Információ

D1. Bevezetés a transzkripcióba – biológia

D1. Bevezetés a transzkripcióba – biológia


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.

Képzelje el, hogy kapott egy körülbelül 2 méter hosszú húrt, amely egy feltekert, fehérjementesített emberi kromoszómát képvisel. Ez a szerkezet hengeres "mágnesszelep" szerkezetbe van tekerve, amely tovább csomagolva illeszkedik a sejtmaghoz a többi kromoszómával együtt. (Tipp: A CD nem kötődik közvetlenül a DNS -hez.)?

A modern biológia egyik központi kérdése az, hogy mi szabályozza a génexpressziót. Amint azt korábban leírtuk, a géneket "be kell kapcsolni" a megfelelő időben, a megfelelő sejtben. Első megközelítésben a szervezet összes sejtje ugyanazt a DNS -t tartalmazza (kivéve a csírasejteket és az immunsejteket). A sejttípust az határozza meg, hogy egy adott időpontban milyen gének expresszálódnak. Hasonlóképpen, a sejtek különböző típusú sejtekké változhatnak (differenciálódnak) a gének expressziójának megváltoztatásával. A Központi Biológiai dogma leírja, hogy a géneket először hogyan írják át a hírvivő RNS -be (mRNS), majd az mRNS -t megfelelő fehérje szekvenciává alakítják át. Az alábbi linkeket azoknak kell áttekinteniük, akik kevés háttérrel rendelkeznek a biológia központi dogmájával és a gén természetével kapcsolatban.

  • áttekintés a központi biológiai dogmáról a nem biokémiai szak számára
  • A gének és termékeik áttekintése: az egyszerűségtől a komplexitásig

Frissített egyszerű DNS bemutató Jmol14 (Java) | JSMol (HTML5)

Miután elkészítették, a fehérjéket poszt-transzlációs úton módosíthatják, a sejtek bizonyos helyein lokalizálhatják, és végül lebonthatják. Ha a funkcionális fehérjéket a génexpresszió végtermékének tekintjük, akkor a génexpresszió szabályozása elméletileg a folyamat ezen lépéseinek bármelyikén megtörténhet.

Ábra: FOLYAMATOK, amelyek befolyásolják a fehérje állandósult állapotkoncentrációját

A génexpressziót többnyire azonban a transzkripció szintjén szabályozzák. Ennek nagy biológiai értelme van, mivel kevésbé lenne energetikailag pazarló egy funkcionális fehérje végső expresszióját a folyamat korai szakaszában indukálni vagy gátolni. Hogyan szabályozható a génexpresszió transzkripciós szinten? Számos példát dokumentáltak. A fő szabályozás jellemzően az RNS -polimeráz kötődésének szintjén történik, közvetlenül a transzkripciós iniciációs hely előtt (5 '). Más tényezők, az úgynevezett transzkripciós faktorok (amelyek általában fehérjék), ugyanahhoz a régióhoz kötődnek, és elősegítik az RNS -polimeráz kötődését a kötőhelyen, az úgynevezett promoterben. A fehérjék a DNS helyeihez is kötődhetnek (operátor a prokariótákban), és gátolhatják a transzkripciós komplex összeállítását, és ezáltal a transzkripciót. A géntranszkripció szabályozása ezután a megfelelő transzkripciós faktorok és az RNS-polimeráz megfelelő régiójához való kötődésévé válik a géntranszkripció kezdőhelyén. A génexpresszió fehérjék általi szabályozása lehet pozitív vagy negatív. A prokariótákban a szabályozás általában negatív, míg az eukariótákban pozitív.

ábra: A géntranszkripció pozitív és negatív szabályozása


Bevezetés a DNS-transzkripcióba

A DNS transzkripció olyan folyamat, amely magában foglalja a genetikai információk átírását a DNS -ből az RNS -be. Az átírt DNS -üzenet, ill RNS átirat, fehérjék előállítására használják. A DNS sejtjeink magjában található. Szabályozza a sejtek aktivitását a fehérjék termelésének kódolásával. A DNS -ben található információk nem alakulnak át közvetlenül fehérjékké, hanem először RNS -be kell másolni őket. Ez biztosítja, hogy a DNS -ben található információk ne szennyeződjenek.

A legfontosabb tudnivalók: DNS-átírás

  • Ban ben DNS transzkripció, DNS -t írnak át RNS előállítására. Az RNS -transzkriptumot ezután fehérje előállítására használják.
  • A transzkripció három fő lépése az iniciáció, a megnyúlás és a befejezés.
  • Kezdetben az enzim RNS polimeráz kötődik a DNS -hez a promoter régióban.
  • Az elongáció során az RNS-polimeráz a DNS-t RNS-vé írja át.
  • A termináció során az RNS polimeráz felszabadul a transzkripciót végző DNS -ből.
  • Fordított átírás folyamatok a reverz transzkriptáz enzimet használják az RNS DNS-vé történő átalakítására.

Bevezetés a kotranszkripciós RNS -illesztésbe

Az a felfedezés, hogy sok introntartalmú gén kotranszkripciósan összekapcsolható, jobb megértéshez vezetett ahhoz, hogy a splicing és a transzkripció bonyolultan összefonódnak. A kotranszkripciós illesztést számos különböző szervezetben bizonyították, és kimutatták, hogy szerepet játszanak mind a konstitutív, mind az alternatív splicing koordinálásában. A kotranszkripciós splicing természete azt sugallja, hogy a transzkripció változásai drámaian befolyásolhatják a splicinget, és az új bizonyítékok arra utalnak, hogy az összeillesztés befolyásolhatja a transzkripciót. Ebben a fejezetben a kotranszkripciós splicing mechanizmusait és következményeit tárgyaljuk, és bemutatunk néhány, ennek a folyamatnak a mérésére használt eszközt.

