معلومة

الجينات المنسوخة RNA-Polymerase III

الجينات المنسوخة RNA-Polymerase III


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لدي قائمة بالجينات المنظمة تفاضليًا من تجربة عالية الإنتاجية للجينوم البشري. أرغب في معرفة أي من هذه الجينات يتم نسخها بواسطة RNA polymerase III وأي منها (على الأرجح أكثر) يتم نسخه بواسطة RNA polymerase II.

لقد قمت بتنزيل بعض مسارات Chip-Seq للبوليميراز الثاني والثالث وبعض فئات GO التي تنطبق على نسخ RNA polymerase III.

لقد جربت أيضًا مستودع biomaRt للبحث عن فئات GO المذكورة ، لكن لا يمكنني العثور على نتائج جوهرية حقًا. على سبيل المثال ، لدي الجين RN7SL1 الذي تم نسخه وفقًا للأدبيات بواسطة PolIII ، لكنني غير قادر على العثور على أي مستودع يقول ذلك أيضًا.

هل هناك أي طريقة (أفضل) للبحث عن هذا النوع من البيانات / التعليقات التوضيحية؟

شكرا جزيلا آسا

ملاحظة. لست متأكدًا ، إذا وجدت فئات GO الصحيحة (على سبيل المثال GO: 0006383 - النسخ من مروج RNA polymerase III). إذن هل هناك أفضل؟


GO يعتمد على الأدلة التجريبية ؛ biomart جيد جدا. GO: يبدو أن 0006383 هي العلامة الصحيحة.

إذا كنت تريد استخدام بيانات ChIPseq ، فيمكنك القيام بذلك:

  • خريطة يقرأ ChIPseq للجينوم. إذا كان لديك المسارات بالفعل ، فلن تحتاج إلى القيام بعملية التعيين. سيكون لديك موقع القراءات في الجينوم.
  • الآن عد عدد القراءات تعيين لكل منطقة جينية. يمكن الحصول على حدود الجينات من ملف GTF.
  • اختياري: تطبيع القراءات مع طول الجين.
  • أوجد الفرق بين عدد قراءات Pol-II و Pol-III لكل جين.

من خلال القيام بذلك ، ما زلت غير قادر على قول ذلك "يتم نسخ الجين- x بواسطة pol-III". كل ما يمكنك قوله هو أن"pol-III يرتبط بتلك المنطقة الجينية". إذا كان هناك توزيع متساوٍ لقراءات ChIPseq على طول الجين ، فيمكنك أن تفترض أن هناك نسخًا نشطًا وأن البوليميراز لم يتوقف فقط. يمكنك أيضًا إجراء CLIP (Crosslink-Immunoprecloyment) لـ Pol-III متبوعًا a RNAseq. سيمكنك هذا من العثور على RNAs المنسوخة بواسطة pol-III (هذه طريقة أفضل من ChIPseq لكنني لا أعتقد أن أي شخص فعلها حتى الآن ؛ لذلك لا توجد بيانات جاهزة).


النسخ حقيقيات النوى

تؤدي بدائيات النوى وحقيقيات النوى في الأساس نفس عملية النسخ ، مع بعض الاختلافات الرئيسية. يرجع الاختلاف الأكثر أهمية بين نسخ بدائيات النوى ونسخ حقيقيات النوى إلى النواة والعضيات المرتبطة بالغشاء. مع ارتباط الجينات بالنواة ، يجب أن تكون الخلية حقيقية النواة قادرة على نقل mRNA الخاص بها إلى السيتوبلازم ويجب أن تحمي mRNA الخاص بها من التدهور قبل ترجمتها. تستخدم حقيقيات النوى أيضًا ثلاثة أنواع مختلفة من البوليميرات التي يقوم كل منها بنسخ مجموعة فرعية مختلفة من الجينات. عادة ما تكون mRNAs حقيقية النواة أحادي المنشأ، بمعنى أنها تحدد بروتينًا واحدًا.


فك ترميز المبادئ الكامنة وراء تواتر الارتباط بالنكليولي لـ RNA polymerase III & # x2013 الجينات المنقولة في الخميرة الناشئة

يبدو أن ارتباط الجينات المنقولة RNA polymerase III (Pol III) مع النوى هو خاصية محفوظة تطوريًا للتنظيم المكاني للجينومات حقيقية النواة. ومع ذلك ، فإن الدراسات الحديثة حول بنية الكروموسوم العالمية في الخميرة الناشئة تحدت هذا الرأي. استخدمنا تصوير الخلايا الحية لتحديد المواقع داخل النواة لـ 13 جينة منسوخة Pol III. يعتمد تواتر الارتباط مع النواة والمحيط النووي على المسافة الجينومية الخطية من عناصر الربط - السنتروميرات أو التيلوميرات. أدى تحرير عقد عناصر الربط عن طريق تعطيل ارتباط السنترومير بجسم عمود الدوران أو تغيير موضع مصفوفات الحمض النووي الريبوزومي إلى ارتباط الجينات المنسوخة Pol III مع النوى. على العكس من ذلك ، فإن الإدخال المنتبذ لجين مُنسخ Pol III في محيط مركز مركزي منع ارتباطه بالنواة. كان النسخ المعتمد على Pol III مستقلاً عن موضع الجين داخل النواة ، لكن التجنيد النووي للجينات المنسوخة Pol III يتطلب نسخًا نشطًا. نستنتج أن ارتباط الجينات المنسوخة Pol III بالنواة ، عندما تسمح به بنية الكروموسوم العالمية ، يوفر نقاط تثبيت محيطية نووية و / أو نووية تساهم محليًا في تنظيم الكروموسوم داخل النواة.


دور عوامل النسخ RNA Polymerase III في اختيار مواقع التكامل بواسطة ديكتيوستيليوم كرر المحطة الطرفية غير الطويلة Retrotransposon TRE5-A

