РНК-полимераза сигналы транскрипции

Рис. 3.19. Транскрипция в бактериальной клетке. А. Структурные гены (А, В, С и О) оперона находятся под транскрипционным контролем оператора (о) и промотора (р). РНК-полимераза связывается с участками, находящимися на расстоянии 10 (—10) и 35 (—35) пар оснований от сайта инициации транскрипции (+1). 1 — Стоп-сигнал, ответственный за остановку транскрипции, а, Р, у и 5 — белки, продукты генов А, В, С, О. Б. То же, что и на рис. А, но показано связывание РНК-полимеразы с промоторной областью.

В гл. 39 дано определение промотора как такого участка последовательности гена, с которым должна связываться РНК-полимераза, чтобы начать транскрипцию с соответствующего сайта. Промоторные последова ельности точно определяют, где РНК-полимераза начнет транскрипцию. Решение вопроса о том, ко1 ла (или как часто) такая транскрипция должна происходить, представляет собой более сложную и значительно менее понятную проблему. Как показано в гл. 39, два отдельных фрагмента ДНК в комплексе со специфическими связывающимися белками определяют именно эти где и когда . В предельном случае, когда транскрипция находится на нулевом уровне, вопросы где и когда не имеют особого смысла, поскольку транскрипция не начинается вовсе. Поэтому сигнал типа где является потенциальным сигналом, не имеющим смысла в том случае, если сигнал когда принимает значение не сейчас . Как показано в гл. 38, в хроматине ядра можно выделить как достаточно обширные транскрипционно-неактивные области (конститутивно или факультативно), так и области потенциально-активного хроматина. Кроме того, как отмечалось [c.123]

Рис. 5-1. Синтез молекулы РНК, катализируемый РНК-полимеразой. Фермент начинает синтез у специального старт-сигнала в ДНК называемого промотором, и заканчивает его у стоп-сигнала (сигнал терминации транскрипции), после чего полимераза и синтезированная готовая цепь РНК отделяются друг от друга. Скорость полимеризации при 37°С составляет примерно 30 нуклеотидов в 1 с, поэтому синтез цепи РНК длиной 5000

Бактериальная РНК-полимераза - это крупный, состоящий из нескольких субъединиц фермент, связанный с рядом вспомогательных белковых субъединиц, которые на разных этапах транскрипции присоединяются к комплексу полимераза-ДНК, а затем покидают его (см. разд. 9.4.1). Свободные молекулы РНК-полимеразы, сталкиваясь с хромосомой случайным образом, присоединяются к большинству участков ДНК весьма непрочно. Олнако эта связь оказывается очень прочной, если РНК-полимераза присоединяется к специфической последовательности ДНК. к так называемому промотору, содержащему старт-сигнал для синтеза РНК, т. е. к сайту, с которого этот синтез должен начаться. Реакции, которые за этим следуют, показаны на рис. 5.1. Присоединившись к промотору, РНК-полимераза раскручивает определенный участок двойной спирали, обнажая гаким образом нуклеотиды на коротком отрезке каждой из двух цепей ДНК. Одна из этих двух разделенных цепей должна теперь служить матрицей для [c.255]

Интенсивность транскрипции определенных структурных генов может зависеть от эффективности ее терминации и, в частности, от того, как часто РНК-полимераза прекращает синтез РНК, не дойдя до этих генов. Сравнительно недавно обнаружено, что во многих оперонах Е. соН, контролирующих биосинтез аминокислот, между промотором и первым структурным геном имеется терминирующая последовательность и в определенных условиях происходит образование терминирующего сигнала, ослабляющего интенсивность транскрипции (рис. 3). Это явление [c.24]