Ábrák

Csatlakozás a pre-mRNS splicing és…

Kapcsolódás a pre-mRNS splicing és a transzkripció között. Az összeillesztő gép elemei lokalizálódnak…

A kotranszkripciós splicing kinetikai modellje.…

A kotranszkripciós splicing kinetikai modellje. (a) Ban ben Saccharomyces cerevisiae , RNS Pol II…


7.00x Bevezetés a biológiába vagy hasonlóba (egyetemi biokémia, molekuláris biológia és genetika) és 7.28.1x molekuláris biológia vagy hasonló (fejlett DNS replikáció és javítás)

Érdekli ezt a tanfolyamot vállalkozása vagy csapata számára?

Tanítsa alkalmazottait a legkeresettebb témákban az edX for Business segítségével.

Erről a tanfolyamról

A Molekuláris Biológia kurzus 2. részében a DNS RNS-vé való átírását vizsgálja meg, amely a biológia központi dogmájának kulcsfontosságú része és a génexpresszió első lépése.

Tudta, hogy az átültethető elemek, a genetikai információk, amelyek helyről helyre mozoghatnak, az emberi genom nagyjából 50 % -át teszik ki? Tudtad, hogy a tudósok meghatározott génekbe való mozgásukat bizonyos betegségek okaihoz kötik? Azt is megtudhatja, hogyan működnek ezek az „ugráló gének”, és hogyan tanulmányozzák őket a tudósok a Molekuláris biológia: transzkripció és transzpozíció című részben.

Készen áll arra, hogy túllépjen a tankönyvekben bemutatott tudományos információ „mi” -jén, és fedezze fel hogyan a tudósok levezetik e molekuláris modellek részleteit?

Vessen egy pillantást a kulisszák mögé a modern molekuláris genetikára, a klasszikus kísérleti eseményektől, amelyek azonosították a transzkripcióban és az átültetésben részt vevő fehérjéket és elemeket, és a genomszekvenálás erejét alkalmazó élvonalbeli vizsgálatokig. A tanfolyam problémáit úgy terveztük, hogy a kísérleti tervezési és adatelemzési készségeket építsük.

Fedezzük fel a transzkripciós gépekkel és az átültetés mechanizmusaival kapcsolatos jelenlegi ismereteink határait. Ha készen állsz a kihívásra, csatlakozz hozzánk a 7.28.2x Molekuláris biológia: transzkripció és transzpozíció témában.

Amit megtanul

  • Hogyan lehet összehasonlítani és szembeállítani a transzkripciót prokariótákban és eukariótákban
  • Hogyan írható le az átültetés több mechanizmusa?
  • Hogyan elemezzük a fehérjeszerkezeteket funkcionális információkra következtetni
  • Hogyan tervezzük meg a legjobb kísérletet egy hipotézis tesztelésére
  • Hogyan kell értelmezni a transzkripciós és átültetési kísérletekből származó adatokat

Tanmenet

1. hét : A baktériumok átírásának gépei és előmozdítói

2. hét : A bakteriális transzkripció bakteriális szabályozása

3. hét : Az eukarióta transzkripció gépei és elősegítői


Tartalom

Egy fehérjét kódoló DNS transzkripciós egység tartalmazhatja mind a kódoló szekvencia, amelyet lefordítanak a fehérjére, és szabályozó szekvenciák, amelyek irányítják és szabályozzák az adott fehérje szintézisét. A kódoló szekvencia előtti ("upstream") szabályozó szekvenciát öt első nem lefordított régiónak (5'UTR) nevezzük, a kódoló szekvencia utáni ("downstream") szekvenciát pedig három első fordítatlan régiónak (3'UTR). [3]

A DNS-replikációval ellentétben a transzkripció olyan RNS-komplementet eredményez, amely tartalmazza az uracil (U) nukleotidot minden olyan esetben, amikor a timin (T) előfordult volna egy DNS-komplementben.

A két DNS-szál közül csak az egyik szolgál templátként a transzkripcióhoz. A DNS antiszensz szálát RNS polimeráz olvassa le a 3 'végétől az 5' végéig a transzkripció során (3 '→ 5'). A komplementer RNS ellentétes irányban, 5 '→ 3' irányban jön létre, illeszkedve az érzékszál szekvenciájához, kivéve az uracil timinnak való átváltását. Ez az irányvonal az, hogy az RNS polimeráz csak nukleotidokat adhat a növekvő mRNS lánc 3 'végéhez. Ez a csak a 3 '→ 5' DNS -szál használata kiküszöböli a DNS -replikációban látható Okazaki -fragmensek szükségességét. [3] Ezzel megszűnik az RNS -primer szükségessége is az RNS -szintézis elindításához, ahogy ez a DNS -replikáció esetében is előfordul.

Az nem-a DNS minta (érzék) szálát kódoló szálnak nevezik, mivel annak szekvenciája megegyezik az újonnan létrehozott RNS -transzkriptummal (kivéve az uracil timinnal való helyettesítését). Ez az a szál, amelyet a megállapodás szerint DNS-szekvencia bemutatásakor használnak. [5]

A transzkripciónak van némi lektorálási mechanizmusa, de ezek kevésbé és kevésbé hatékonyak, mint a DNS -másolás kontrolljai. Ennek eredményeként a transzkripció alacsonyabb másolási pontossággal rendelkezik, mint a DNS -replikáció. [6]

A transzkripció fel van osztva megindítás, inicializálás, promóter menekülés, megnyúlás, és megszüntetése. [7]

Átírás beállítása Szerkesztés

Javítók, transzkripciós faktorok, közvetítő komplex és DNS -hurkok emlősök transzkripciójában Szerkesztés

Az emlősökben a transzkripció beállítását számos cisz-szabályozó elem szabályozza, beleértve a mag promóterét és a promoter-proximális elemeket, amelyek a gének transzkripciós kezdőhelyei közelében találhatók. A mag promoterek általános transzkripciós faktorokkal kombinálva elegendőek a transzkripció iniciációjának irányításához, de általában alacsony az alapaktivitásuk. [8] Más fontos cisz-szabályozó modulok olyan DNS-régiókban találhatók, amelyek távol vannak a transzkripció kezdőhelyeitől. Ezek közé tartoznak a fokozók, a hangtompítók, a szigetelők és a rögzítőelemek. [9] Az elemek ezen konstellációja közül az erősítőknek és a hozzájuk kapcsolódó transzkripciós faktoroknak van vezető szerepük a géntranszkripció elindításában. [10] Egy gén promóterétől távoli DNS-régióban lokalizált erősítő nagyon nagy hatással lehet a géntranszkripcióra, egyes gének akár 100-szoros transzkripción is áteshetnek az aktivált fokozó miatt. [11]