تين. 1. إعداد فخ TRE. ال D. discoideum ترميز الجينات سينسيز UMP (pyr5-6) مُجهز بإنترون مشتق من D. discoideum cbfA الجين (2). يشار إلى تسلسل intron كخط متقطع. يشير السهم الأبيض إلى اتجاه النسخ لجين القطب الثالث المُدرج في الإنترون. تم إدخال جميع جينات pol III المختبرة في المصيدة على شكل شظايا EcoRI ، تم تمثيلها بشكل تخطيطي بواسطة D. discoideum فال UAC. تم عزل عمليات تكامل TRE5-A في المصيدة باستخدام PCR pyr5-6 الاشعال الخاصة بـ exon كما هو محدد. يشار إلى عناصر المروج A-box و B-box للجينات tRNA الداخلي. تم إدخال الطفرات في الإجماع GTCnnnnG 53 TTC 56 RANYC 61 B-box عزر D. discoideum يشار إلى جين فال UAC tRNA. تين. 2. نتائج فحوصات TRE trap. (أ) في هذه التجربة 4 × 10 6 D. discoideum خلايا تحمل المصيدة الفارغة (-) ، أ D. discoideum جين Glu sup ، أو a D. discoideum تم إخضاع جين Val UAC للاختيار في 5-FOA و uracil. (ب) مقارنة ترددات الاستهداف على جين Met CAU بشري و a D. discoideum جين فال UAC. D. discoideum تم استخدام الخلايا (5 × 10 6 من كل سلالة) لاختيار 5-FOA. يتم عرض متوسط ​​أرقام النسخ من 10 أطباق بتري ± SD. تين. 3. 5 ′ تقاطعات لتكامل de novo من TRE5-A في فخ TRE. (أ) استهداف D. discoideum جين Glu sup tRNA والجين البشري Met CAU. التسلسل المستهدف مكتوب في السطر الأول بأحرف صغيرة. تشير الأسهم الرأسية إلى مواقع التكامل لعناصر TRE5-A ، وتشير الأرقام إلى مسافة TRE5-A إلى النيوكليوتيدات الأولى لجين الحمض الريبي النووي النقال المستهدف. تشير الأرقام الموجودة بين الأقواس إلى النيوكليوتيدات الأولى من TRE5-As المدرجة ، والتي تتم كتابتها بأحرف كبيرة كبيرة. يتم تغليف النيوكليوتيدات الإضافية ، ويشار إلى عمليات حذف الموقع المستهدفة على أنها "Δ". (ب) تكامل TRE5-A المنبع لمربع B معزول. يتم عرض التسلسل المستهدف بأحرف صغيرة. يمثل التسلسل الذي تحته خط من 26 نقطة أساس تكرار تسلسل intron الموجود في اتجاه 120 نقطة أساس في اتجاه موقع التكامل. لاحظ أن جميع عمليات الدمج المعروضة معزولة عن لوحات اختيار مختلفة وتمثل أحداث تكامل مستقلة بحكم التعريف ، حتى لو كانت العناصر المتكاملة ومواقع التكامل تبدو متشابهة جدًا. لاحظ أن الطرف 5-A للطول الكامل TRE5-A يتكون من وحدة 271-bp A تتكون من 199 نقطة أساس متوالية و 72 نقطة أساس متطابقة مع نهاية 5-الأساسية. وبالتالي ، فإن العناصر التي تم تحديد نهاياتها 5 "(1)" لها وحدات نمطية A كاملة الطول (199 + 72 نقطة أساس) ، في حين أن العناصر المسماة "(200)" تحتوي فقط على تكرار 72 نقطة أساس. تين. 4. ترددات تكامل TRE في اتجاه المنبع لمربع B معزول. تم إجراء اختبار مصيدة TRE باستخدام جين Val UAC (بالوزن) وجين Val UAC (C56G) المتحولة والمصيدة الفارغة (-). تم إدخال صندوق B 34 نقطة أساس في اتجاه مجرى الجين tRNA من النوع البري والمتحور (يشار إليه باسم مربع exB) وفي الموضع المقابل في intron من المصيدة الفارغة. تم حساب أرقام الاستنساخ من 10 أطباق بتري من نسختين مستقلتين بعد اختيار 5-FOA وتطبيعها لجين Val UAC من النوع البري بدون مربع exB وتقديم ± SDs. تين. 5. في المختبر ربط TFIIIC بجينات الحمض الريبي النووي النقال المتحولة. يوضح الشكل نتائج EMSAs مع D. discoideum مشتقات Glu sup tDNA كمسبار ذو علامة إشعاعية. كانت المجسات ذات العلامات الإشعاعية من النوع البري Glu sup (الممرات من 1 إلى 3) و Glu sup (G53T) (الممرات من 4 إلى 6) و Glu sup (C56G) (الممرات من 7 إلى 9) و Glu sup (C61A) (الممرات من 10 إلى 12 ). تم استخدام ميكروجرام واحد من البلازميد يحمل المصيدة الفارغة كمنافس. يشار إلى مجمعات DNA-TFIIIC بواسطة رأس السهم الأبيض. تم استخدام ثلاث كميات متزايدة (0.1 ميكروغرام ، 0.5 ميكروغرام ، و 1 ميكروغرام) من جزء NE600 كمصدر لـ TFIIIC. تين. 6. ترددات تكامل TRE في جينات الحمض الريبي النووي النقال المتحولة. يوضح الشكل نتائج اختبار مصيدة TRE باستخدام Val UAC (أشرطة بيضاء) و Glu sup (أشرطة سوداء) كجينات tRNA للطعم. تم اختبار جينات الحمض الريبي النووي النقال المتحولة (كما هو محدد) ، ومصيدة TRE الفارغة (-) ، وجينات الحمض الريبي النووي النقال من النوع البري. يتم تطبيع أرقام الاستنساخ من 10 أطباق بتري من نسختين مستقلتين من كل سلالة لجينات الحمض الريبي النووي النقال من النوع البري (وزن) ويعبر عن ± SDs. تين. 7. أمثلة على عمليات تكامل TRE5-A في اتجاه المنبع لجين الحمض الريبي النووي النقال المعطل المجهز بصندوق B إضافي في اتجاه مجرى النهر. يتم عرض تسلسل الحمض النووي لإدخالات TRE5-A التمثيلية في المواضع 10 نقطة أساس (أ) و 50 نقطة أساس (ب) المنبع من Val UAC غير النشط (C56G). يظهر تسلسل intron بأحرف صغيرة. يتم تقديم مربع exB بأحرف كبيرة داخل الصندوق الأسود ، بينما يتم تعبئة الصندوق B المتحور لجين الحمض الريبي النووي النقال بخط متقطع. يظهر تسلسل الجينات tRNA بأحرف كبيرة. يشار إلى موقع الإدراج بواسطة السهم العمودي. يتم عرض تسلسل الحمض النووي لـ TRE5-As المدرج بأحرف كبيرة كبيرة. تظهر النوكليوتيدات الأولى من TRE5-As المحذوفة 5′ بين أقواس و TSDs في مربعات رمادية. تين. 8. النتائج من اختبار مصيدة TRE باستخدام D. discoideum الجين الريبوسومي 5S كطعم. تتم مقارنة تردد الاستهداف عند الجين r5S بالمصيدة الفارغة (-) والمصيدة المحملة بـ a D. discoideum جين فال UAC. يتم عرض متوسط ​​أرقام النسخ من 10 أطباق بتري ± SDs. تين. 9. 5 ، تقاطعات من تكامل TRE5-A الجديد. (أ) استهداف D. discoideum الجين r5S. التسلسل المستهدف مكتوب في السطر الأول بأحرف صغيرة. يظهر الطرف 5 للجين r5S (الاتجاه العكسي) بأحرف كبيرة. يشير السهم العمودي إلى موقع التكامل لعنصر TRE5-A ، حيث تشير الأرقام إلى مسافة TRE5-A إلى النيوكليوتيدات الأولى من جين r5S المستهدف. تشير الأرقام الموجودة بين قوسين إلى النيوكليوتيدات الأولى من TRE5-A المدرجة ، والتي تمت كتابتها بأحرف كبيرة كبيرة. يشار إلى عمليات حذف الموقع المستهدفة على أنها "Δ". (ب) تكامل TRE5-A المنبع لترادف r5S. يشير السطر الأول إلى التسلسل المستهدف ، والذي يتكون من جينات r5S (أحرف كبيرة) مفصولة بموقع تقييد EcoRI وتسلسل فاصل النسخ لجين r5S الأول (أحرف صغيرة). تتم كتابة النيوكليوتيدات الأولى من TRE5-As المُدرجة (أحرف كبيرة كبيرة) بين أقواس يتم تغليف النيوكليوتيدات الإضافية. تين. 10. نموذج للتعرف الجيني tRNA بواسطة بروتينات TRE5-A. يشار إلى جين الحمض النووي الريبي (tRNA) بمربع A ومربع B ومربع exB في اتجاه مجرى النهر. D. discoideum يتكون TFIIIB على الأرجح من ثلاث وحدات فرعية: بروتين ربط TATA ، Brf1 ، و Bdp1 (T. Winckler ، ملاحظة غير منشورة). التركيب الدقيق للوحدة الفرعية لـ D. discoideum TFIIIC غير معروف. يشار إلى مركب ما قبل التكامل TRE5-A ، الذي يتكون من بروتينات ORF1 و / أو ORF2 و TRE5-A RNA ، على أنه كرة واحدة. (أ) يرتبط TFIIIC بصندوق B الداخلي للجينات tRNA ويقوم بتجنيد TFIIIB إلى نهاية 5 ′ من جين الحمض الريبي النووي النقال. يحدث تكامل TRE5-A من خلال التفاعل مع TFIIIB ، مما يترك موضع −50 غير محمي. (ب) إذا انزلق TFIIIC إلى مربع exB أثناء نسخ جين tRNA ، يظل TFIIIB في موضعه ، ولا يزال يدعم تكامل TRE5-A في موضع 50 ، بينما يتم حظر موضع −10 بواسطة TFIIIB المرتبط بالحمض النووي. (C) إذا انفصل TFIIIC عن جين tRNA ، فقد يبقى TFIIIB ويدعم تكامل TRE5-A في موضع 50.