В биосинтезе РНК на матрице ДНК можно выделить несколько стадий, которые в целом составляют цикл транскрипции. Они подробно изучены у прокариот. Первая стадия транскрипции — инициация включает взаимодействие VYiK-полимеразы с матрицей ДНК. РНК-полимераза может связываться с любым участком ДНК, при этом образуется неспецифический лабильный межмолекулярный комплекс. В результате серии актов ассоциации—диссоциации, т. е. последовательного образования и распада межмолекулярных комплексов РНК-полимеразы со случайными фрагментами в полинуклеотидной последовательности ДНК, образуется промоторный участок, имеющий последовательность нуклеотидов, узнаваемых РНК-полимеразой. В области промоторного участка сначала образуется закрытый стабильный комплекс ДНК с РНК-полимеразой. Затем происходит локальная денатурация ДНК, в результате чего РНК-полимераза получает прямой доступ к азотистым основаниям ДНК. Наращивание молекулы РНК (элонгация) происходит в результате перемещения РНК-полимеразы вдоль ДНК путем присоединения очередного рибонуклеотида, комплементарного тому дезоксирибонуклеотиду ДНК, который в данный момент находится в области активного центра РНК-полимеразы. Рибонуклеотиды присоединяются к З -ОН-концу последовательно, один за другим, в соответствии с матрицей ДНК. Скорость элонгации в клетках Е. oli при 37 °С составляет 45 — 50 нуклеотидов в 1 с. Тер-минацию синтеза РНК вызывает определенная последовательность нуклеотидов в ДНК — терминатор, или стоп-сигнал. Как только синтез [c.354]

Процесс образования копий РНК на ДНК при участии РНК-полимеразы более понятен, несмотря на то что этот фермент имеет более сложнз ю структуру. Мол. масса его около 500 000, и состоит он из пяти субъединиц из двух а-цепей с мол. массой 39 000, одной -цепи с мол. массой 155 000, одной -цепи с мол. массой 165 000 и одной а-цепи с мол. массой 95 ООО. Однако а-субъединица связана с ферментом слабо и не является необходимой для каталитической активности. Ее функция состоит в распознавании стартовой точки для начала транскрипции цепи ДНК- В отсутствие о-цепи полимераза as (известная как кор-фермент) начинает синтез РНК беспорядочно от многих точек вдоль обеих цепей ДНК- Фактор а определяет положение точек (возможно, он узнает какой-то стартовый сигнал в последовагельности ДНК), с которых должен начинаться синтез соответствующей мРНК, кодирующей последовательность аминокислот фермента, и благодаря этому фактору РНК-полимераза начинает транскрипцию только с этих точек. Было высказано предположение о существовании нескольких о-факторов, распознающих разные стартовые точки, но этот вопрос пока остается открытым. [c.19]

Не исключено, что в регуляции экспрессии поздних генов 5У40 принимает участие и аттенуация транскрипции. РНК-полимераза П и на ранней стадии с некоторой эффективностью узнает поздний промотор, однако значительная часть образующихся при этом транскриптов обрывается (терминируется) после считывания 90 нуклеотидов. Полагают, что в этой области имеется терминирующий сигнал, эффективность которого регулируется балансом терминирующих и антитерминирующих факторов, в число которых могут входить и вирус-специфические белки. [c.302]

Для эффективной экспрессии генов необходимо не только, чтобы репрессор был инактивирован индуктором, но также реализовался и специфич. положит, сигнал включения, к-рый опосредуется Р. б., работающими в паре с циклич. аденозинмонофосфатом (цАМФ). Последний связывается со специфическими Р. б. (т.наз. САР-белок-активатор ката-болитных генов, или белковый активатор катаболизма-БАК). Это димер с мол. м. 45 тыс. После связывания с цАМФ он приобретает способность присоединяться к специфич. участкам на ДНК, резко увеличивая эффективность транскрипции генов соответствующего оперона. При этом САР не влияет на скорость роста цепи мРНК, а контролирует стадию инициации транскрипции-присоединение РНК-полимеразы к промотору. В противоположность реп-рессору САР (в комплексе с цАМФ) облегчает связывание РНК-полимеразы с ДНК и делает акты инициации транс-кр1шции более частыми. Участок присоединения САР к ДНК примыкает непосредственно к промотору со стороны, противоположной той, где локализован оператор. [c.218]

Транскрипция во многом сходна с репликацией. Матрицей при синтезе РНК служит определенный участок одной из цепей ДНК. РНК-полимераза копирует этот участок, последовательно соединяя друг с другом с помощью 3 —5 -фосфо-диэфирных связей рибонуклеотиды в соответствии с правилом комплементарности (рис. 3.9). В ходе транскрипции новосинтезированная молекула РНК отсоединяется от ДНК, и двойная спираль ДНК восстанавливается. Чтобы обеспечить транскрипцию только отдельных сегментов ДНК, должны существовать некие сигнальные последовательности, указывающие, где начинается (инициируется) транскрипция и где она останавливается (терминируется). Сигнал инициации обычно располагается перед кодирующей последовательностью, а сигнал терминации — вслед за ней. Участок ДНК, предшествующий транскрибируемому гену, называется 5 -фланкирующей последовательностью, а расположенный за ним — З -фланкиру-ющей. [c.35]