Az enhancerek a genom azon régiói, amelyek fő génszabályozó elemek. Az enhancerek szabályozzák a sejttípus-specifikus géntranszkripciós programokat, leggyakrabban úgy, hogy nagy távolságokon áthurkolják a célgének promótereit. [12] Míg több százezer enhanszer DNS-régió létezik, [13] egy bizonyos típusú szövet esetében csak specifikus enhanszerek kerülnek az általuk szabályozott promóterek közelébe. Az agykérgi idegsejteken végzett vizsgálat során 24 937 hurkot találtak, amelyek fokozókat hoztak a célpromótoraikba. [11] Több erősítő, amelyek mindegyike gyakran tízezrei vagy százezrei nukleotidoktól távol helyezkedik el a célgénektől, hurokba lép a célgén promotereikhez, és összehangolódhatnak egymással, hogy ellenőrizzék közös célgénjük transzkripcióját. [12]

A vázlatos illusztráció ebben a részben azt mutatja, hogy egy erősítő ciklikusan körbejár, hogy fizikai célközeli helyzetbe kerüljön egy célgén promóterével. A hurkot egy összekötő fehérje dimerje (pl. CTCF vagy YY1 dimer) stabilizálja úgy, hogy a dimer egyik tagja az enhanszeren lévő kötőmotívumához, a másik tagja pedig a promóteren lévő kötőmotívumához van rögzítve (ezt a piros cikkcakk az illusztráción). [14] Számos sejtfunkció-specifikus transzkripciós faktor (körülbelül 1600 transzkripciós faktor van egy emberi sejtben [15]) általában kötődik egy erősítő specifikus motívumaihoz [16], és ezeknek az erősítőhöz kötött transzkripciós faktoroknak egy kis kombinációjához, ha közel kerülnek egymáshoz DNS -hurokkal promóterhez, szabályozzák a célgén transzkripciójának szintjét. A mediátor (egy komplexum, amely rendszerint körülbelül 26 fehérjéből áll, kölcsönhatásba lépő szerkezetben) közvetlenül a promoterhez kötött RNS polimeráz II (pol II) enzimhez továbbítja a fokozó DNS-hez kötött transzkripciós faktorok szabályozási jeleit. [17]

Az enhancerek, ha aktívak, általában a DNS mindkét száláról íródnak át, és az RNS polimerázok két különböző irányban hatnak, és két enhanszer RNS-t (eRNS) termelnek, amint az az ábrán látható. [18] Egy inaktív enhanszert inaktív transzkripciós faktor köthet. A transzkripciós faktor foszforilációja aktiválhatja, és az aktivált transzkripciós faktor aktiválhatja az enhanszert, amelyhez kötődik (lásd az ábrán a kis vörös csillagot, amely az enhanszerhez kötött transzkripciós faktor foszforilációját jelzi). [19] Az aktivált fokozó megkezdi RNS -jének átírását, mielőtt aktiválja a hírvivő RNS transzkripcióját a célgénből. [20]

CpG sziget metiláció és demetiláció Szerkesztés

A transzkripció szabályozását a promoterek körülbelül 60% -ánál a citozinek metilezésével is szabályozzák a CpG dinukleotidokban (ahol az 5 ’citozint 3’ guanin vagy CpG helyek követik). Az 5-metil-citozin (5-mC) a citozin DNS-bázis metilezett formája (lásd az ábrát). Az 5-mC egy epigenetikai marker, amely túlnyomórészt a CpG helyeken található. Körülbelül 28 millió CpG dinukleotid fordul elő az emberi genomban. [21] Az emlősök legtöbb szövetében átlagosan a CpG citozinek 70-80% -a metilálódik (5-metilCpG vagy 5-mCpG képződik). [22] Az 5'cytosine-guanine 3 'szekvenciákban található metilezett citozinek gyakran csoportokban, CpG-szigeteken fordulnak elő. A promoterszekvenciák körülbelül 60% -ának van CpG -szigete, míg az enhancer -szekvenciáknak csak körülbelül 6% -ának van CpG -szigete. [23] A CpG-szigetek szabályozó szekvenciákat alkotnak, mivel ha a CpG-szigetek metilálódnak egy gén promoterében, az csökkentheti vagy elnémíthatja a géntranszkripciót. [24]

A DNS -metilezés szabályozza a gén transzkripcióját a metil -kötő domén (MBD) fehérjékkel, például MeCP2, MBD1 és MBD2. Ezek az MBD fehérjék a legerősebben a nagymértékben metilált CpG szigetekhez kötődnek. [25] Ezek az MBD-fehérjék mind metil-CpG-kötő doménnel, mind transzkripciós repressziós doménnel rendelkeznek. [25] Metilált DNS-hez kötődnek, és a kromatin-remodelláló és/vagy hisztonmódosító aktivitású fehérjekomplexeket a metilált CpG-szigetekre irányítják vagy irányítják. Az MBD -fehérjék általában elnyomják a helyi kromatint, például katalizálják a represszív hisztonjelek bevezetését, vagy nukleoszóma -átalakítással és kromatin -átszervezéssel általános represszív kromatin -környezetet hoznak létre. [25]

Amint azt az előző részben említettük, a transzkripciós faktorok olyan fehérjék, amelyek specifikus DNS -szekvenciákhoz kötődnek, hogy szabályozzák egy gén expresszióját. A transzkripciós faktor kötődési szekvenciája a DNS -ben általában körülbelül 10 vagy 11 nukleotid. Ahogy 2009 -ben összefoglaltuk, Vaquerizas et al. jelezte, hogy körülbelül 1400 különböző transzkripciós faktort kódolnak az emberi genomban olyan gének, amelyek az összes humán fehérjét kódoló gén körülbelül 6% -át teszik ki. [26] A jelre reagáló génekhez kapcsolódó transzkripciós faktor kötőhelyek (TFBS) körülbelül 94%-a az enhanszerekben, míg az ilyen TFBS-eknek csak körülbelül 6%-a fordul elő a promoterekben. [16]

