ÎεÏάλαιο 28.pdf
ÎεÏάλαιο 28.pdf ÎεÏάλαιο 28.pdf
© ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΓΙΑ ΤΟ ΧΗΜΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΤΟΥ ΠΑΝ/ΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ908περιοχήςΚΕΦΑΛΑΙΟ 28 · Σύνθεση και μάτισμα RNA–10 είναι ΤΑΤΑΑΤ. Η υπομονάδα σ βοηθά το ολοένζυμο να αναγνωρίζειθέσεις προαγωγέων. Όταν η θερμοκρασία ανάπτυξης αυξάνεται,τα κύτταρα της Ε. coli εκφράζουν έναν ειδικό παράγοντα σ, ο οποίος επιλεκτικάδεσμεύεται σε διάκριτους προαγωγείς γονιδίων της θερμικής καταπληξίας.Η RNA πολυμεράση πρέπει να ξετυλίξει το δίκλωνο εκμαγείοτης διπλής έλικας για να πραγματοποιηθεί η μεταγραφή. Το ξετύλιγμα εκθέτειπερίπου 17 βάσεις στον κλώνο-εκμαγείο και ετοιμάζει το σκηνικόγια τον σχηματισμό του πρώτου φωσφοδιεστερικού δεσμού. Οι αλυσίδεςτου RNA συνήθως αρχίζουν με pppG ή pppA. Η υπομονάδα σ αποσυνδέεταιαπό το ολοένζυμο μετά από την έναρξη της νέας αλυσίδας. Η επιμήκυνσηπραγματοποιείται στις φυσαλίδες της μεταγραφής που μετακινούνταικατά μήκος του εκμαγείου DNA με μια ταχύτητα περίπου 50 νουκλεοτιδίωνανά δευτερόλεπτο. H νεοσυντιθέμενη αλυσίδα του RNA περιέχεισήματα τερματισμού που τελειώνουν τη μεταγραφή. Ένα σήμα τερματισμούείναι μια δομή φουρκέτας του RNA, η οποία ακολουθείται από μερικάκατάλοιπα U. Ένα διαφορετικό σήμα τερματισμού διαβάζεται από τηνπρωτεΐνη ρ που είναι μια ΑΤΡάση. Στην E. coli πρόδρομα μόρια tRNA καιrRNA διασπώνται και τροποποιούνται χημικά μετά τη μεταγραφή, ενώ μόριαmRNA χρησιμοποιούνται αναλλοίωτα ως εκμαγεία για τη σύνθεσηπρωτεϊνών.• Η ευκαρυωτική μεταγραφή και η μετάφραση είναι διαχωρισμένες στονχώρο και στον χρόνοΗ σύνθεση του RNA στα ευκαρυωτικά λαμβάνει χώρα στον πυρήνα, ενώη σύνθεση πρωτεϊνών πραγματοποιείται στο κυτταρόπλασμα. Στον πυρήναυπάρχουν τρεις τύποι RNA πολυμεράσης: η RNA πολυμεράση Ι συνθέτειπρόδρομα μόρια rRNA. Η RNA πολυμεράση ΙΙ συνθέτει πρόδρομαμόρια mRNA και η RNA πολυμεράση ΙΙΙ συνθέτει πρόδρομα μόρια tRNA.Οι ευκαρυωτικοί προαγωγείς είναι πολύπλοκοι, αποτελούμενοι από αρκετάδιαφορετικά στοιχεία. Οι προαγωγείς για την RNA πολυμεράση ΙΙ βρίσκονταιστην πλευρά 5΄ της θέσης έναρξης για τη μεταγραφή. Ο κάθε έναςαποτελείται από ένα πλαίσιο ΤΑΤΑ επικεντρωμένο μεταξύ των θέσεων –30και –100 καθώς και από πρόσθετες ανοδικές αλληλουχίες. Αναγνωρίζονταιαπό πρωτεΐνες που ονομάζονται παράγοντες μεταγραφής και όχι από τηνRNA πολυμεράση ΙΙ. Η πρωτεΐνη σχήματος σέλας που δεσμεύεται στοπλαίσιο ΤΑΤΑ ξετυλίγει και κάμπτει το DNA στις αλληλουχίες του πλαισίουΤΑΤΑ και χρησιμεύει ως εστιακό σημείο για τη συναρμολόγηση τωνσυμπλόκων μεταγραφής. Η πρωτεΐνη που δεσμεύεται στο πλαίσιο ΤΑΤΑαρχίζει τη συναρμολόγηση του ενεργού συμπλόκου μεταγραφής. Η δραστικότηταπολλών προαγωγέων αυξάνεται σημαντικά από ενισχυτικές αλληλουχίεςοι οποίες δεν έχουν οι ίδιες δραστικότητα προαγωγέα. Οι ενισχυτικέςαλληλουχίες μπορούν να δρουν από αποστάσεις αρκετών χιλιάδωνβάσεων και μπορεί να είναι τοποθετημένες είτε ανοδικά είτε καθοδικάενός γονιδίου.