Последовательности ТАТА и ЦААТ в зоне промотора способствуют правильному расположению РНК-полимеразы на матрице ДНК. Энхансеры, локализованные на значительном удалении от зоны промотора, участвуют в регуляции процесса транскрипции. Сразу после начала транскрипции первый нуклеотид с 5 -конца подвергается модификации (метилированию гуанина), которая называется кэпированием. Поэтому первый нуклеотид, стартовая точка гена, называется кэп-сайт. Сигнал ААТААА (последняя последовательность, кодируемая РНК-полимеразой) способствует блокированию З -конца мРНК. [c.459]

Механизмы терминации транскрипции у эукариот до конца не изучены. По-видимому, вблизи З ОН-конца гена с РНК-полимеразой взаимодействует белковый стоп-сигнал, который замедляет (но не прекращает) транскрипцию. Далее фермент катализирует синтез последовательности ААУААА и следующие за ней 15 нуклеотидов, после чего завершает свою работу. В процессе отделения транскрипта от матрицы экзонуклеаза отщепляет терминальные 15 нуклеотидов, а фермент полиА — полимераза достраивает к последовательности ААУААА порядка 150—200 полиадениловых нуклеотидов (полиА). [c.460]

Важнейшим классом являются также ДНК-зависимые РНК-полимеразы. Эти ферменты катализируют синтез РНК, комплементарных ДНК-матрицам (транскрипцию), используя в качестве субстратоа рибонуклеозидтрифосфаты. Общая схема синтеза такая же, как и у ДНК-полимераз, одиако РНК-полимеразы способны начинать синтез без затравки, т. е. инициировать синтез РНК. Сигнал инициации синтеза заключен в специальных регуляторных последовательностях ДНК, называемых промоторами. (Более подробно о транскрипции см. с. 411), [c.351]

Терминацня транскрипции выражается в том, что РНК-полимераза узнает сигнал окончания синтеза РНК, в результате чего синтезированный полирибонуклеотид отделяется от ДНК-матрицы. Из экстрактов кишечной палочки выделен белковый фактор с мол. массой 200 ООО, с помощью которого РНК-полимераза узнает сигналы терминации. Этот белок был назван р-фактором. При отсутствии этого белка в бесклеточной системе на ДНК-матрице РНК-полимераза синтезирует гетерогенные РНК (от 5S до 35S), тогда как при добавлении р-фактора половину синтезирующей ся РНК составляют 12S- и 7S-PHK. Аналогичный механизм имеет место и при транскрипции соответствующих генов in vivo. [c.83]

Первые гены, которые использовались для трансформации растений, были выделены из бактерий, и их нельзя было напрямую использовать для трансформации растительных клеток. Для того чтобы бактериальные гены транскрибировались в эукариотической клетке необходимо заменить их исходные бактериальные промоторные последовательности либо на промоторы растительных генов, либо на другие, которые могут инициировать транскрипцию в растительной клетке. Кроме того, необходимо присоединить к З -последовательности бактериального гена фрагмент, содержащий сигнал полиаденилирования. Такие модификации необходимы для того, чтобы эукариотическая РНК-полимераза могла транскрибировать бактериальную последовательность, и затем мРНК транслировала бактериальный белок в растительной клетке. [c.63]

Общее описание транскрипции ДНК дано в гл. 5. Транскрипция начинается, когда молекула РНК-полимеразы связывается с последовательностью промотора в ДНК. В ходе инициации две цепи ДНК локально расходятся, образуя открытый комплекс, в котором матричная цепь оказывается экспонированной. После образования этого комплекса по-лимераза начинает движение вдоль ДНК, удлиняя растущую цепь РНК в направлении от 5 к 3 путем последовательного добавления рибонуклеозидтрифосфатов. Так происходит до тех пор, пока не будет достигнут сигнал остановки (терминации), где вновь синтезированная цепь РНК и полимераза отсоединяются от ДНК, Таким образом, каждая молекула РНК -это одноцепочечная копия нуклеотидной последовательности ДНК, представляющей относительно короткий участок генома (см. рис. 5-1). [c.144]