Az EGR1 fehérje egy speciális transzkripciós faktor, amely fontos a CpG-szigetek metilációjának szabályozásában. Az EGR1 transzkripciós faktor kötőhelye gyakran az enhancer vagy promoter szekvenciákban található. [27] Az emlős genomban körülbelül 12 000 EGR1 kötőhely található, és az EGR1 kötőhelyek körülbelül fele a promoterekben, fele pedig az enhanszerekben található. [27] Az EGR1 kötődése a cél DNS kötőhelyéhez érzéketlen a citozin metilációjára a DNS -ben. [27]

Míg csak kis mennyiségű EGR1 transzkripciós faktor fehérje mutatható ki a nem stimulált sejtekben, a transzláció EGR1 A gén fehérjévé alakulása egy órával a stimuláció után drasztikusan megemelkedik. [28] Az EGR1 transzkripciós faktor fehérjék expresszióját különböző típusú sejtekben növekedési faktorok, neurotranszmitterek, hormonok, stressz és sérülések stimulálhatják. [28] Az agyban, amikor a neuronok aktiválódnak, az EGR1 fehérjék felfelé szabályozódnak, és a már létező TET1 enzimekhez kötődnek (toboroznak), amelyek erősen expresszálódnak a neuronokban. A TET enzimek katalizálhatják az 5-metil-citozin demetilezését. Amikor az EGR1 transzkripciós faktorok a TET1 enzimeket a promoterek EGR1 kötőhelyeire hozzák, a TET enzimek demetilezhetik a metilezett CpG szigeteket ezeknél a promotereknél. A demetiláció után ezek a promóterek megindíthatják célgénjeik transzkripcióját. A neuronokban lévő gének százai differenciáltan expresszálódnak a neuronok aktiválása után a TET1 EGR1 toborzása révén a promotereikben lévő metilált szabályozó szekvenciákba. [27]

A promóterek metilációja szintén megváltozik a jelekre adott válaszként. A három emlős DNS -metiltranszfer (DNMT1, DNMT3A és DNMT3B) katalizálja a metilcsoportok citozinekhez történő hozzáadását a DNS -ben. Míg a DNMT1 egy „fenntartó” metiltranszferáz, addig a DNMT3A és a DNMT3B új metilezéseket hajthat végre. Két splice fehérje izoformát is előállítanak a DNMT3A gén: DNS-metiltranszferáz fehérjék DNMT3A1 és DNMT3A2. [29]

A DNMT3A2 illesztési izoforma úgy viselkedik, mint egy klasszikus közvetlen-korai gén terméke, és például erőteljesen és átmenetileg keletkezik az idegsejtek aktiválása után. [30] Ahol a DNMT3A2 DNS -metiltranszferáz -izoform kötődik, és metilcsoportokat ad hozzá a citozinekhez, úgy tűnik, a transzláció utáni hiszton határozza meg. [31] [32] [33]

Másrészt az idegi aktiváció a DNMT3A1 lebomlását okozza, amelyet legalább egy értékelt célzott promoter csökkent metilációja kísér. [34]

Beavatás Szerkesztés

A transzkripció azzal kezdődik, hogy az RNS-polimeráz egy vagy több általános transzkripciós faktorral együtt egy specifikus DNS-szekvenciához kötődik, amelyet "promóternek" neveznek, hogy RNS polimeráz-promoter "zárt komplexet" hozzon létre. A „zárt komplexben” a promoter DNS még teljesen kétszálú. [7]

Az RNS-polimeráz, amelyet egy vagy több általános transzkripciós faktor segít, körülbelül 14 bázispár DNS-t tekercsel, hogy RNS-polimeráz-promoter "nyílt komplexet" hozzon létre. A "nyílt komplexben" a promoter DNS részben letekeredett és egyszálú. Az exponált, egyszálú DNS-t "transzkripciós buboréknak" nevezik. [7]

Az RNS polimeráz, amelyet egy vagy több általános transzkripciós faktor segít, majd kiválasztja a átirat kezdő webhelye a transzkripciós buborékban egy iniciáló NTP-hez és egy kiterjesztett NTP-hez (vagy egy rövid RNS primerhez és egy kiterjesztett NTP-hez) kötődik, amelyek komplementerek a transzkripciós starthely szekvenciájával, és katalizálja a kötés kialakulását, hogy kiindulási RNS-terméket kapjon. [7]

A baktériumokban az RNS polimeráz holoenzim öt alegységből áll: 2 α alegységből, 1 β alegységből, 1 β 'alegységből és 1 ω alegységből. A baktériumokban egy általános RNS transzkripciós faktor létezik, amelyet szigma faktornak neveznek. Az RNS polimeráz mag enzim a bakteriális általános transzkripciós (szigma) faktorhoz kötődve RNS polimeráz holoenzimet képez, majd egy promoterhez kötődik. [7] (Az RNS -polimerázt holoenzimnek nevezik, ha szigma alegység kapcsolódik a mag enzimhez, amely 2 α alegységből, 1 β alegységből, 1 β 'alegységből áll). Az eukariótáktól eltérően a születőben lévő bakteriális mRNS iniciáló nukleotidja nincs lefedve módosított guanin nukleotiddal. A bakteriális transzkriptumok iniciáló nukleotidja egy 5'-trifoszfátot (5'-PPP) tartalmaz, amely felhasználható a transzkripciós iniciációs helyek genomszintű feltérképezésére. [35]

