Informacije

D1. Uvod u transkripciju - biologija

D1. Uvod u transkripciju - biologija


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.

Zamislite da ste dobili žicu dugu približno 2 metra, koja predstavlja odmotani, deproteinirani ljudski kromosom. Ova struktura je namotana u cilindričnu "solenoidnu" strukturu koja se dalje pakuje kako bi se uklopila u jezgru zajedno s ostalim kromosomima. (Savet: Cd se ne vezuje DIREKTNO za DNK.)?

Jedno od središnjih pitanja moderne biologije je ono što kontrolira ekspresiju gena. Kao što smo prethodno opisali, geni se moraju "uključiti" u pravo vrijeme, u desnoj ćeliji. U prvom približnom rasporedu, sve ćelije u organizmu sadrže istu DNK (s izuzetkom zametnih stanica i imunoloških stanica). Tip ćelije određuje se prema tome koji su geni izraženi u datom trenutku. Slično, ćelije se mogu promijeniti (diferencirati) u različite tipove ćelija promjenom ekspresije gena. Centralna biološka dogma opisuje kako se geni prvo transkribiraju u RNK (mRNA), a zatim se mRNA prevodi u odgovarajuću sekvencu proteina. Donje veze bi trebali pregledati oni koji nemaju dovoljno znanja o Centralnoj dogmi biologije i prirodi gena.

  • pregled Centralne dogme biologije za predmet nebiohemija
  • Pogled na gene i njihove proizvode: od jednostavnosti do složenosti

Ažurirano Jednostavno DNK uputstvo Jmol14 (Java) | JSMol (HTML5)

Nakon što se stvore, proteini se tada mogu posttranslacijski modificirati, lokalizirati na određena mjesta unutar ćelija i na kraju razgraditi. Ako se funkcionalni proteini smatraju krajnjim proizvodom ekspresije gena, kontrola ekspresije gena teoretski bi se mogla dogoditi u bilo kojem od ovih koraka procesa.

Slika: PROCESI KOJI UTICAJU NA STALNU DRŽAVNU KONCENTRACIJU PROTEINA

Uglavnom se, međutim, čini da je ekspresija gena kontrolirana na razini transkripcije. Ovo ima veliki biološki smisao, jer bi bilo manje energetski rasipno inducirati ili inhibirati krajnju ekspresiju funkcionalnog proteina u koraku na početku procesa. Kako se ekspresija gena može regulirati na transkripcijskom nivou? Dokumentirano je mnogo primjera. Glavna kontrola se obično vrši na nivou vezivanja RNA polimeraze neposredno uzvodno (5') od mjesta za inicijaciju transkripcije. Drugi čimbenici, koji se nazivaju transkripcijski faktori (koji su obično proteini), vežu se za istu regiju i potiču vezanje RNA polimeraze na njenom mjestu vezanja, nazvanom promotor. Proteini se također mogu vezati za mjesta na DNK (operator u prokariotima) i inhibirati sklapanje transkripcionog kompleksa, a time i transkripciju. Regulacija transkripcije gena tada postaje stvar vezivanja odgovarajućih faktora transkripcije i RNA polimeraze za odgovarajući region na početnom mestu za transkripciju gena. Regulacija ekspresije gena proteinima može biti pozitivna ili negativna. Regulacija kod prokariota je obično negativna, dok je kod eukariota pozitivna.

Slika: Pozitivna i negativna regulacija transkripcije gena


Uvod u transkripciju DNK

Transkripcija DNK je proces koji uključuje prepisivanje genetskih informacija iz DNK u RNK. Transkribovana DNK poruka, ili RNA transkript, koristi se za proizvodnju proteina. DNK je smještena unutar jezgre naših stanica. On kontrolira staničnu aktivnost kodiranjem za proizvodnju proteina. Informacije u DNK se ne pretvaraju direktno u proteine, već se prvo moraju kopirati u RNK. Ovo osigurava da informacije sadržane u DNK ne budu zaprljane.

Ključna pitanja: Transkripcija DNK

  • In DNK transkripcija, DNK se transkribuje za proizvodnju RNK. RNK transkript se zatim koristi za proizvodnju proteina.
  • Tri glavna koraka transkripcije su inicijacija, elongacija i terminacija.
  • U početku, enzim RNA polimeraza veže se za DNK u promotorskoj regiji.
  • U produženju, RNA polimeraza transkribira DNK u RNK.
  • Na kraju, RNA polimeraza se oslobađa od DNK koja završava transkripciju.
  • Reverzna transkripcija procesi koriste enzim obrnutu transkriptazu za pretvaranje RNK u DNK.

Uvod u kotranskripciono RNA spajanje

Otkriće da se mnogi geni koji sadrže introne mogu kotranskripcijski spojiti dovelo je do povećanog razumijevanja kako su spajanje i transkripcija zamršeno isprepleteni. Kotranskripcijsko spajanje pokazano je u brojnim različitim organizmima i pokazalo se da igra ulogu u koordinaciji i konstitutivnog i alternativnog spajanja. Priroda kotranskripcijskog spajanja sugerira da promjene u transkripciji mogu dramatično utjecati na spajanje, a novi dokazi sugeriraju da spajanje može, zauzvrat, utjecati na transkripciju. U ovom poglavlju raspravljamo o mehanizmima i posljedicama kotranskripcijskog spajanja i predstavljamo neke od alata koji se koriste za mjerenje ovog procesa.