• Τα προϊόντα της μεταγραφής και των τριών ευκαρυωτικών πολυμερασώνυφίστανται επεξεργασίαΤα 5΄-άκρα των πρόδρομων mRNA καλύπτονται και μεθυλιώνονται κατάτην πορεία της μεταγραφής. Μια ουρά πολυ(Α) 3΄ προστίθεται στα περισσότεραπρόδρομα μόρια mRNA μετά τη διάσπαση της νεοσυντιθέμενηςαλυσίδας από μια ενδονουκλεάση. Διεργασίες διόρθωσης RNA αλλάζουντη νουκλεοτιδική αλληλουχία μερικών mRNA όπως εκείνης της απολιποπρωτεΐνηςΒ.Το μάτισμα πρόδρομων μορίων mRNA πραγματοποιείται από σωμάτιαματίσματος, τα οποία αποτελούνται από μικρά πυρηνικά ριβονουκλεοπρω-
© ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΓΙΑ ΤΟ ΧΗΜΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΤΟΥ ΠΑΝ/ΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝτεϊνικά σωμάτια (snRNP). Οι θέσεις ματίσματος στα πρόδρομα mRNAπροσδιορίζονται από αλληλουχίες στα άκρα ιντρονίων και από θέσεις διακλάδωσηςκοντά στα 3΄-άκρα τους. Η υδροξυλική ομάδα ενός καταλοίπουαδενοσίνης στη θέση διακλάδωσης προσβάλλει τη θέση ματίσματος 5΄σχηματίζοντας ένα ενδιάμεσο δομής βρόχου. Το νέο 3΄-ΟΗ άκρο του ανοδικούεξονίου που δημιουργείται στη συνέχεια προσβάλλει τη θέση διάσπασης3΄ για να ενωθεί με το καθοδικό εξόνιο. Επομένως, το μάτισμα επιτελείταιμε δύο αντιδράσεις τρανσεστεροποίησης, με τον αριθμό των φωσφοδιεστερικώνδεσμών να παραμένει σταθερός κατά τη διάρκεια των αντιδράσεων.Τα μικρά πυρηνικά RNA στα σωμάτια ματίσματος καταλύουν τομάτισμα των πρόδρομων μορίων του mRNA. Πιο συγκεκριμένα, τα snRNAU2 και U6 σχηματίζουν το ενεργό κέντρο των σωματίων ματίσματος.909Eπιλεγμένη βιβλιογραφία• Η ανακάλυψη του καταλυτικού RNA ήταν αποκαλυπτική τόσο σε σχέσημε τον μηχανισμό όσο και με την εξέλιξηΜερικά μόρια RNA, όπως το πρόδρομο ριβοσωματικό RNA 26 S από τοπρωτόζωο Tetrahymena, υφίστανται αυτο-μάτισμα απουσία πρωτεϊνών. Μιααυτο-τροποποιούμενη παραλλαγή αυτού του ιντρονίου rRNA εμφανίζειπραγματική καταλυτική δράση. Μάτισμα που καταλύεται από σωμάτια ματίσματοςμπορεί να έχει εξελιχθεί από το αυτο-μάτισμα. Η ανακάλυψη τουκαταλυτικού RNA έχει ανοίξει νέους ορίζοντες στη διερεύνηση των πρώιμωνσταδίων της μοριακής εξέλιξης.ΟΡΟΙ-ΚΛΕΙΔΙΑμεταγραφή, 880RNA πολυμεράση, 880θέσεις προαγωγέων, 881παράγοντας μεταγραφής, 881αποτύπωση, 882ομόφωνη αλληλουχία, 883υπομονάδα σ, 883φυσαλίδα μεταγραφής, 886πρωτεΐνη ρ, 887πλαίσιο ΤΑΤΑ, 893ενισχυτής, 896προ-mRNA, 897κάλυμμα 5΄, 898ουρά πολυ(Α), 898διόρθωση RNA, 898μάτισμα RNA, 899σωμάτιο ματίσματος, 901μικρά πυρηνικά RNA (snRNA), 902εναλλακτικό μάτισμα, 904καταλυτικό RNA, 904αυτο-μάτισμα, 905ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑAπό πού να αρχίσετεWoychik, N. A., 1998. Fractions to functions: RNA polymeraseII thirty years later. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol.63:311-317.Losick, R., 1998. Summary: Three decades after sigma. ColdSpring Harbor Symp. Quant. Biol. 63:653-666.Darnell, J. E., Jr. 1985. RNA. Sci. Am. 253(4):68-78.Cech, T. R., 1986. RNA as an enzyme. Sci. Am. 255(5):64-75.Sharp, P. A., 1994. Split genes and RNA splicing. Cell 77:805-815.Cech, T. R., 1990. Self-splicing and enzymatic activity of anintervening sequence RNA from Tetrahymena. Biosci. Rep.10:239-261.Guthrie, C., 1991. Messenger RNA splicing in yeast: Clues to whythe spliceosome is a ribonucleoprotein. Science 253:157-163.BιβλίαLewin, B., 2000. Genes (7th ed.). Oxford University Press.Kornberg, A., and Baker, T. A., 1992. DNA Replication (2d ed.).W. H. Freeman and Company.Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore,D., and Darnell, J., 2000. Molecular Cell Biology (4th ed.). W.H. Freeman and Company.Watson, J. D., Hopkins, N. H., Roberts, J. W., Steitz, J. A., andWeiner, A. M., 1987. Molecular Biology of the Gene (4th ed.).Benjamin Cummings.Gesteland, R. F., Cech, T., and Atkins, J. F. (Eds.), 1999. TheRNA World (2d ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press.RNA πολυμεράσεςCramer, P., Bushnell, D. A., and Kornberg, R. D., 2001. Structuralbasis of transcription: RNA polymerase II at 2.8 Å resolution.Science 292:1863-1875.Gnatt, A. L., Cramer, P., Fu, J., Bushnell, D. A., and Kornberg,R. D., 2001. Structural basis of transcription: An RNA polymeraseII elongation complex at 3.3 Å resolution. Science 292:1876-1882.Zhang, G., Campbell, E. A., Minakhin, L., Richter, C., Severinov,K., and Darst, S. A., 1999. Crystal structure of Thermus aquaticuscore RNA polymerase at 3.3 Å resolution. Cell 98:811-824.Campbell, E. A., Korzheva, N., Mustaev, A., Murakami, K., Nair,
- Page 5: © ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
- Page 8: © ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
- Page 14 and 15: © ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
- Page 17 and 18: © ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
- Page 19 and 20: © ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
- Page 21 and 22: © ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
- Page 23 and 24: © ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
- Page 25 and 26: © ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
- Page 27 and 28: © ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
- Page 29: © ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
- Page 33 and 34: © ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ
© ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΗΤΗΣ ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΓΙΑ ΤΟ ΧΗΜΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΤΟΥ ΠΑΝ/ΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝτεϊνικά σωμάτια (snRNP). Οι θέσεις ματίσματος στα πρόδρομα mRNAπροσδιορίζονται από αλληλουχίες στα άκρα ιντρονίων και από θέσεις διακλάδωσηςκοντά στα 3΄-άκρα τους. Η υδροξυλική ομάδα ενός καταλοίπουαδενοσίνης στη θέση διακλάδωσης προσβάλλει τη θέση ματίσματος 5΄σχηματίζοντας ένα ενδιάμεσο δομής βρόχου. Το νέο 3΄-ΟΗ άκρο του ανοδικούεξονίου που δημιουργείται στη συνέχεια προσβάλλει τη θέση διάσπασης3΄ για να ενωθεί με το καθοδικό εξόνιο. Επομένως, το μάτισμα επιτελείταιμε δύο αντιδράσεις τρανσεστεροποίησης, με τον αριθμό των φωσφοδιεστερικώνδεσμών να παραμένει σταθερός κατά τη διάρκεια των αντιδράσεων.