Az archaeában és az eukariótákban az RNS polimeráz olyan alegységeket tartalmaz, amelyek homológok a baktériumok öt RNS polimeráz alegysége mindegyikével, és további alegységeket is tartalmaz. Az archaeában és az eukariótákban a bakteriális általános transzkripciós faktor szigma funkcióit több, együtt működő általános transzkripciós faktor látja el. [7] Az archaeában három általános transzkripciós faktor létezik: TBP, TFB és TFE. Az eukariótákban az RNS polimeráz II-függő transzkripcióban hat általános transzkripciós faktor van: TFIIA, TFIIB (a régészeti TFB ortológusa), TFIID (multisubunit faktor, amelyben a kulcs alegység, a TBP az archeális TBP ortológusa), TFIIE (a régészeti TFE ortológusa), TFIIF és TFIIH. A TFIID az első komponens, amely a TBP kötődése miatt kötődik a DNS-hez, míg a TFIIH az utolsó komponens, amelyet be kell toborozni. Az archaeában és az eukariótákban az RNS polimeráz-promoter zárt komplexet általában "preinitációs komplex" -nek nevezik. [36]

A transzkripció iniciálását további fehérjék szabályozzák, amelyeket aktivátoroknak és represszoroknak neveznek, és bizonyos esetekben a kapcsolódó koaktivátorok vagy corepresszorok szabályozzák a transzkripció iniciációs komplex képződését és működését. [7]

Promoter menekülés Szerkesztés

Az első kötés szintetizálása után az RNS polimeráznak el kell kerülnie a promótert. Ez idő alatt hajlamos az RNS -átirat felszabadítására és csonka átiratok előállítására. Ezt hívják abortív beavatásnak, és gyakori mind az eukariótákban, mind a prokariótákban. [37] Az abortív iniciáció addig folytatódik, amíg körülbelül 10 nukleotid küszöbértékű RNS -terméket nem szintetizálnak, ekkor a promoter kiszökése megtörténik, és transzkripciós megnyúlási komplex képződik.

Mechanikai szempontból a promóter elszökése DNS -súrolással történik, biztosítva az energiát, amely szükséges az RNS -polimeráz holoenzim és a promoter közötti kölcsönhatások megszakításához. [38]

A baktériumokban a történelem során úgy gondolták, hogy a szigma faktor határozottan felszabadul a promóter clearance után. Ezt az elméletet a kötelező kiadási modell. A későbbi adatok azonban azt mutatták, hogy a promóter kiürülése után és azt követően a szigma faktor felszabadul egy sztochasztikus modell szerint. sztochasztikus kiadású modell. [39]

Eukariótákban, egy RNS polimeráz II-függő promoternél, a promoter clearance után a TFIIH foszforilálja az 5-ös szerint az RNS-polimeráz II karboxiterminális doménjén, ami lezáró enzim (CE) toborzásához vezet. [40] [41] Még nem ismert a pontos mechanizmusa annak, hogy a CE hogyan indukálja a promoter kiürülését eukariótákban.

Nyúlás Szerkesztés

A DNS egyik szála, a sablon szál (vagy nem kódoló szál), templátként használják az RNS szintéziséhez. A transzkripció előrehaladtával az RNS polimeráz áthalad a templát szálon, és a bázispárosítás komplementaritását használja a DNS sablonnal, hogy létrehozzon egy RNS másolatot (amely megnyúlik a bejárás során). Bár az RNS polimeráz a templát szálon 3' → 5' irányból halad át, a kódoló (nem templát) szál és az újonnan képződött RNS referenciapontként is használható, így a transzkripció úgy írható le, hogy az 5' → 3' irányban történik. Ez egy RNS-molekulát állít elő 5 '→ 3' -ból, a kódoló szál pontos másolata (kivéve, hogy a timineket uracilokkal helyettesítik, és a nukleotidok egy ribóz (5-szén) cukorból állnak, ahol a DNS dezoxiribóz (eggyel kevesebb oxigént tartalmaz) atom) cukor-foszfát gerincében). [ idézet szükséges ]

Az mRNS transzkripció több RNS -polimerázt tartalmazhat egyetlen DNS -templáton és több transzkripciós kört (egy adott mRNS amplifikációja), így sok mRNS -molekula gyorsan előállítható egyetlen génpéldányból. [ idézet szükséges ] A jellemző megnyúlási sebesség prokariótákban és eukariótákban körülbelül 10-100 nts/s. [42] Az eukariótákban azonban a nukleoszómák gátolják a polimerázok átírását a transzkripció megnyúlása során. [43] [44] Ezekben a szervezetekben a nukleoszómák által kiváltott szünetet olyan transzkripciós megnyúlási faktorokkal lehet szabályozni, mint a TFIIS. [44]

A megnyúlás magában foglal egy lektorálási mechanizmust is, amely helyettesítheti a helytelenül beépített bázisokat. Eukariótákban ez a transzkripció alatti rövid szüneteknek felelhet meg, amelyek lehetővé teszik a megfelelő RNS-szerkesztő faktorok kötődését. Ezek a szünetek lehetnek az RNS-polimerázra jellemzőek, vagy a kromatin szerkezete miatt. [ idézet szükséges ]

Megszüntetés Szerkesztés

A baktériumok két különböző stratégiát alkalmaznak a transzkripció befejezésére-Rho-független terminációt és Rho-függő terminációt. Az Rho-független transzkripciós terminációban az RNS-transzkripció leáll, amikor az újonnan szintetizált RNS-molekula G-C-ben gazdag hajtű hurkot képez, amelyet Us futtatása követ. Amikor a hajtű kialakul, a mechanikai feszültség megszakítja a gyenge rU-dA kötéseket, és most kitölti a DNS-RNS hibridet. Ez kihúzza a poli-U transzkriptumot az RNS-polimeráz aktív helyéről, lezárva a transzkripciót. A "Rho-függő" típusú terminációnál a "Rho" nevű fehérjefaktor destabilizálja a templát és az mRNS közötti kölcsönhatást, így felszabadítja az újonnan szintetizált mRNS-t az elongációs komplexből. [45]

A transzkripció befejezése az eukariótákban kevésbé jól érthető, mint a baktériumokban, de magában foglalja az új átirat hasítását, majd az adeninek templátfüggetlen hozzáadását az új 3 'végén, a poliadenilezés nevű folyamatban. [46]


Sejtspecifikus Kaiso (ZBTB33) A sejtciklus szabályozása Cyclin D1 és Cyclin E1 révén

Az aberráns DNS -metilezés, a rák előmozdítása és a progresszió közötti összefüggés érdeklődést váltott ki a kapcsolódó szabályozási mechanizmusok felismerésében. A Kaiso (ZBTB33) egy speciális transzkripciós faktor, amely szelektíven felismeri a metilezett CpG-tartalmú helyeket, valamint a szekvencia-specifikus DNS-célpontot. Egyre több jelentés kapcsolja össze a ZBTB33 túlzott expresszióját és a transzkripciós tevékenységeket áttétes potenciállal és rossz rákos prognózissal, bár kevés mechanikus betekintés van arra, hogy a sejtek hogyan használják ki a ZBTB33 transzkripciós képességeit a betegségek előmozdítására és előrehaladására. Itt mechanikai részleteket közlünk arról, hogy a ZBTB33 hogyan közvetíti a sejtspecifikus sejtciklus szabályozást. ZBTB33 kimerülési és túlzott expressziós vizsgálatok segítségével megállapították, hogy a HeLa sejtekben a ZBTB33 közvetlenül elfoglalja a ciklin D1 és ciklin E1 promotereit, proliferációt indukál azáltal, hogy elősegíti a retinoblasztóma foszforilációját, és lehetővé teszi az E2F transzkripciós aktivitását, amely felgyorsítja a G-t.1- S-fázisú átmenet. Ezzel szemben a HEK293 sejtekben a ZBTB33 közvetve szabályozza a ciklin E bőségét, ami csökkent retinoblasztóma foszforilációt, csökkent E2F aktivitást és lelassult G-t eredményez.1 átmenet. Így azonosítottunk egy új mechanizmust, amellyel a ZBTB33 közvetíti a ciklin D1/ciklin E1/RB1/E2F útvonalat, szabályozva a G-n való áthaladást.1 restrikciós pont és a rákos sejtek proliferációjának felgyorsítása.

Kulcsszavak: DNS metiláció Kaiso (ZBTB33) sejtciklus ciklin D1 ciklin E1 gén szabályozás transzkripció.

© 2016 The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.


A MyoD1 elnyomja a sejtek migrációját és invázióját azáltal, hogy gátolja a FUT4 transzkripciót az emberi gyomorrákos sejtekben

A myogenic differentiation 1 (MyoD1) egy transzkripciós faktor, amely elősegíti az izomspecifikus gének expresszióját. A MyoD1 szignifikánsan alacsonyabb szinten expresszálódik gyomorrák (GC) szövetekben és sejtekben, és apoptózist indukál a GC sejtekben. A MyoD1 funkcióit azonban a GC sejtmigrációban és a génexpresszióban nem dokumentálták. Megmutatjuk, hogy a MyoD1 leütése elősegítette a migrációt és a GC sejtek invázióját, míg a MyoD1 túlexpresszió elnyomta a migrációt és az inváziót. Kromatin immunprecipitációs (ChIP) szekvenálást végeztünk a MyoD1 célgének azonosítására MKN-45 sejtekben. 57 gén transzkripciós kezdőhelyeinek 2 kb-os upstream régióit (Up2k) valószínűleg a MyoD1 kötötte. E gének közül hat olyan jelátviteli utakon működik, mint a glikoszfingolipid bioszintézis-lacto és neolacto sorozatok szintézise. A MyoD1 gátolta a fukoziltranszferáz IV (FUT4) transzkripcióját azáltal, hogy közvetlenül a FUT4 F3-hoz kötődött. Az Ulex europaeus agglutinin I, amely a Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc-t köti, és a Lewis antigének csökkent kötődést mutattak a MyoD1-et túlexpresszáló sejtek plazmamembránjához. A FUT4 leállítása a MyoD1 túlzott expresszióját utánozta a GC sejtmigráció és invázió elnyomásával, ez az eredmény arra utalt, hogy a MyoD1 elnyomta a sejtmigrációt és inváziót a FUT4/mátrix metallopeptidáz jelátviteli útvonal gátlásával. Összefoglalva, ez a tanulmány kimutatta, hogy a MyoD1 elnyomja a GC sejtek migrációját és invázióját azáltal, hogy közvetlenül kötődik a FUT4 Up2k F3 régiójához, és gátolja a FUT4/II típusú Lewis antigén expresszióját.

Összeférhetetlenségi nyilatkozat

A szerzők kijelentik, hogy nincs összeférhetetlenségük.

Ábrák

1. ábra: A MyoD1 elnyomja a GC -sejtek migrációját…

1. ábra. A MyoD1 elnyomja a GC -sejtek migrációját és invázióját in vitro és in vivo.

2. ábra. MyoD1-kötő DNS-fragmenseket észlelt…

2. ábra: ChIP-szekvenálással kimutatott MyoD1-kötő DNS-fragmensek.

3. ábra: A MyoD1 gátolja a FUT4 transzkripciót…

3. ábra A MyoD1 gátolja a FUT4 transzkripciót azáltal, hogy megköti promóterét.

4. ábra. A MyoD1 túlzott expressziója megváltoztatja az UEA-I glikoproteint…

4. ábra. A MyoD1 túlzott expressziója megváltoztatja az UEA-I glikopatter kötődését a GC sejtekben.


DNS transzkripció | Definíció, szakaszok és#038 diagram

A DNS transzkripció során egy gén DNS -szekvenciáját lemásolják (átírják) annak érdekében, hogy RNS -molekulát hozzanak létre. Ez az első lépés a gén expressziójában. A DNS-transzkripció folyamatát az RNS-polimerázok néven ismert enzimek végzik. Más szóval, a DNS transzkripció olyan folyamat, amelynek során az információkat újraírják. A transzkripció folyamatát a mindennapi életünkben alkalmazzuk, és sejtjeink ezt is speciális módon teszik. Genetikai formában a transzkripció az e gén DNS-szekvenciájának kimásolási folyamata egy RNS-molekula létrehozása érdekében.