Рис. 10-50. Регуляция экспрессии генов с помощью аттенуации транскрипции у прокариот. По мере роста РНК-транскрипта за счет добавления нукдеотидов к З -концу, РНК-транскрипт приобретает одну из двух указанных информации Наиболее стабильной является конформация А, которая содержит две шпильки с двойной спиралью, возникшие при спаривании комплементарных оснований. В связи с тем, что за спиралью шпильки, образовавшейся при спаривании сайтов 3 и 4. следует серия и-нуклеотидов, шпилька служит сигналом терминации для бактериальной РНК-полимеразы. Конформация Б образуется, если с сайтом 1 на транскрипте РНК связывается регуляторный белок или рибосома, в результате свободный сайт 2 спаривается с сайтом 3, при этом сигнал терминации пропадает и образуется длинный функциональный транскрипт

В реакции транскрипции могут использоваться радиоактивные нуклеотиды, меченные Р, или Н. Изотоп Р дает такой радиоактивный сигнал, который не удается локализовать на уровне отдельной клетки, но который легко можно обнаружить с помощью радиоавтографии всего за несколько дней. Следует иметь в виду, что излучение невозможно достаточно эффективно регистрировать с помощью стандартной эмульсии гораздо лучше это делать, экспонируя меченый препарат с рентгеновской пленкой (Д. Дэвидсон, личное сообщение Р. Купмен, личное сообщение). Излучение имеет гораздо меньшую энергию, чем излучение Р поэтому оно обеспечивает лучшее разрешение, и, кроме того, меченные этим изотопом нуклеотиды имеют более высокую удельную радиоактивность, чем нуклеотиды, меченные тритием. Рибонуклеозидтрифосфаты, меченные довольно эффективно включаются в РНК под действием полимераз фагов SP6 или Т7. [c.35]

Если в клетке имеется достаточное количество Тгр—тРНК р, рибосома проходит Тгр-кодоны в ли-дерной последовательности и доходит до сигнала остановки трансляции (UGA) в области 2, экранируя таким образом обе области—1 и 2. При этом сегменты 3 и 4 могут образовать шпильку—сигнал преждевременной терминации транскрипции, далее которого РНК-полимераза не сможет вести транскрипцию оперона. Вместо полицистронной мРНК, кодирующей ферменты триптофанового оперона, образуется преждевременно терминированный транскрипт длиной 140 нуклеотидов. Образование взаимоисключающих вторичных структур (между областями 2 и 3 или 3 и 4) и является внутриклеточным СИ налом, информирующим РНК-полимеразу о способности клетки транслировать триптофано-вые кодоны. [c.119]

ГО копированием 5 -геномного конца. У этих ДИ РНК отсутствует, таким образом, геномный сайт узнавания транскриптазы и лидер-последовательность на З -конце, а потому они неспособны действовать как матрицы для транскрипции поли (А) -содержащих кэппированных сигналов, хотя малый фрагмент РНК часто транскрибируется [30]. Новый сайт связывания полимеразы, генерированный на его З -конце, по всей вероятности, имеет более высокую аффинность к вирусной полимеразе (репликазе), чем З -геномный конец, и поэтому интерферирует с репликацией РНК стандартного вируса, конкурируя более эффективно за ограниченное число молекул полимеразы. Большая часть ДИ РНК из не сегментированных минус-цепочечных вирусов принадлежит к этому классу [30]. Хотя большая часть этих ДИ РНК имеет только одну точку делеции, возможность множественных делеций в некоторых ДИ РНК не должна быть исключена 2) 3 ДИ РНК эти ДИ РНК будут являться копией 5 ДИ РНК, т. е. будут содержать З -конец, но у них отсутствует 5 -конец геномной РНК. 5 -Конец этой ДИ РНК будет образован копированием З -конца ДИ РНК. Однако на сегодня ни одна из таких ДИ РНК неизвестна, а это предполагает, что 5 -конец геномной РНК не отвечает за репликацию вируса и морфогенез. В дополнение к активности связывания, полимеразы последовательность 5 -конца может иметь другие свойства, такие, как, например, сигнал нуклеации для сборки нуклеопротеида и образования вириона и т. д. Этот класс ДИ РНК, в случае его обнаружения, должен транскрибировать поли (А)-содержащие кэппированные сигналы таким же образом, что и геномная РНК 3) 5 —3 ДИ РНК эти ДИ РНК содержат внутреннюю делецию (делеции), но сохраняют оба 5 и 3 геномных конца и ожидается, что они будут транскрибироваться в молекулы РНК. Большая часть, если не все, ДИ РНК вируса гриппа [24, 51, 59] и некоторые ДИ РНК вирусов Сендай и УЗУ (вируса везикулярного стоматита) принадлежат к этому классу [4, 53] 4) сложные ДИ РНК любые ДИ РНК, которые не относятся ни к одному из этих упомянутых классов, будут входить в эту группу. Здесь происходят интенсивные изменения в ДИ РНК с образованием новых последовательностей и/или новых концов. УЗУ ДИ ЬТ2 [38], 18 3 ДИ РНК вируса леса Семлики [41] и мозаичная РНК вируса гриппа [43] являются примерами ДИ РНК этого класса. Транскрипционные свойства [c.259]