Τα μικρά πυρηνικά RNA στα σωμάτια ματίσματος καταλύουν τομάτισμα των πρόδρομων μορίων του mRNA. Πιο συγκεκριμένα, τα snRNAU2 και U6 σχηματίζουν το ενεργό κέντρο των σωματίων ματίσματος.909Eπιλεγμένη βιβλιογραφία• Η ανακάλυψη του καταλυτικού RNA ήταν αποκαλυπτική τόσο σε σχέσημε τον μηχανισμό όσο και με την εξέλιξηΜερικά μόρια RNA, όπως το πρόδρομο ριβοσωματικό RNA 26 S από τοπρωτόζωο Tetrahymena, υφίστανται αυτο-μάτισμα απουσία πρωτεϊνών. Μιααυτο-τροποποιούμενη παραλλαγή αυτού του ιντρονίου rRNA εμφανίζειπραγματική καταλυτική δράση. Μάτισμα που καταλύεται από σωμάτια ματίσματοςμπορεί να έχει εξελιχθεί από το αυτο-μάτισμα. Η ανακάλυψη τουκαταλυτικού RNA έχει ανοίξει νέους ορίζοντες στη διερεύνηση των πρώιμωνσταδίων της μοριακής εξέλιξης.ΟΡΟΙ-ΚΛΕΙΔΙΑμεταγραφή, 880RNA πολυμεράση, 880θέσεις προαγωγέων, 881παράγοντας μεταγραφής, 881αποτύπωση, 882ομόφωνη αλληλουχία, 883υπομονάδα σ, 883φυσαλίδα μεταγραφής, 886πρωτεΐνη ρ, 887πλαίσιο ΤΑΤΑ, 893ενισχυτής, 896προ-mRNA, 897κάλυμμα 5΄, 898ουρά πολυ(Α), 898διόρθωση RNA, 898μάτισμα RNA, 899σωμάτιο ματίσματος, 901μικρά πυρηνικά RNA (snRNA), 902εναλλακτικό μάτισμα, 904καταλυτικό RNA, 904αυτο-μάτισμα, 905ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑAπό πού να αρχίσετεWoychik, N. A., 1998. Fractions to functions: RNA polymeraseII thirty years later. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol.63:311-317.Losick, R., 1998. Summary: Three decades after sigma. ColdSpring Harbor Symp. Quant. Biol. 63:653-666.Darnell, J. E., Jr. 1985. RNA. Sci. Am. 253(4):68-78.Cech, T. R., 1986. RNA as an enzyme. Sci. Am. 255(5):64-75.Sharp, P. A., 1994. Split genes and RNA splicing. Cell 77:805-815.Cech, T. R., 1990. Self-splicing and enzymatic activity of anintervening sequence RNA from Tetrahymena. Biosci. Rep.10:239-261.Guthrie, C., 1991. Messenger RNA splicing in yeast: Clues to whythe spliceosome is a ribonucleoprotein. Science 253:157-163.BιβλίαLewin, B., 2000. Genes (7th ed.). Oxford University Press.Kornberg, A., and Baker, T. A., 1992. DNA Replication (2d ed.).W. H. Freeman and Company.Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore,D., and Darnell, J., 2000. Molecular Cell Biology (4th ed.). W.H. Freeman and Company.Watson, J. D., Hopkins, N. H., Roberts, J. W., Steitz, J. A., andWeiner, A. M., 1987. Molecular Biology of the Gene (4th ed.).Benjamin Cummings.Gesteland, R. F., Cech, T., and Atkins, J. F. (Eds.), 1999. TheRNA World (2d ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press.RNA πολυμεράσεςCramer, P., Bushnell, D. A., and Kornberg, R. D., 2001. Structuralbasis of transcription: RNA polymerase II at 2.8 Å resolution.Science 292:1863-1875.Gnatt, A. L., Cramer, P., Fu, J., Bushnell, D. A., and Kornberg,R. D., 2001. Structural basis of transcription: An RNA polymeraseII elongation complex at 3.3 Å resolution. Science 292:1876-1882.Zhang, G., Campbell, E. A., Minakhin, L., Richter, C., Severinov,K., and Darst, S. A., 1999. Crystal structure of Thermus aquaticuscore RNA polymerase at 3.3 Å resolution. Cell 98:811-824.Campbell, E. A., Korzheva, N., Mustaev, A., Murakami, K., Nair,
Change language