A transzkripció meghatározása:

A transzkripció a génexpresszió első szakasza, amely során a géninformációkat egy funkcionális termék, például fehérje előállítására használják fel. A transzkripciós folyamat célja RNS létrehozása, egy gén DNS-szekvenciájának másolata. Az RNS-másolat vagy transzkriptum biztosítja a fehérje által kódolt gén polipeptidjének létrehozásához szükséges információkat. A DNS transzkripció eukariótákban megköveteli bizonyos feldolgozási lépések elvégzését a fehérjékké történő transzláció előtt.

Az átírás szakaszai:

A transzkripciót úgy definiálják, mint egy gén DNS-szekvenciájának másolatát egy RNS-molekula létrehozása érdekében. Egy gén DNS -transzkripciója három szakaszból álló beavatkozással, megnyúlással és befejezéssel dolgozta fel feladatát.

Megindítás, inicializálás:

Az iniciáció a transzkripció első szakasza, amelyben az RNS -polimeráz megköti a Promoter néven ismert DNS -molekulák szekvenciáját. A gén eleje közelében talált. Mindegyik génnek megvan a maga promotere. A kötés után az RNS-polimerázt elválasztjuk a DNS-szálakhoz, és így kapjuk az egyszálú templátot, amely a transzkripcióhoz szükséges.

Átírás kezdeményezése: Az iniciáció a kezdő lépés vagy átírás. Ez abban rejlik, amikor az RNS -polimeráz nevű enzim kötődik egy génhez, vagy „régióhoz”, azaz promóterhez. A jelek a DNS -nek a letekeréshez, így az enzimek leolvashatók bázisként az egyik DNS -szálban. Ezután az enzimek készek arra, hogy mRNS -szálat hozzanak létre bázisok egymást kiegészítő szekvenciájával.

2. Megnyúlás:

A megnyúlás a második szakasz, amelyben az egyik DNS -szál vagy a templát -szál templátként működik az RNS -polimeráz számára. Ez a sablon egy bázisonként, a polimeráz RNS -molekulát hoz létre komplementer nukleotidokból, egy lánc létrehozásával, amely 5 -ről 3 -ra nő. Az RNS-transzkripció ugyanazokkal az információkkal rendelkezik, mint egy nem templát DNS-szál, az információ másolásával, de az uracil (U) bázisból áll a timin (T) helyett.

RNS polimeráz: Az RNS -polimeráz a transzkripcióban részt vevő fő enzim, amely egyszálú DNS -templátot használ az RNS -molekula komplementer szálának szintetizálására. Egyszerű szavakkal, az RNS-polimeráz RNS-szálat hoz létre az 5-3-as irányban úgy, hogy minden új nukleotidot hozzáad a szál 3-as végéhez.

3. Felmondás:

Termination is the last stage of DNA Transcription. The RNA transcription is completed by the sequence called terminator signals . After they are transcribed, or copy out, they cause the transcript to release from the RNA polymerase.

Transcription Termination: Various processes of regulator transcription termination had discovered in eukaryotes and bacteria. RNA polymerase works for the two principal mechanisms of the termination of transcription occurs in E. coli. In the additional protein, the transcription termination factor known as Rho, which is a need in one mechanism but not in another mechanism. These two mechanisms are referred to as Rho-independent and Rho-dependent termination. The process of the ending of transcription is known as transcription termination and occurs once the polymerase transcribes in a DNA sequence called terminator .

Termination in Bacteria:

The two main mechanisms are found in bacteria Rho-dependent and Rho-independent.

Rho-dependent termination: In the mechanism of Rho-dependent termination, the RNA consists of a binding site for a protein known as the Rho factor . The Rho factor binds the sequence and begins climbing up the transcription toward the RNA polymerase.

Rho-independent termination: In the mechanism of Rho-independent termination, it depends on the particular sequence in the DNA template strand. RNA polymerase approach at the end of the gene being transcribed, it hits an area or region rich in C and G nucleotides. The transcription of RNA begins from this region folds back and complementary C and G nucleotides bind with each other. As a result, a stable hairpin occurs that causes the RNA polymerase to the stall.

Transcription happens for Individual Genes:

All genes cannot be transcribed all the time. In fact, transcription controlled for each gene individually. Cells carefully and accurately regulate the process of DNA Transcription and transcribing just for those genes whose products are required at a specific moment.

Transcription Regulators

Promoters in Bacteria:

Promoter in bacteria is the common feature of DNA transcription regulators in their ability to recognizes the particular DNA pattern to modulate gene expression. The upstream regulation of the region of bacterial coding consists of a promoter, which is the DNA sequence that determines the particular recognition by the RNAP holoenzyme.

In bacteria, the RNAP holoenzyme contains five subunits and an additional sigma subunit factor. The collection of different subunits works as key regulation in bacterial gene expression.

Promoters in Humans:

A member of the PPAR subfamily is PPARgamma in nuclear receptors. In humans, the structure of human PPARgamma cDNA and the genome was defined, and its promoter and particular tissue expression were characterized functionally. The two PPAR isoforms detected in humans such as PPARgamma 1 and PPARgamma 2. In all analysis tissues, PPARgamma 2 was less abundant than the PPARgamma 1.

What happens to the RNA Transcription?

In the process of RNA transcription, in which a DNA sequence of the gene is copied out or transcribed to create an RNA molecule. The main enzyme involved in RNA transcription is known as RNA polymerase. The process of transcription starts when RNA polymerase binds a promoter sequence near the start location of the gene. The process of RNA transcription ends in the process known as termination . The termination depends on the sequence in RNA that gives the signal that transcription is finished.

Eukaryotic RNA Modifications:

RNA transcription works as messenger RNAs (mRNAs) in bacteria. While in eukaryotes, protein-coding gene transcription is known as pre-mRNA , and it has must go through extra processing before it can direct translated. Eukaryotic pre-mRNAs have must be modified ends by the addition of a 5 cap (from the beginning) and 3 poly-A tail (at the end). Many of eukaryotic pre-mRNAs can undergo splicing. Parts of the pre-mRNA are known as introns . During this process, introns are chopped out and the remaining pieces, known as exons , are stuck back together. The modification ends to raise the stability of the mRNA on the other hand, splicing provides the correct sequence of mRNA.



