Лекция 4. Биосинтез молекул РНК. Транскрипция в клетках прокариот и эукариот

Этапы экспрессии генов

Принципы синтеза РНК на ДНК-матрице: комплементарность и антипараллельность

Рибонуклеозидтрифосфаты – субстраты для синтеза РНК

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ А Г Ц У Нуклеозидтрифосфаты

РНК-полимеразы катализируют реакцию синтеза молекул РНК на ДНК матрице

На 5-конце РНК содержится трифосфат (АТФ или ГТФ)

Этапы транскрипции Связывание ДНК-матрицы – узнавание промотора, образование открытого двойного комплекса Инициация – соединение 2-х первых нуклеотидов, образование открытого тройного комплекса, начало синтеза РНК Элонгация – продолжение синтеза РНК Терминация – завершение синтеза РНК

Стадии инициации транскрипции: образование «закрытого» комплекса, образования «открытого двойного» комплекса (с расплетанием участка ДНК) образования «открытого тройного» комплекса (синтез коротких РНК без диссоциации σ-фактора) После синтеза фрагмента РНК (9-12 нуклеотидов) σ-фактор покидает промотор и начинается стадия элонгации

Модель третичной структуры σ-фактора

Элонгация - синтез молекулы РНК на ДНК- матрице

Терминация транскрипции прокариот Терминация транскрипции прокариот может происходить двумя способами: с участием ρ (ро)-фактора и без него терминатор – это специфическая последовательность ДНК, на которой происходит терминация транскрипции

ρ-независимая терминация транскрипции На схеме показан 3-конец молекулы РНК После прохождения терминатора молекула РНК образует шпильку, которая приводит к остановке транскрипции наименее стабильный уридил-адениловый дуплекс (выделен розовым цветом) разрушается

Отличия транскрипции в клетках прокариот и эукариот

Для инициации синтеза РНК у эукариот необходимы Специфические белки – факторы транскрипции (транс-факторы) Регуляторные последовательности ДНК (цис-элементы) – промоторы, энхансеры и сайленсеры

Универсальные последовательности промоторов класса II ТАТА-бокс (-25 п.н.) (блок Хогнесса) ЦААТ-боксы (- 50/-150 п.н.) ГЦ-мотивы (-300 п.н.)

Инициация транскрипции в зоне ТАТА-бокса должны собраться факторы транскрипции TFII (Transcriptional Factors of RNA- polymerase II): TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF и TFIIH первым с ДНК связывается белок TFIID TFIID – это комплекс белков, в состав которого входит белок TBP и TAF белки

образование базового транскрипционного комплекса факторы транскрипции связываются с промотором в зоне ТАТА- бокса в определенной последовательности: TFIIА, TFIIВ, TFIIF Затем присоединяется РНК-пол. II и TFIIE TFIIH присоединяется последним и фосфорилирует РНК- полимеразу

Ключевым моментом инициации является узнавание ТАТА-бокса белком TBP Белок TBP (TATA Binding Protein) – входит в состав комплекса TFIID TBP связывается с ТАТА боксом в раз прочнее, чем с другими последовательностями ДНК

Белок TBP (TATA Binding Protein) обеспечивает изменение структуры ДНК Двойная спираль частично раскручивает, расширяя малую бороздку и обеспечивая гидрофобные взаимодействия между ДНК и белком TBP

Транскрипционный цикл