هيكل الكروماتين والتعبير عن الجين المنسوخ بواسطة RNA Polymerase III مستقلان عن ترسيب H2A.Z

تين. 1. خميرة SNR6 نواة في الجسم الحي. (أ) تحليل IEL لبنية الكروماتين في سلالة UKY403 وسلالتها متساوية المنشأ MHY308. تنمو الخلايا في وسط YEP-galactose إلى أ600 من 0.7 تم تحويلها إلى وسط YEP المحتوي على الجلوكوز وحصادها بعد 3 ساعات. تدل الأشكال البيضاوية الرمادية على حماية الحجم النووي. تشير النقطة إلى قطع MNase الفردي بين المربعين A و B في الحمض النووي العاري. يشير الشريط القصير إلى المنطقة المكشوفة حول صندوق TATA في الكروماتين. (ب) رسم الخرائط النووية SNR6 بواسطة مقايسة ChIP. تم تحصين الكروماتين مع هيستون H2B الموسومة بالعلم بعد هضم MNase باستخدام FLAG-M2 agarose وتحليلها بواسطة PCR في الوقت الحقيقي لمناطق مختلفة من SNR6. تُظهر اللوحة العلوية مواضع الأمبليكونات المختلفة على منطقة الجينات. تشير الأرقام إلى موقع بدء النسخ (+1). تم حساب الوظائف كإثراء نسبي على منطقة TEL VIR ، ويتم عرض المتوسطات من ثلاث تجارب مستقلة ، مع أشرطة الخطأ. تين. 2. هيكل الكروماتين SNR6 تحت القمع. تم استخدام الحرمان من المغذيات في 0.15 × YEP متوسط ​​يفتقر إلى الجلوكوز لقمع نسخ Pol III. تم حساب الوظائف كإثراء نسبي على منطقة TEL VIR ، ويتم عرض المتوسطات من ثلاث تجارب مستقلة ، مع أشرطة الخطأ. (أ) فحوصات ChIP تُظهر شغل RPC160 الموسوم HA SNR6 في خلايا من النوع البري بدون (نشطة) أو مع قمع لمدة 40 دقيقة (مكبوتة). (ب) زيادة تدريجية في إشغال FLAG-H2B فوق منطقة مربع TATA-A في ظل حالة مكبوتة. (C) في تحليل IEL في الجسم الحي للكروماتين قبل (الخط 1) وبعد تحويل الخلايا إلى 0.15 × YEP المتوسط ​​لمدة 1 ساعة (الممرات 2 إلى 4). حارة A ، عينة تحكم تحت الحالة النشطة دون قمع. تدل الأشكال البيضاوية الرمادية على موقع منطقة الحماية النووية. رؤوس الأسهم مع الأرقام تشير إلى مواقع قطع MNase. تين. 3. تخصيب النوكليوسوم المنبع باستخدام متغير هيستون H2A.Z. تم حساب الإشغال على أنها تخصيب نسبي على منطقة TEL VIR. يتم عرض نتائج فحوصات ChIP التي تعرض متوسطات من ثلاث تجارب مستقلة مع أشرطة الخطأ. (أ) إشغال FLAG-H2B عبر مناطق المنبع ومربع TATA-A ومربع A-B في ظل الحالة النشطة أو المكبوتة. (ب) شغل FLAG-H2A على المنبع ، وصندوق TATA-A ، ومنطقة الصندوق A-B في وسط YEP مع الجلوكوز أو بعد ساعة واحدة من القمع. (C) إشغال Htz1-FLAG في مناطق المنبع ومربع A-B من SNR6 بعد 1 ساعة من القمع. تين. 4. لا يؤثر ترسب Htz1 في نوكليوسوم المنبع SNR6 التعبير. تم حساب الإشغال كإثراء نسبي على منطقة التحكم ، وتظهر المتوسطات من ثلاث تجارب مستقلة مع أشرطة الخطأ في كل لوحة. (أ) تأثير القمع وحذف Sas2 على مستويات الأسيتيل H4K16 في النواة الأولية فيما يتعلق بمنطقة TEL VIR. (ب) شغل أكثر من Sas2-TAP SNR6 بالنسبة إلى منطقة TEL VIR يتناقص تحت القمع. بالنسبة لكل من اللوحتين A و B ، تتم مقارنة القيم بالشغل في منطقة المربع A-B. (C) شغل Swr1-TAP أكثر SNR6 بالنسبة لمنطقة TEL VIR. (D) إشغال Htz1-TAP في النوع البري ، swr1Δ و sas2Δ مقارنة بمنطقة Cox3. (هـ) تحليل الدورة الزمنية لتأثير القمع على مستوى U6 RNA في غياب Htz1. تم عزل مجموع الحمض النووي الريبي من النوع البري و htz1Δ الخلايا والنسخ العكسي باستخدام الاشعال المسمى إشعاعيًا الخاص بـ U6 snRNA و Pol II- نسخ U4 snRNA. (F) في تحليل IEL في الجسم الحي للكروماتين قبل (الممر 3) وبعد تحويل htz1Δ خلايا إلى 0.15 × YEP متوسط ​​لمدة ساعة واحدة (الممرات 4 و 5). يظهر عنصر التحكم (الممران 1 و 2) كروماتين الخلايا البرية تحت القمع. يشير الشكل البيضاوي الرمادي إلى موضع منطقة الحماية النووية ، بينما يُظهر الشريط المنطقة المكشوفة حول صندوق TATA تحت الحالة النشطة في الممر 3. تشير رؤوس الأسهم إلى مواقع مواقع قطع MNase. تين. 5. هيكل الكروماتين SNR6 في طفرات RSC4-Δ4. (أ) السلالة MW4019 تختلف عن MW3993 في وجود الوحدة الفرعية RSC Sth1 كعلامة Myc. يُظهر تحليل IEL تحول النوكليوسوم المنبع مع طفرة RSC4. نمت خلايا الخميرة في وسط YEP الذي يحتوي على الجلوكوز إلى مستوى أ600 من 0.7. تدل الأشكال البيضاوية الرمادية على حماية الحجم النووي ، ويميز الشريط المنطقة المكشوفة في الممرات 1 و 2. تشير النقطة إلى قطع بواسطة MNase عند موضع bp −70 ، وتشير العلامة النجمية إلى موقع القطع الجديد الممتد من bp −123 إلى - 178 موقف. (ب) تأثير القمع على شغل الوحدات الفرعية RSC الموسومة بـ Myc و RSC2 (النوع البري RSC4) و Sth1 (متحولة RSC4 MW4019). تين. 6. التغييرات في بنية الكروماتين SNR6 في ظل ظروف نشطة أو مكبوتة. من أجل الوضوح ، تم حذف آلية النسخ Pol III ، والتي تظل على الجين حتى تحت القمع. يشير الشريط إلى منطقة الحمض النووي المكشوفة في ظل هذه الظروف. لا يتغير موضع النوكليوسوم بين الصندوقين A و B (بيضاوي رمادي غامق) أثناء تحرك النواة الأولى (الموضحة باللون الرمادي الفاتح). عندما يتم تنشيط الجين ، يتم تجنيد مجمعات RSC و SWR1 و SAS في الجين. ينزلق RSC جسيمًا نوويًا واحدًا إلى موضع أعلى من مربع TATA ، ويتم تبادل H2A في هذا النوكليوسوم مع H2A.Z بواسطة مجمع SWR1. مجمع SAS أسيتيلات H4K16. عندما يتم كبح الجين ، يتم فقد RSC و SAS و H2A.Z ، ويعود هذا النوكليوزوم ليغطي صندوق TATA وموقع بدء النسخ.

محتويات

البدء: بناء معقد البوليميراز على المروج. Pol III غير عادي (مقارنةً بـ Pol II) لا يتطلب أي تسلسلات تحكم في بداية الجين ، وبدلاً من ذلك يعتمد عادةً على تسلسلات التحكم الداخلي - التسلسلات داخل القسم المنسوخ من الجين (على الرغم من أن التسلسلات الأولية تُرى أحيانًا ، على سبيل المثال ، يحتوي الجين U6 snRNA على مربع TATA المنبع كما هو موضح في Pol II Promoters).

الفئة الثانية

المراحل النموذجية في بدء الجين tRNA (وتسمى أيضًا الفئة الثانية):

  1. TFIIIC (تيالفدية Fممثل البوليميراز ثالثاج) يرتبط بتسلسل تحكم داخل الجين (يقع داخل تسلسل الحمض النووي المنسوخ) ، الكتل A و B (يُطلق عليهما أيضًا المربع A والمربع B). [1].
  2. يعمل TFIIIC كعامل تجميع يضع TFIIIB لربط الحمض النووي في موقع يتركز حول 26 زوجًا أساسيًا في الجزء العلوي من موقع بدء النسخ.
  3. TFIIIB (تيالفدية Fممثل البوليميراز ثالثاب) ، يتكون من ثلاث وحدات فرعية: TBP (تيATA بإندينغ صrotein) ، وعامل النسخ Pol II المرتبط بالبروتين TFIIB ، Brf1 (أو Brf2 لنسخ مجموعة فرعية من الجينات المنقولة Pol III في الفقاريات) و Bdp1. [2].
  4. TFIIIB هو عامل النسخ الذي يجمع Pol III في موقع بدء النسخ. بمجرد ارتباط TFIIIB بالحمض النووي ، لم يعد TFIIIC مطلوبًا. يلعب TFIIIB أيضًا دورًا أساسيًا في فتح المروج.

يظل TFIIIB مرتبطًا بالحمض النووي بعد بدء النسخ بواسطة Pol III (على عكس عوامل البكتيرية ومعظم عوامل النسخ القاعدية لنسخ Pol II). هذا يؤدي إلى معدل مرتفع من إعادة إنشاء نسخ الجينات المنقولة من Pol III.

الدرجة الأولى

المراحل النموذجية في 5S rRNA (وتسمى أيضًا الفئة الأولى) بدء الجين:

  1. TFIIIA (تيالفدية Fممثل البوليميراز ثالثاأ) يرتبط بالتسلسل داخل الجين (الكذب ضمن تسلسل الحمض النووي المنسوخ) 5S rRNA ، الكتلة C (يُطلق عليها أيضًا المربع C).
  2. يعمل TFIIIA كمنصة تحل محل الكتل A و B لوضع TFIIIC في اتجاه فيما يتعلق بموقع بدء النسخ الذي يعادل ما يتم ملاحظته في جينات الحمض الريبي النووي النقال.
  3. بمجرد ارتباط TFIIIC بمركب TFIIIA-DNA ، يستمر تجميع TFIIIB كما هو موصوف لنسخ الحمض الريبي النووي النقال.

الفئة الثالثة

المراحل النموذجية في بدء الجين U6 snRNA (وتسمى أيضًا الفئة الثالثة) (موثقة في الفقاريات فقط):

  1. SNAPc (SNRNA أتنشيط صبروتين جيرتبط omplex) (يُطلق عليه أيضًا PBP و PTF) بـ PSE (صروكسيمال سمعادلة هlement) تمركز حوالي 55 زوجًا أساسيًا في الجزء العلوي من موقع بدء النسخ. يتم تحفيز هذا التجميع بشكل كبير من خلال عوامل النسخ Pol II في 1 أكتوبر والموظفين الذين يرتبطون بـ DSE مثل المُحسِّن (دistal سمعادلة هlement) ما لا يقل عن 200 زوج قاعدي أعلى موقع بدء النسخ. تتم مشاركة هذه العوامل وعناصر المروج بين نسخ Pol II و Pol III لجينات snRNA.
  2. يعمل SNAPc على تجميع TFIIIB في صندوق TATA المتمركز في 26 زوجًا أساسيًا أعلى موقع بدء النسخ. إن وجود صندوق TATA هو الذي يحدد أن جين snRNA يتم نسخه بواسطة Pol III بدلاً من Pol II.
  3. يحتوي TFIIIB لنسخ U6 snRNA على نظير Brf1 أصغر ، Brf2.
  4. TFIIIB هو عامل النسخ الذي يجمع Pol III في موقع بدء النسخ. يتنبأ الحفاظ على التسلسل أن TFIIIB المحتوي على Brf2 يلعب أيضًا دورًا في فتح المروج.

بدء النسخ في حقيقيات النوى

على عكس البلمرة بدائية النواة التي يمكن أن ترتبط بقالب الحمض النووي من تلقاء نفسها ، تتطلب حقيقيات النوى عدة بروتينات أخرى ، تسمى عوامل النسخ ، للارتباط أولاً بمنطقة المروج ومن ثم المساعدة في تجنيد البوليميراز المناسب.

ثلاثة بوليميرات الحمض النووي الريبي حقيقية النواة

تعتبر ميزات تخليق الرنا المرسال حقيقية النواة أكثر تعقيدًا بشكل ملحوظ من تلك الموجودة في بدائيات النوى. بدلاً من بوليميراز واحد يشتمل على خمس وحدات فرعية ، تحتوي حقيقيات النوى على ثلاثة بوليميرات يتكون كل منها من 10 وحدات فرعية أو أكثر. يتطلب كل بوليميراز حقيقي النواة أيضًا مجموعة مميزة من عوامل النسخ لإحضاره إلى قالب الحمض النووي.

يقع RNA polymerase I في النواة ، وهي بنية أساسية نووية متخصصة يتم فيها نسخ RNA الريبوسومي (rRNA) ومعالجته وتجميعه في ريبوسومات (الجدول 1). تعتبر جزيئات الرنا الريباسي RNAs بنيوية لأن لها دورًا خلويًا ولكن لا تترجم إلى بروتين. إن الرنا الريباسي هي مكونات الريبوسوم وهي ضرورية لعملية الترجمة. يقوم بوليميريز الحمض النووي الريبي بتجميع جميع الرنا الريباسي باستثناء جزيء الرنا الريباسي 5S. ينطبق التعيين "S" على وحدات "Svedberg" ، وهي قيمة غير إضافية تميز السرعة التي تترسب بها الجسيمات أثناء الطرد المركزي.

الجدول 1. مواقع ومنتجات وحساسيات بوليميرات الحمض النووي الريبي حقيقية النواة الثلاثة
بوليميراز الحمض النووي الريبي مقصورة خلوية نتاج النسخ حساسية α-Amanitin
أنا النواة جميع الرنا الريباسي باستثناء الرنا الريباسي 5S غير حساس
II نواة جميع ما قبل الرنا المرسال النووي المشفر للبروتين حساسة للغاية
ثالثا نواة 5S rRNA و tRNAs و RNAs النووية الصغيرة حساس إلى حد ما

يقع RNA polymerase II في النواة ويقوم بتوليف جميع وحدات pre-mRNAs النووية المشفرة للبروتين. تخضع حقيقيات النوى pre-mRNAs لمعالجة مكثفة بعد النسخ ولكن قبل الترجمة. من أجل الوضوح ، ستستخدم مناقشة هذه الوحدة للنسخ والترجمة في حقيقيات النوى مصطلح "mRNAs" لوصف الجزيئات الناضجة والمعالجة الجاهزة للترجمة فقط. RNA polymerase II مسؤول عن نسخ الغالبية العظمى من الجينات حقيقية النواة.

يقع RNA polymerase III أيضًا في النواة. يقوم هذا البوليميراز بنسخ مجموعة متنوعة من الحمض النووي الريبي البنيوي الذي يتضمن 5S pre-rRNA ، ونقل ما قبل RNAs (pre-tRNAs) ، و Pre-RNAs النووية الصغيرة. تلعب الحمض الريبي النووي النقال دورًا مهمًا في الترجمة ، فهي تعمل كجزيئات محول بين قالب الرنا المرسال وسلسلة البولي ببتيد المتنامية. تمتلك RNAs النووية الصغيرة مجموعة متنوعة من الوظائف ، بما في ذلك "splicing" pre-mRNAs وتنظيم عوامل النسخ.

يمكن للعالم الذي يميز جينًا جديدًا تحديد البوليميراز الذي ينسخه عن طريق اختبار ما إذا كان الجين يتم التعبير عنه في وجود سم معين للفطر ، وهو α-amanitin (الجدول 1). ومن المثير للاهتمام أن α-amanitin أنتج بواسطة أمانيتا فالويدسيؤثر فطر قبعة الموت على البوليميرات الثلاثة بشكل مختلف تمامًا. إن بوليميريز RNA غير حساس تمامًا لـ α-amanitin ، مما يعني أن البوليميراز يمكنه نسخ الحمض النووي في المختبر في وجود هذا السم. في المقابل ، فإن RNA polymerase II حساس للغاية لـ α-amanitin ، و RNA polymerase III حساس بشكل معتدل. إن معرفة البوليميراز الناسخ يمكن أن يرشد الباحث إلى الوظيفة العامة للجين الذي تتم دراسته. نظرًا لأن RNA polymerase II ينسخ الغالبية العظمى من الجينات ، فسوف نركز على هذا البوليميراز في مناقشاتنا اللاحقة حول عوامل النسخ والمحفزات حقيقية النواة.

هيكل مروج RNA Polymerase II

محفزات حقيقيات النوى أكبر بكثير وأكثر تعقيدًا من المروجين بدائية النواة ، لكن كلاهما يحتوي على صندوق TATA. على سبيل المثال ، في جين ثيميدين كيناز بالماوس ، يوجد صندوق تاتا في حوالي -30 بالنسبة إلى موقع البدء (+1) (الشكل 1). بالنسبة لهذا الجين ، فإن تسلسل مربع TATA الدقيق هو TATAAAA ، كما هو مقروء في اتجاه 5 ′ إلى 3 على الشريط غير النموذجي. هذا التسلسل لا يتطابق مع بكتريا قولونية مربع TATA ، لكنه يحافظ على عنصر A – T الغني. الثبات الحراري لروابط A-T منخفض وهذا يساعد قالب الحمض النووي على الاسترخاء محليًا استعدادًا للنسخ.

الشكل 1. يظهر مروج معمم لجين نسخ بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي الثاني. تتعرف عوامل النسخ على المروج. ثم يربط RNA polymerase II ويشكل مجمع بدء النسخ.

اتصال فني

الشكل 2. يحتوي مرنا حقيقيات النوى على إنترونات يجب تقسيمها. يضاف أيضًا غطاء 5 و 3 poly-A.

يقوم عالم بتقسيم محفز حقيقيات النوى أمام الجين البكتيري وإدخال الجين في كروموسوم بكتيري. هل تتوقع أن تقوم البكتيريا بنسخ الجين؟

يشتمل جينوم الفأر على جين واحد واثنين من الجينات الكاذبة للثيميدين كيناز السيتوبلازمي. الجينات الكاذبة هي الجينات التي فقدت قدرتها على ترميز البروتين أو لم تعد الخلية تعبر عنها. يتم نسخ هذه الجينات الكاذبة من mRNA ودمجها في الكروموسوم. على سبيل المثال ، يحتوي مروج ثيميدين كيناز بالماوس أيضًا على صندوق CAAT محفوظ (GGCCAATCT) عند -80 تقريبًا. هذا التسلسل ضروري ويشارك في عوامل النسخ الملزمة. علاوة على ذلك ، قد تحتوي المحفزات حقيقية النواة على صندوق واحد أو أكثر من الصناديق الغنية بالـ GC (GGCG) أو الصناديق الثمانية (ATTTGCAT). ترتبط هذه العناصر بالعوامل الخلوية التي تزيد من كفاءة بدء النسخ وغالبًا ما يتم تحديدها في الجينات "النشطة" التي يتم التعبير عنها باستمرار بواسطة الخلية.

عوامل النسخ لـ RNA Polymerase II

لا ينتهي تعقيد النسخ حقيقيات النوى بالبوليميراز والمُروّجات. يساعد أيضًا جيش من عوامل النسخ القاعدية والمحسّنات وكواتم الصوت في تنظيم التكرار الذي يتم من خلاله تصنيع ما قبل الرنا المرسال من الجين. تؤثر المعززات وكواتم الصوت على كفاءة النسخ ولكنها ليست ضرورية لمواصلة النسخ. تعتبر عوامل النسخ القاعدية حاسمة في تكوين مركب مسبق على قالب DNA الذي يقوم لاحقًا بتجنيد RNA polymerase II لبدء النسخ.

تبدأ أسماء عوامل النسخ القاعدية بـ “TFII” (هذا هو عامل النسخ لـ RNA polymerase II) ويتم تحديدها بالأحرف A –J. تقع عوامل النسخ بشكل منهجي في مكانها في قالب الحمض النووي ، حيث يعمل كل عامل على زيادة استقرار مجمع ما قبل الإنجاز والمساهمة في توظيف RNA polymerase II.

تتضمن عمليات إحضار بوليميرا RNA الأول والثالث إلى قالب الحمض النووي مجموعات أقل تعقيدًا من عوامل النسخ ، لكن الموضوع العام هو نفسه. النسخ حقيقيات النوى هو عملية منظمة بإحكام تتطلب مجموعة متنوعة من البروتينات للتفاعل مع بعضها البعض ومع حبلا الحمض النووي. على الرغم من أن عملية النسخ في حقيقيات النوى تنطوي على استثمار أيضي أكبر من بدائيات النوى ، إلا أنها تضمن أن تقوم الخلية بنسخ ما قبل mRNAs التي تحتاجها لتخليق البروتين.

اتصال التطور

تطور المروجين

قد يكون تطور الجينات مفهومًا مألوفًا. يمكن أن تحدث الطفرات في الجينات أثناء تكرار الحمض النووي ، وقد تكون النتيجة مفيدة للخلية وقد لا تكون كذلك. من خلال تغيير إنزيم أو بروتين هيكلي أو بعض العوامل الأخرى ، يمكن لعملية الطفرة أن تحول الوظائف أو السمات الفيزيائية. ومع ذلك ، قد تتطور أيضًا محفزات حقيقيات النوى والتسلسلات التنظيمية الأخرى للجينات. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك الجين الذي ، على مدى عدة أجيال ، يصبح أكثر قيمة للخلية. ربما يقوم الجين بتشفير البروتين البنيوي الذي تحتاجه الخلية لتكوينه بكثرة لوظيفة معينة. إذا كانت هذه هي الحالة ، فسيكون من المفيد للخلية لمحفز ذلك الجين أن يقوم بتجنيد عوامل النسخ بشكل أكثر كفاءة وزيادة التعبير الجيني.

أبلغ العلماء الذين يفحصون تطور تسلسل المحفز عن نتائج متباينة. يعود ذلك جزئيًا إلى صعوبة استنتاج المكان الذي يبدأ فيه محفز حقيقيات النوى بالضبط وينتهي. تحدث بعض المحفزات داخل الجينات ، بينما يوجد البعض الآخر بعيدًا جدًا عن الجينات التي تنظمها ، أو حتى في اتجاه مجرى النهر. ومع ذلك ، عندما حصر الباحثون فحصهم في متواليات المحفز الأساسية البشرية التي تم تعريفها تجريبيًا على أنها متواليات تربط معقد ما قبل التأسيس ، وجدوا أن المحفزات تتطور بشكل أسرع من الجينات المشفرة للبروتين.

لا يزال من غير الواضح كيف يمكن أن يتوافق تطور المروج مع تطور البشر أو الكائنات الحية الأعلى الأخرى. ومع ذلك ، فإن تطور المروج لإنتاج أكثر أو أقل من منتج جيني معين هو بديل مثير للاهتمام لتطور الجينات نفسها.

الهياكل المروجة لبوليميراز RNA الأول والثالث

في حقيقيات النوى ، تختلف عناصر المروج المحفوظة للجينات المنسوخة بواسطة بوليميرات RNA الأول والثاني والثالث. RNA polymerase I ينسخ الجينات التي لها تسلسلان محفزان غنيان بالـ GC في منطقة -45 إلى +20. هذه التسلسلات وحدها كافية لحدوث بدء النسخ ، لكن المحفزات ذات التسلسلات الإضافية في المنطقة من -180 إلى -105 في بداية موقع البدء ستعزز البدء بشكل أكبر. الجينات التي يتم نسخها بواسطة RNA polymerase III لها محفزات أو محفزات أولية تحدث داخل الجينات نفسها.


نسخ RNA polymerase III كعامل مرض

بوليميراز RNA (Pol) III مسؤول عن نسخ الجينات غير المشفرة المختلفة في الخلايا حقيقية النواة ، التي تتمتع منتجات RNA الخاصة بها بوظائف محددة جيدًا في الترجمة والعمليات البيولوجية الأخرى للبعض ، والوظائف التي لا يزال يتعين تحديدها للآخرين. بالنسبة لهم جميعًا ، ومع ذلك ، يتم وصف وظائف جديدة. على سبيل المثال ، تم الإبلاغ عن منتجات Pol III لتنظيم بعض البروتينات مثل بروتين كيناز R (PKR) عن طريق الارتباط المباشر ، لتشكيل مصدر RNAs قصير جدًا مع أدوار تنظيمية في التعبير الجيني ، أو للتحكم في مستويات الرنا الميكروي عن طريق العزل. تمشيا مع هذه الوظائف العديدة ، يرتبط تحرير الجينات المنسوخة Pol III بمجموعة كبيرة ومتنوعة من الاضطرابات البشرية. نراجع هنا الأمراض البشرية المختلفة التي تم ربطها بعيوب في جهاز النسخ Pol III أو بخلل في منتجات Pol III ونناقش الآليات الأساسية المحتملة.

الكلمات الدالة


دور بوليميراز الحمض النووي الريبي في النسخ الجيني | علم الوراثة

في هذه المقالة سنناقش دور بوليميريز الحمض النووي الريبي في النسخ.

إنزيمات RNA polymerase عبارة عن إنزيم معقد يتكون في E. coli من 5 وحدات فرعية أو سلاسل بولي ببتيد محددة β و β & # 8217 و α و σ و بأوزان جزيئية ذات صلة تبلغ 160.000 و 150.000 و 90.000 و 40.000 و 10000. توجد سلسلة α مرتين ، والبعض الآخر مرة واحدة فقط. يسمى الشكل النشط للإنزيم holoenzyme ويبلغ إجمالي وزنه الجزيئي 500000.

يتم تثبيت سلاسل البولي ببتيد معًا بواسطة روابط ثانوية غير تساهمية. تشكل السلاسل β و β & # 8217 و α و الإنزيم الأساسي (عامل سيجما) مرتبطًا بشكل ضعيف بالسلاسل الأخرى ويمكن فصله بسهولة. يحفز الإنزيم الأساسي ارتباط نيوكليوتيدات الريبوز عن طريق روابط الفوسفوديستر.

يتعرف عامل سيجما على تسلسلات البداية في منطقة المحفز للحمض النووي حيث يبدأ النسخ. في وجود عامل سيجما ، يرتبط الإنزيم المجسم بتلك النيوكليوتيدات في منطقة المروج التي تبدأ النسخ. بعد ذلك بوقت قصير ، يتم فك اللولب المزدوج ويعمل خيط واحد كقالب للنسخ.

تتكون بوليميرات الحمض النووي الريبي حقيقية النواة الأول والثاني والثالث من 8 إلى 14 وحدة فرعية مختلفة في كل منها. يتعرفون على المروجين المختلفين ويتعرفون على فئات مختلفة من الجينات.

ترتبط أكبر وحدتين فرعيتين من بوليميراز الحمض النووي الريبي حقيقية النواة الثلاثة بالوحدات الفرعية β و β & # 8217 من E. coli polymerase. خمس وحدات فرعية من بوليميرات الحمض النووي الريبي حقيقية النواة مشتركة لجميع الإنزيمات الثلاثة. تسمح أوجه التشابه الهيكلية هذه للبوليميرات حقيقية النواة بمشاركة العديد من الخصائص الوظيفية الشائعة.

موقع النسخ ، التعرف على المروج:

يسمى تسلسل الحمض النووي الذي يرتبط به بوليميراز الحمض النووي الريبي لبدء نسخ الجين بالمحفز. المروج هو موقع محدد في بداية الجينات حيث يبدأ النسخ.

تعتبر عملية البدء مهمة لأن هذه هي الخطوة الأساسية التي يتم فيها تنظيم النسخ. يتراوح طول المروجين النموذجيين من 20 إلى 200 قاعدة. يُظهر التسلسل الأساسي بين المروجين المختلفين تباينًا ، ويرتبط ذلك بقوة الارتباط مع بوليميراز الحمض النووي الريبي.

أثار النسخ السؤال حول ما إذا كان أحد خيوط الحمض النووي المزدوج أو كلاهما قد تم نسخهما. في الفيروس φ X 174 الذي يحتوي على DNA أحادي السلسلة فقط (على عكس معظم فيروسات الحمض النووي الأخرى) ، يتم نسخ خيط واحد فقط من الحمض النووي إلى تسلسل الحمض النووي الريبي التكميلي. في الفيروسات الأخرى ذات الحمض النووي المزدوج ، عندما نفكر في الجينوم بأكمله ، يتم نسخ كلا خيطي الحمض النووي المزدوج ، حيث يعمل أحدهما كقالب لبعض الجينات ، ويعمل الخيط الآخر كقالب للجينات المتبقية.

النسخ في بدائيات النوى:

توجد المحفزات في البكتيريا في منطقة خيط DNA التي تسبق موقع بدء نسخ الحمض النووي الريبي. يُشار إلى النيوكليوتيدات التي يبدأ عندها النسخ على أنها + 1 والنيوكليوتيدات السابقة بالرمز -1. يقال إن أجزاء الحمض النووي التي تسبق موقع البدء ، باتجاه نهاية 3 & # 8242 من القالب تكون في بداية هذا الموقع.

ويقال أن تلك الأجزاء من الحمض النووي التي تلاه ، نحو نهاية 5 & # 8242 من القالب تقع في نهاية هذا الموقع. كشفت مقارنات متواليات المحفز لسلسلة من الجينات المختلفة المعزولة من الإشريكية القولونية أن المنطقة التي تقع أعلى موقع بدء النسخ تحتوي على مجموعتين من التسلسلات المتشابهة في مجموعة متنوعة من الجينات.

يحتوي هذان التسلسلان الشائعان ، المشار إليهما باسم متواليات الإجماع ، على 6 نيوكليوتيدات لكل منهما. كل قاعدة في تسلسل الإجماع هي القاعدة التي يتم ملاحظتها غالبًا في هذا الموضع بين أي عدد من التسلسلات المرصودة.

توجد تسلسلات الإجماع تقريبًا 10 و 35 زوجًا أساسيًا في الجزء العلوي من موقع بدء النسخ. يطلق عليهم العنصر -10 و -35 ، للإشارة إلى موقعهم بالنسبة إلى موقع بدء النسخ ، والذي يقع في + 1 الموضع. (الشكل 15.6).

يحتوي تسلسل الإجماع في الموضع 35 في E. coli على TTGACA وهذا في الموضع 10 به TATAAT. التسلسلات الموجودة في الموضعين & # 8211 10 و & # 8211 35 ليست متطابقة في المروجين المختلفين ، ولكنها متشابهة بدرجة كافية لإنشاء تسلسل إجماع. تسلسل & # 8211 10 الذي يسمى صندوق TATA أو صندوق Pribnow (بعد اسم مكتشفه) يشبه التسلسلات الموجودة في المواضع المقابلة في العديد من مروجي حقيقيات النوى.

تحدد مواضع متواليات المحفز أين وعلى أي خيط يبدأ تخليق بوليميراز الحمض النووي الريبي. تدعم الأدلة التجريبية الأهمية الوظيفية لعناصر المروج & # 8211 10 و & # 8211 35.

أولاً ، يتم نسخ الجينات التي تحتوي على عناصر محفز تختلف عن تسلسل الإجماع بشكل أقل كفاءة من الجينات التي يتطابق مروجوها مع تسلسل الإجماع بشكل أوثق.

ثانيًا ، الطفرات المستحثة في متواليات الإجماع & # 8211 35 أو & # 8211 10 لها تأثيرات قوية على وظيفة المحفز.

ثالثًا ، تم تحديد المواقع التي يرتبط فيها RNA polymerase بالمحفزات بشكل مباشر من خلال تجارب طباعة القدم ، والتي تُستخدم على نطاق واسع لتحديد المواقع التي ترتبط فيها البروتينات بالحمض النووي (الشكل 15.7).

في هذه التجارب ، يتم تمييز جزء من الحمض النووي إشعاعيًا في أحد طرفيه. يتم تحضين الحمض النووي المسمى مع البروتين ، على سبيل المثال RNA polymerase ، ثم يتم تعريضه للهضم الجزئي باستخدام DNase. تعتمد الطريقة على مبدأ أن مناطق الدنا التي يرتبط بها البروتين محمية من هضم الدناز. يتم هضم عينة موازية من الحمض النووي التي لم يتم تحضينها بالبروتين باستخدام الدناز.

يمكن تحديد مناطق الحمض النووي ذات البروتين المرتبط من خلال مقارنة منتجات الهضم من الحمض النووي المرتبط بالبروتين والحمض النووي بدون بروتين. أظهر تحليل طباعة القدم هذا أن بوليميراز الحمض النووي الريبي يرتبط عمومًا بالمروّجات على مساحة 60 زوجًا أساسيًا تقريبًا ، ويمتد من & # 8211 40 إلى +20 ، أي من 40 نيوكليوتيد في المنبع إلى 20 نيوكليوتيدًا في اتجاه موقع بدء النسخ. ترتبط الوحدة الفرعية سيجما (عامل σ) لبوليميراز الحمض النووي الريبي على وجه التحديد بالتسلسلات في كل من منطقتي المروج & # 8211 35 و & # 8211 10 ، مما يشير إلى أهمية هذه المناطق في وظيفة المروج.

بدء النسخ:

في غياب الوحدة الفرعية sigma ، يمكن لـ RNA polymerase الارتباط بشكل غير محدد بالحمض النووي ذي التقارب المنخفض. يلعب Sigma دورًا مهمًا في توجيه البوليميراز إلى المروجين من خلال الارتباط على وجه التحديد بكل من التسلسل & # 8211 35 و & # 8211 10 ، مما يؤدي إلى بدء النسخ في بداية الجين. يُشار إلى الارتباط الأولي بين البوليميراز والمُحفِّز على أنه معقد مُحَفِّز مغلق لأن الحمض النووي لا يتم فكه.

يقوم البوليميراز بعد ذلك بفك حوالي 15 قاعدة من الحمض النووي حول موقع البدء لتشكيل معقد محفز مفتوح ويتم توفير الحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل للنسخ. يتم وضع أول نيوكليوزيد ثلاثي الفوسفات في الموقع. يتم ربط النيوكليوتيد التالي في الخط بالكربون 3 & # 8242 من الريبوز ، وهكذا دواليك. يبدأ النسخ من خلال الانضمام إلى برنامجي NTPs مجانيين في موقع + 1.

استطالة السلسلة:

بعد إضافة ما يقرب من أول عشرة نيوكليوتيدات ، يتم تحرير سيجما من البوليميراز الموضح في الشكل 15.6. The polymerase then moves along the DNA template strand, adding nucleotides to the 3′ end of the growing RNA chain. Thus RNA chains grow in the 5′ to 3′ direction similar to what is observed in DNA synthesis.

As it moves, the polymerase unwinds the template DNA over about 17 base pairs (less than two turns of the double helix) in the region of transcription. After RNA polymerase has passed, the DNA strands reform the duplex.

Chain Termination:

The RNA chain continues to grow until the RNA polymerase encounters a termination signal. Then transcription stops, the RNA chain is released from the polymerase, and the enzyme dissociates from its DNA template. The most common type of termination signal in E. coli consists of a symmetrical inverted repeat of a GC-rich sequence followed by 4 or more A residues.

Transcription of the GC-rich inverted repeat produces a segment in the growing RNA chain that can form a stem loop structure by complementary base pairing (Fig. 15.8).

The formation of a self-complementary structure dissociates the chain from the DNA template and terminates transcription. There are other types of transcription termination signals in prokaryotes as well as eukaryotes that involve binding of proteins to specific DNA sequences for chain termination, instead of formation of the stem-loop structure in RNA.

Transcription in حقيقيات النوى:

There are two major differences between prokaryotic and eukaryotic transcription systems.

First, a single RNA polymerase is able to transcribe all genes in bacteria, whereas eukaryotic cells have multiple different RNA polymerases that transcribe distinct classes of genes.

Second, eukaryotic RNA polymerases do not bind directly to promoter sequences, but interact with a number of proteins to specifically initiate transcription. The complexity of the transcription process in eukaryotes is presumed to be related with the regulation of gene expression required to control activities of many different cell types in multicellular forms.

Three distinct nuclear RNA polymerases transcribe different classes of genes in eukaryotic cells (Table).

RNA polymerase II transcribes protein coding genes in nucleus to yield mRNAs RNA polymerases I and III transcribe ribosomal RNAs (rRNAs) and transfer RNAs (tRNAs). The three largest species of tRNAs are transcribed by RNA polymerase I.

The genes for transfer RNA and the smallest species of ribosomal RNA (5S rRNA), as well as some small nuclear (snRNAs) and cytoplasmic RNAs (scRNAs) involved in splicing and protein transport are transcribed by RNA polymerase III. In addition, mitochondria and chloroplasts contain separate RNA polymerases similar to bacterial RNA polymerases that specifically transcribe DNA in these organelles.

Transcription by RNA Polymerase II:

The different mode of action of transcription in eukaryotic cells was noted in 1979 when it was found that RNA polymerase II is able to initiate transcription only if additional proteins are added to the reaction. In contrast with the bacterial sigma factors, transcription in eukaryotic cells requires distinct initiation factors that were not associated with the polymerase.

Specific proteins acting as transcription factors have now been identified that are required by RNA polymerase II to initiate transcription. Two types of transcription factors have been defined: general transcription factors involved in transcription from all polymerase II promoters additional transcription factors involved in control of expression of individual genes.

Experiments using in vitro systems have indicated that five general transcription factors are required for initiation of transcription by RNA polymerase II. The promoters of many genes transcribed by polymerase II contain a sequence similar to TATAA 25 to 30 nucleotides upstream of the transcription start site.

This sequence referred to as the TATA box is similar to the -10 sequence of bacterial promoters and is involved in initiation of transcription as follows: first, a general transcription factor called TFIID (TF indicates transcription factor, II denotes polymerase II) binds to the TATA box. TFIID has multiple subunits including the TATA-binding protein (TBP).

The TBP binds specifically to the TATAA consensus sequence and 10-12 other polypeptides called TBP-associated factors (TAFs). Second, TBP binds to a second general transcription factor (TFIIB) forming a TBP-TFIIB complex at the promoter. Following recruitment of RNA polymerase II to the promoter, two additional factors (TFIIE and TFIIH) are required for initiation of transcription.

Two subunits of TFIIH are helicase that unwind DNA around initiation site, while another subunit is a protein kinase that phosphorylates repeated sequences in the largest subunit of RNA polymerase II. In spite of the development of in vitro systems, much remains to be elucidated about polymerase II transcription in eukaryotic cells.

Transcription by RNA Polymerases I and III:

Like RNA polymerase II, the other two polymerases I and III also require additional transcription factors to associate with appropriate promoter sequences. Although the three eukaryotic polymerases recognise distinct types of promoters, a common transcription factor, the TATA- binding protein (TBP) seems to be required for initiation of transcription by all 3 polymerases.

RNA polymerase I transcribes ribosomal RNA genes which are present in tandem repeats, to yield a large 45S pre-rRNA, which is then processed to derive the 28S, 18S and 5.8S rRNAs (Fig. 15.9).

The promoter of rRNA genes consists of 150 base pairs just upstream of the transcription initiation site. These promoter sequences are recognised by two transcription factors, UBF (upstream binding factor) and SL1 (selectivity factor 1) which bind to the promoter and then recruit polymerase I to form an initiation complex.

One of the four protein subunits of the SL1 transcription factor is TBP. Thus, TBP is a common transcription factor required by all 3 types of eukaryotic RNA polymerases. The promoter of ribosomal RNA genes does not contain TATA box, therefore, TBP does not bind to specific promoter sequences. Thus TBP associates with ribosomal RNA genes through the binding of other proteins in the SL1 complex to the promoter.

The genes for tRNAs, 5S rRNA and some of the small RNAs involved in splicing and protein transport are transcribed by Polymerase III. These genes are characterised by promoters that lie within, and not upstream of the transcribed sequence.

The process of termination of transcription was found out from experiments in prokaryotes in which nucleus is not bound by a membrane. Therefore, synthesis of proteins on ribosomes occurs simultaneously with synthesis of mRNA on DNA.

Visualisation of Transcription:

The idea of visualizing gene transcription originally arose from light microscopic studies of lampbrush chromosomes in amphibian oocytes performed by Callan and Lloyd, and Gall in the 1960’s similar studies were done on the puffed polytene chromosomes of insects by Beermann and his colleagues. Oocyte-chromosomes are highly extended in the lampbrush state and contain thousands of chromosomal loci active in RNA synthesis.

Another favourable attribute of oocytes is that there is amplification (manifold increase) of rRNA genes during early oogenesis giving rise to hundreds of extra nucleoli in a nucleolus. In this system, transcription of ribosomal cistrons has been visualised.

During transcription on oocyte lampbrush chromosomes, the DNA in the condensed, bead­like chromomere unravels and is spun out into a loop and transcribed. The loop axis becomes covered by the transcribed RNA fibrils embedded in a protein matrix (Fig. 15.12). At the base of each RNP (ribonucleoprotein) fibril, an RNA polymerase molecule is attached. In male meiosis and somatic cells transcription produces fine hair-like outgrowths from the chromosomes (Fig. 15.13).

Puffing in the giant polytene chromosomes in the salivary glands of insects represents a direct way of correlating chromosome structure with gene transcription. Puff formation indicates genes that are actively transcribing RNA which would be translated into salivary proteins. Further work of Grossbach (1969) and others made it possible to relate the syn thesis of a specific protein with a specific puff.

In 1969 Miller and Beatty developed a spreading technique for chromatin by which nascent RNP transcripts could be visualised in the electron microscope. The technique has since been applied to various materials. It allows us to visualize the spatial relationships between DNA, RNA polymerase and the RNA transcripts in situ.

EM studies have confirmed that most of the DNP (de-oxy-ribonucleoprotein) fibrils are entangled in the chromomeric mass and only a small proportion is extended into lateral loops. The initiation and termination sites for transcription are located at the two ends of the loop i.e., the thick and thin insertion sites of the loop.

The lateral RNP fibrils which contain the nascent RNA transcripts are of increasing length. One loop is said to represent one transcriptional unit. Many times an active loop shows tandemly arranged transcription units separated by spacer regions (Fig. 15.14). The spacers represent non-transcribed regions. Up to 5 transcriptional units may be present on a loop the loop is therefore a multi-gene structure.

These authors also found initiation sites of two transcriptional units overlapping each other. The drug actinomycin-D which inhibits transcription removes RNP fibrils from the template and causes loops to collapse.

The initial products of transcription observed in EM are longer than the average hnRNA molecules isolated by biochemical techniques. Similar studies on transcription have also been conducted on interphase nuclei of somatic cells in some organisms.

Inhibitors of Transcription:

Several compounds can inhibit transcription of DNA by RNA polymerase. One group of compounds acts by binding non-covalently to the DNA template and modifying its structure the other group binds to the RNA polymerase and inhibits its catalytic function. The most important inhibitor is actinomycin-D (AMD), an antibiotic produced by streptomyces.

Its phenoxazene ring intercalates between two GC pairs, while its two peptide side chains form H-bonds with guanine bases and project into minor groove of the double helix.

AMD does not interfere with the binding of RNA polymerase to DNA but inhibits chain elongation by preventing movement of core enzyme along the template. AMD does not interfere with replication of DNA. Aflatoxin, ethidium bromide and 2- acetyl-amino-fluorine also inhibit transcription by binding to DNA.

A group of bacterial antibiotics called rifamycins act by inhibiting bacterial RNA polymerases. One such compound known as rifampicin binds non-covalently to the β subunit of RNA polymerase so that chain initiation is inhibited, but does not affect chain elongation, α- amanitin blocks one of the RNA polymerase enzymes present in eukaryotic cells but bacterial mitochondrial or chloroplast RNA polymerases are not affected by it.


قم بتنزيل وطباعة هذه المقالة لاستخداماتك العلمية والبحثية والتعليمية الشخصية.

شراء عدد واحد من علم مقابل 15 دولارًا أمريكيًا فقط.

علم

Vol 348, Issue 6234
01 May 2015

أدوات المادة

الرجاء تسجيل الدخول لإضافة تنبيه لهذه المقالة.

By Antoine Bridier-Nahmias , Aurélie Tchalikian-Cosson , Joshua A. Baller , Rachid Menouni , Hélène Fayol , Amando Flores , Ali Saïb , Michel Werner , Daniel F. Voytas , Pascale Lesage

علم 01 May 2015 : 585-588

A mobile genetic element is targeted away from gene-coding regions by a component of a host transcription complex.


شاهد الفيديو: Transcription and mRNA processing. Biomolecules. MCAT. Khan Academy (قد 2022).


تعليقات:

  1. Breac

    ليس دائما ، وأحيانا حتى قبل =)

  2. Bardalph

    أعمر لك هرابة رأس السنة الجديدة! تهنئ زملائك المدونين!

  3. Dozil

    قليلون يمكن أن يتباهى ببراعة مثل المؤلف

  4. Antalka

    انا اظن، انك مخطأ. اكتب لي في PM ، سنتحدث.

  5. Shepard

    حق تماما! ويبدو لي أنها فكرة ممتازة. أنا أتفق معك.

  6. Tagis

    أعتقد أنه خطأ. أنا متأكد. أقترح مناقشته. اكتب لي في رئيس الوزراء ، يتحدث إليك.



اكتب رسالة