7.00x Introduction to Biology – the Secret of Life

Professor Eric Lander

The next Competency Exam runs late October 2021.

Explore the secret of life through the basics of biochemistry, genetics, molecular biology, recombinant DNA, genomics and rational medicine.

ClassCentral reviews »

We have an exciting opportunity associated with 7.00x: Introduction to Biology - The Secret of Life. We offer a thorough and robust means of certifying edX learners in their mastery of the MITx introductory biology content, through the MITx 7.00x Introduction to Biology Competency Exam.


7.05x Biochemistry: Biomolecules, Methods, and Mechanisms

Professor Michael Yaffe

Completing 7.00x first is highly recommended.

The next instructor-paced run started April 20, 2021. The Competency Exam runs the week of June 29, 2021.

Enhance your scientific thinking and data analysis skills with this in-depth adventure through biochemistry.


7.06.1x Cell Biology: Transport

Professors Frank Solomon and Becky Lamason

Completing 7.00x and 7.05x first is highly recommended.

The course will run again during 2021.

How do we know what we know about cells? Enhance your scientific thinking and data analysis skills with this in-depth adventure through cell biology.


7.06.2x Cell Biology: Signaling

Professors Iain Cheeseman and Frank Solomon

Completing 7.00x, 7.05x, and 7.06.1x first is highly recommended.

The course ended February 2021. We'll announce a later 2021 offering.

How do we know what we know about cells? Enhance your scientific thinking and data analysis skills with this in-depth adventure through cell biology.


7.06.3x Cell Biology: The Cytoskeleton and Cell Cycle

Professor Iain Cheeseman

Completing 7.00x, 7.05x, 7.06.1x, and 7.06.2x first is highly recommended.

This new course starts June 8, 2021!

How do we know what we know about cells? Enhance your scientific thinking and data analysis skills with this in-depth adventure through cell biology.


7.06.4x Cell Biology: Immune Responses and Host-Pathogen Interactions

Professors Becky Lamason and Sebastian Lourido

Completing 7.00x, 7.05x, 7.06.1x, 7.06.2x, 7.06.3x first is highly recommended.

This new course starts around October 2021!

How do we know what we know about cells? Enhance your scientific thinking and data analysis skills with this in-depth adventure through cell biology.


7.28.1x Molecular Biology: DNA Replication & Repair

Professors Stephen Bell and Tania Baker

Completing 7.00x and 7.05x first is highly recommended.

The upcomng course runs start July 13, 2021 and October 5, 2021 as instructor-paced (assignment deadlines).

An in-depth adventure through DNA replication and repair to strengthen your scientific thinking and experimental design skills.

The 7.28x series made ClassCentral's list of the Best Online Courses of All Time.ClassCentral reviews »


7.28.2x Molecular Biology: Transcription & Transposition

Professors Stephen Bell and Tania Baker

Completing 7.28.1x first is highly recommended.

The course opened January 19, 2021 for self-paced learning.

Strengthen your scientific thinking and experimental design skills in this adventure through transcription and transposition.


7.28.3x Molecular Biology: RNA Processing & Translation

Professors Stephen Bell and Tania Baker

Completing 7.28.1x and 7.28.2x first is highly recommended.

The course opened January 19, 2021 for self-paced learning.

Strengthen your scientific thinking and experimental design skills in this adventure through RNA processing and translation.


7.QBWx Quantitative Biology Workshop

MIT Department of Biology

Self-paced learning started June 1, 2021. The course uses MATLAB, R, and Python 3.7 and has a verified track single-cell gene expression learning sequence.

A workshop-style introduction to tools used in biological research. Discover how to analyze data using computational methods.

This course [7.00x] is AWESOME! I totally love it. Challenging problem sets, crystal clear lectures of Prof. Lander, guidance from fellow mates (on the forums) and deep dives- what else would one want in a good course. Good job 7.00x team!

Nalin Venkat Sameera on CourseTalk

I have done over 30 MOOCS and [7.00x] rates in the top 3 - as Professor Landers says this is a dynamic field and you will be learning material that is at the leading edge of what is emerging - be prepared to put in the hours and be fascinated.

Alan McCrindle on CourseTalk

I'm still cherishing the [7.00x] course material.

student on CourseTalk

I really enjoyed this course [7.28.1x] . from the clear, engaging and substantive lectures, the relevant and challenging quizzes and the extra tidbits. . Thank you for assembling this fantastic resource!

student on CourseTalk

I found it absolutely awe inspiring to learn just how much we now know about DNA replication and repair. The course [7.28.1x] will leave you in awe of the intricate machinery of our bodies (and those of E. coli), as well as give you a deep respect for the researchers who are busy bringing to light an ever increasing knowledge of DNA mechanisms. It will also give you an admiration for instructors who can explain this knowledge to others. Five stars certainly!

student on CourseTalk

The contents of this class [7.28.1x] are cutting-edge. The instructors and the designers of the educational materials have done an outstanding job here. The use of multimedia in the quizzes and exercise is extremely clever. . I feel now that I can understand the life science articles in magazines such as Nature or Science much better.

Gi Ibsganich on CourseTalk

If you're expecting a traditional biology course where you memorize terms and spit them back out, then this [7.28.1x] would not be the course for you. I've always held MIT to be the equivalent of Ivy League standards and this course gives a valid and just assessment towards that end. . The core bulk. focuses on your ability to think and apply what you've learned to scenarios that are presented to you. . Every quiz has questions that a person would encounter if they worked in a real world biology lab. Overall it has been an excellent teacher and course.

student on CourseTalk

Copyright © 2021 Massachusetts Institute of Technology. Minden jog fenntartva.


Nézd meg a videót: TRANSKRIPCIJA I TRANSLACIJA SINHRONIZIRANO (Október 2022).