,5
14
40
135
190
РНК-полимераза II
27
23
14,5
14
40
146
150
220
445
РНК-полимераза III
27
23
14,5
82
128
160
Белковые факторы транскрипции –
белки, контролирующие перенос информации с
молекулы ДНК в структуру мРНК путем связывания
со специфичными участками ДНК
TF I; TF II; TFIII
ФАКТОРЫ ТРАНСКРИПЦИИ РНК-пол II
TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH
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
TF
Домен связывания
с ДНК (DBD)
«Цинковый палец»
Трансактивирующий
домен (TAD)
содержит участки связывания
других белков, например,
транскрипционных
корегуляторов
Сигналраспознающий
домен (SSD)
«Лейциновая молния»
Гомеодоменные белки –
связывают гомеобокс (особый участок
ДНК). Играют критическую роль в
индивидуальном развитии
организмов.
(например, лиганд-связывающий
домен), который чувствителен к
внешнем сигналам и отвечающим
за передачу сигнала к другим
компонентам транскрипционного
комплекса, что вызывает
повышение или понижение
уровня экспрессии
«Цинковый палец»
His
Cys
Zn
Zn
Cys
His
Cys
Cys
His
His
«Цинковый палец» (англ. zinc finger)
тип белковой структуры, небольшой белковый
мотив, стабилизированный одним или двумя
ионами цинка, связанными с аминокислотными
остатками белка. Как правило, цинковый палец
включает около 20 аминокислот и ион цинка
связывает 2 гистидина и 2 цистеина. Цинковые
пальцы являются белковыми модулями,
взаимодействующими с ДНК, РНК, другими
белками или небольшими молекулами.
«Лейциновая молния»
Лейциновая молния leucine zipper содержит характерное распределение
нескольких лейцинов, отделенных друг от друга цепочками из семи
аминокислот. Она необходима не только для димеризации факторов
транскрипции, но к нему примыкает последовательность из основных
аминокислот, которая нужна для связывания ДНК.
РНК-полимераза I
• RPA194
• RPA116
• PAF53 (polymerase associated factor 53)
U
5
СССA С
A
U
G
A
C
C
G
C
C
G
C C
G
C
U
G
G
C
G
G
C
A U UU U
3
• TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF и TFIIH
• Srb разрушают нуклеосомы и
декомпактизируют молекулу ДНК
• РНК-полимераза II связана еще с
группой белков семейства Swi/Snf,
которые могут разрушать нуклеосомы.
TF II E
TF II D
TF II H
CTD
TBP
TAF
TF II B
ТАТААТ
РНК – полимераза II
RAP 74 TF II F
RAP38