По-видимому, избыток аминокислоты, синтез которой контролирует оперон, приводит к накоплению соответствующей амино-ацил-тРНК, что обеспечивает трансляцию лидерной иРНК, и рибосома, двигаясь вдоль матрицы, разрушает вторичную структуру аттенюатора, делая доступным сигнал терминации транскрипции для у-фактора РНК-полимеразы (см. гл. 15). Транскрипция прекращается. Если же аминокислоты не хватает, то трансляция лидера невозможна, и сигнал терминации транскрипции становится недоступным ц-фактору. Тогда транскрипция продолжается за аттенюатор и образуется целая молекула иРНК оперона. Таким образом, показана тесная связь транскрипции и трансляции в процессе регуляции оперонов биосинтеза аминокислот. [c.419]

Рис. 7. Транскрипция гена. По мере движения полимеразы вдоль ДНК один и тот же ее участок постоянно контактирует с расплетенным участком ДНК длиной около одного оборота спирали. То основание матрицы, которое копируется в настоящий момент, находится в пределах расплетенного участка ДНК на расстоянии примерно 20 пар оснований от переднего края полимеразы. Когда полимераза достигает стоп-сигнала, она отходит от ДНК и мРНК

Напомним, что под действием антитерминирующего белка N синтез мРНК, который начинается на промоторе Pl, проходит через ген N и продолжается на генах int и xis. Белок N переводит РНК-полимеразу в такую форму, что она пропускает сигнал конца транскрипции гена int, который вообще-то должен был ее остановить. Таким образом, полимераза, модифицированная под действием N, продолжает транскрипцию и прочитывает область sib, как показано на рис. 3.11 и 3.12. [c.75]

Как мы уже отмечали, говоря о репликации РНК вируса гриппа, механизм, переключающий транскрипцию минус-цепей на их репликацию, принципиально важен, но до сих пор плохо изучен. В разделе, посвященном вирусу гриппа, мы упоминали о том, что транскрипция сегментов РНК заканчивается на рас-стоянии> 10 нуклеотидов от конца матрицы. Поэтому в ходе репликативного синтеза ключевую роль играет антитерминация, позволяющая РНК-полимеразе копировать oligo (U)-сигнал инициации полиаденилирования и последующие нуклеотиды. Для РНК-содержащих вирусов с несегментированным негативным геном антитерминация в ходе репликативного синтеза представляет собой еще более серьезную проблему. Дело в том, что для синтеза промежуточной матрицы — позитивного антигенома — РНК-полимераза не должна обращать внимания на сигнальные последовательности на границе лидер — ген NP , а кроме того, на границе всех последующих вирусных генов (рис. 24.15). Мы уже отмечали, что эволюционная консервативность сигналов терминации транскрипции у VSV и вируса Сендай указывает на важность этих нуклеотидных последовательностей для обеих РНК-полимераз. Правда, чтобы понять механизмы взаимодействия сигнальных последовательностей с комплексом полимераз- [c.477]

Смотреть страницы где упоминается термин РНК-полимераза сигналы транскрипции: [c.476] [c.179] [c.324] [c.179] [c.324] [c.923] [c.348] [c.213] [c.257] [c.151] [c.247] [c.88] [c.78] [c.88] [c.306] [c.78] [c.46] [c.45] [c.100] [c.101] [c.256] [c.151]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология