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RNA-Transkription
Molekularbiologie, das die Vorlagen für die Transkription zusammenfasst, RNA-Polymerase, Promotor, Transkriptionsprozess, Verarbeitung nach der Transkription usw.
Bearbeitet um 2024-01-14 20:46:52
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- Gliederung
RNA-Transkription
Transkriptionsvorlage
Vorlagenkette
DNA-Einzelstrang als Vorlage
Antisense-Strang – negativer Strang (Gegenteil von RNA)
Codierungskette
Ein weiterer DNA-Einzelstrang, der zum Matrizenstrang komplementär ist
Sense-Strang – positiver Strang (identisch mit RNA)
Enthält genetische Informationen und stimmt mit den transkribierten RNA- und Aminosäure-Codonsequenzen überein
Transkriptionseinheit
Eine Sequenz von einem Promotor zu einem anderen Terminator
Kann ein Gen oder mehrere Gene sein
RNA-Polymerase
Unter Verwendung von 4 Arten von Nukleosidtriphosphaten (NTPs) als Rohmaterialien ist das Ausgangsnukleotid Purintriphosphat, und diese Triphosphatgruppe bleibt am 5'-Ende der Produkt-RNA erhalten (normalerweise C im Upstream und T im Downstream).
Die Syntheserichtung der RNA ist 5'-3'. Das Nukleosidtriphosphat wird an das OH-Ende am 3'-Ende der neuen Kette angefügt, um eine Phosphodiesterbindung zu bilden.
Prokaryoten
Holoenzym = σ-Faktor-Kernenzym (α2ββ')
σ-Faktor (Startfaktor)
Promotor erkennen und Transkriptionsspezifität bestimmen (funktioniert nur im Anfangsstadium, nachdem die RNA-Synthese initiiert wurde, fällt sie sofort vom Holoenzym ab und kann wiederverwendet werden)
Verschiedene Sigma-Faktoren erkennen unterschiedliche Promotoren und exprimieren unterschiedliche Gene. Anders als die Bindungsfähigkeit des Promotors ist die Transkriptionseffizienz unterschiedlich.
Kernenzym
Die starke Bindung zwischen der α-Untereinheit und dem Promotor entwindet die DNA-Doppelstränge lokal.
Die β-Untereinheit katalysiert die Bildung von Phosphodiesterbindungen (Verlängerung der RNA-Kette) – Replikation
Die β'-Untereinheit ist an der Bindung des Matrizenstrangs beteiligt
Eukaryoten
RNA-Polymerase I synthetisiert die meiste rRNA im Nukleolus. Empfindlichkeit gegenüber α-Amanitin: unempfindlich
Die RNA-Polymerase II synthetisiert mRNA im Nukleoplasma, und einige snRNAs sind hochempfindlich
RNA-Polymerase III im Nukleoplasma, synthetisiert tRNA, etwas snRNA, mäßig empfindlich
Promoter
Definition: Es handelt sich um eine Template-DNA-Sequenz, die das RNA-Polymerase-Holoenzym erkennt, bindet und die Transkription initiiert. Sie befindet sich in der 5'-Upstream-Region der Transkriptionseinheit.
Die Struktur des Promotors beeinflusst die Affinität der RNA-Polymerase und damit die Transkriptionseffizienz und erfordert außerdem die Beteiligung von Transkriptionsfaktoren (Proteinen).
Prokaryoten
Drei Funktionsbereiche: anfängliche Transferstelle zur Übertragung des Basenpaares des ersten Nukleotids (1), RNA-Polymerase-Erkennungsstelle (-35), Bindungsstelle (-10)
Pro Robnow-Box
-10-Sequenz, Bindungsstelle, Sequenz ist TATAAT
Reich an AT, löst die Doppelhelix auf und bildet mit der RNA-Polymerase einen Promotorkomplex
S-Extama-Box
-35-Sequenz, Erkennungsstelle (liefert Erkennungssignal für RNA-Polymerase), die Sequenz ist TTGACA
Die Erkennungsstelle der σ-Untereinheit bestimmt die Stärke des Promotors, die Transkriptionsgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit der Proteinsynthese (Geschwindigkeit und Stärke werden durch die σ-Erkennungsstelle gesteuert).
Eukaryoten
RNA-Polymerase I: transkribiert rRNA, nur einen Promotortyp
RNA-Polymerase II: Transkribiert mRNA
Hutstandort: Ausgangspunkt (1), Basis A
TATA-Box: -25, GC-reich, Bindungsstelle, ähnlich wie P,
CAAT-Feld: -75, steuert die Häufigkeit der Transkriptionsinitiierung
universeller Transkriptionsfaktor
RNA-Polymerase III: Transkribiert tRNA. Der 5SRNA-Promotor befindet sich innerhalb der transkribierten DNA-Sequenz und ist ein nachgeschalteter Promotor.
Transkriptionsprozess
Prokaryotisch
Transkriptionsinitiierung (σ-Untereinheit)
1. RNA-Polymerase bindet über die Erkennungsstelle (-35-Region) an den Promotor, um einen geschlossenen Initiationskomplex zu bilden. 2. Bewegt sich und bindet an die Bindungsstelle (-10), um einen offenen Initiationskomplex zu bilden eine Phosphodiesterbindung, um einen ternären Enzym-DNA-RNA-Komplex zu bilden, und die Transkriptionsinitiierung ist abgeschlossen.
σ-Erkennung: Nach der Bildung eines stabilen ternären Komplexes (nach Beginn der Transkription) wird der σ-Faktor sofort abgegeben
Transkriptionsverlängerung
Betafaktoren spielen eine wichtige Rolle bei der Bildung von RNA-DNA-Hybriden
Nicht konstante Geschwindigkeit, es wird eine Pause geben, wenn man auf GC-reiche Basen trifft
Beendigung der Transkription
Terminator
Definition: Eine spezifische Sequenz auf der DNA-Matrize von Prokaryoten, die die Transkription beendet (unter den von der RNA-Polymerase transkribierten Sequenzen)
Einstufung
Endogener Terminator: Verlässt sich nicht auf Rho-Faktoren, um die Termination zu erreichen (GC-reiche Sequenz)
Hängt vom Faktor ρ ab, um den Abschlusseffekt zu erzielen
ρ-Faktor
Ein Terminatorprotein, das nur in der Terminationsphase eine Rolle spielt. Seine aktive Form ist ein Hexamer (mit einer RNA-Bindungsdomäne am N-Terminus und einer Domäne, die ATP am C-Terminus hydrolysiert), wodurch die neu erzeugte RNA-Kette vom Ternär getrennt wird komplex herauskommen
eukaryotisch
cis-wirkendes Element
Eine DNA-Sequenz, die sich auf demselben DNA-Molekül wie das zugehörige Gen befindet und die Gentranskription reguliert – cis-Regulation, kein Produkt wird stromaufwärts des 5'-Endes, stromabwärts des 3'-Endes, innerhalb des Gens transkribiert
Promoter, Verstärker, Schalldämpfer, Isolator
Promotor: Da die Bindung an die RNA-Polymerase nicht ausreicht, erhöht die Anwesenheit eines Enhancers deren Aktivität erheblich
Enhancer: Es gibt keine feste Position. Oft ist es notwendig, eine Proteinbrücke zu verwenden, um die Promotorsequenz und die Enhancersequenz zu verbinden. Dies geschieht durch eine Erhöhung der Konzentration aktivierender Faktoren in der Nähe des Promotors.
Silencer (negativer Verstärker): DNA-Sequenz, die die Expression benachbarter Gene hemmt
Isolator: Blockiert die Aktivierungswirkung von Enhancern auf Promotoren oder die Inaktivierungswirkung von Silencern; stellt eine Barriere für aktive Gene dar, um den Fehlzündungseffekt zu verhindern, der durch die Heterochromosomenverlängerung verursacht wird (gewährleistet die Regulierung der Genexpression durch Regulierung der Genauigkeit der Aktivität verschiedener regulatorischer Elemente).
Posttranskriptionelle Verarbeitung
Prokaryotische RNA-Verarbeitung
mRNA hat keine posttranskriptionelle Verarbeitung (keine Inserts und Spacer)
rRNA
Schneiden: Schneiden Sie das Primärprodukt in 5S-, 16S- und 23S-Fragmente
Modifikation: Methylierung der 2'-Hydroxylgruppe der Ribose
tRNA
Schneiden: RNase P, entfernt überschüssige Nukleotide
Modifikation: Basenmethylierung und Addition von CCA an das 3'-Ende
Eukaryotische RNA-Verarbeitung
mRNA
Prä-mRNA --- Kernheterogenität --- RNA (hnRNA) --- Reife mRNA
hnRNA---mRNA: 5'-Capping, 3'-Tailing, Spleißen
5'-Abdeckkappenstruktur: N7-Methylguanylat-5',5'-Triphosphatbindung
3'-Schwanz: Polyadenylsäure (PolyA)
Schützt das 3'-Ende vor dem Abbau durch Nukleasen und erleichtert den Transport von mRNA vom Kern zum Zytoplasma
Spleißen
Im Spleißosom der Prozess der Entfernung von Introns aus der Prä-mRNA und der Verbindung von Exons zur Bildung reifer mRNA
Bei der Translipidierungsreaktion werden die beiden Exons davor und danach verbunden und das herausgeschnittene Intron bildet eine Lassoform.
Es wird im Spleißkörper durchgeführt. Der Spleißkörper besteht aus RNA (snRNA) und Proteinfaktoren. Der Spleißkörper ist reich an Uracil U und benötigt ATP zur Energiegewinnung.
Die Verarbeitung eukaryotischer Zellen (Capping, Tailing, Spleißen) ist ein kontinuierlicher Prozess, und Transkription und Verarbeitung erfolgen gleichzeitig
tRNA
Prokaryoten Kleestruktur
1. Endonuklease schneidet zwei Abschnitte der tRNA ab; 2. Endonuklease schneidet eins nach dem anderen vom 3'-Ende ab und schneidet sie ab;
RNA-Selbstspleißung (Tetrahymena-RNA): Entdeckte, dass RNA katalytische Aktivität besitzt, und schlug das Konzept der Ribozyme vor
Methylierung eukaryontischer Zellen: tRNA erfolgt an der Base, rRNA erfolgt an der 2'-Hydroxylgruppe der Ribose
Reverse Transkription
Definition: Der Prozess der DNA-Synthese basierend auf dem Prinzip der komplementären Basenpaarung unter Verwendung von RNA als Matrize.
Der Reverse-Transkriptionsprozess wird durch Reverse Transkriptase katalysiert (HIV-Virus ist ein Retrovirus)