Figure

Spajanje između pre-mRNA spajanja i…

Sprega između spajanja pre-mRNA i transkripcije. Komponente strojeva za spajanje lokalizirane su na ...

Kinetički model kotranskripcionog spajanja...

Kinetički model kotranskripcijskog spajanja. (a) In Saccharomyces cerevisiae , RNA Pol II…


7.00x Uvod u biologiju ili slično (preddiplomska biokemija, molekularna biologija i genetika) i 7.28.1x molekularna biologija ili slično (napredna replikacija i popravak DNK)

Zainteresovani ste za ovaj kurs za vaše poslovanje ili tim?

Obučite svoje zaposlenike o najtraženijim temama uz edX for Business.

O ovom kursu

U drugom dijelu ovog kursa molekularne biologije istražit ćete transkripciju DNK u RNK, ključni dio centralne biologije dogme i prvi korak ekspresije gena.

Jeste li znali da prenosivi elementi, genetske informacije koje se mogu kretati s lokacije na lokaciju, čine otprilike 50% ljudskog genoma? Jeste li znali da su znanstvenici povezali svoje kretanje u specifične gene s uzrocima određenih bolesti? Naučit ćete i kako ti „geni za skakanje“ djeluju i kako ih naučnici proučavaju u Molekularnoj biologiji: transkripcija i transpozicija.

Da li ste spremni da odete dalje od „šta“ naučnih informacija predstavljenih u udžbenicima i istražite kako naučnici zaključuju detalje ovih molekularnih modela?

Pogledajte iza kulisa modernu molekularnu genetiku, od klasičnih eksperimentalnih događaja koji su identificirali proteine ​​i elemente uključene u transkripciju i transpoziciju do najnovijih testova koji primjenjuju moć sekvenciranja genoma. Dizajnirali smo probleme u ovom kursu kako bismo izgradili vaše vještine eksperimentalnog dizajna i analize podataka.

Istražimo granice našeg trenutnog znanja o mašinama za transkripciju i mehanizmima transpozicije. Ako ste spremni za izazov, pridružite nam se u 7.28.2x Molecular Biology: Transcription and Transposition.

Šta ćete naučiti

  • Kako uporediti i kontrastirati transkripciju kod prokariota i eukariota
  • Kako opisati nekoliko mehanizama transpozicije
  • Kako analizirati strukture proteina da bi se zaključile funkcionalne informacije
  • Kako dizajnirati najbolji eksperiment za provjeru hipoteze
  • Kako interpretirati podatke iz eksperimenata transkripcije i transpozicije

Syllabus

1. sedmica : Mašine i promotori bakterijske transkripcije

2. sedmica : Bakterijska regulacija bakterijske transkripcije

3. sedmica : Mašine i promotori eukariotske transkripcije


Sadržaj

Jedinica za transkripciju DNK koja kodira protein može sadržavati oba a sekvenca kodiranja, koji će se prevesti u protein, i regulatorne sekvence, koji usmjeravaju i reguliraju sintezu tog proteina. Regulatorna sekvenca prije ("uzvodno" od) kodirajuće sekvence naziva se pet primarnih neprevedenih regija (5'UTR), a sekvenca nakon ("nizvodno" od) kodirajuće sekvence naziva se tri primarne neprevedene regije (3'UTR). [3]

Za razliku od replikacije DNK, transkripcija rezultira RNA komplementom koji uključuje nukleotid uracil (U) u svim slučajevima kada bi se timin (T) pojavio u komplementu DNK.

Samo jedan od dva lanca DNK služi kao šablon za transkripciju. Antisens lanac DNK čita RNA polimeraza od 3' kraja do 5' kraja tokom transkripcije (3' → 5'). Komplementarna RNK se stvara u suprotnom smjeru, u smjeru 5' → 3', poklapajući se sa sekvencom osjetilnog lanca sa izuzetkom zamjene uracila za timin. Ova usmjerenost je posljedica toga što RNA polimeraza može dodati nukleotide samo na 3 'kraj rastućeg lanca mRNA. Ova upotreba samo 3 '→ 5' DNK lanca uklanja potrebu za Okazaki fragmentima koji se vide u replikaciji DNK. [3] Ovo također uklanja potrebu za primerom RNK za pokretanje sinteze RNK, kao što je slučaj u replikaciji DNK.

The non-šablonski (osjetilni) lanac DNK naziva se kodirajući lanac, jer je njegov slijed isti kao novostvoreni RNA transkript (osim zamjene uracila za timin). Ovo je niz koji se konvencionalno koristi pri predstavljanju DNK sekvence. [5]

Transkripcija ima neke mehanizme lekture, ali oni su sve manje i manje učinkoviti od kontrola za kopiranje DNK. Kao rezultat toga, transkripcija ima nižu vjernost kopiranja od replikacije DNK. [6]

Transkripcija se dijeli na iniciranje, promoter escape, izduženje, i raskid. [7]

Postavljanje za transkripciju Uređivanje

Pojačivači, transkripcijski faktori, kompleks medijatora i DNK petlje u transkripciji sisara Edit

Postavljanje za transkripciju kod sisavaca regulirano je mnogim cis-regulatornim elementima, uključujući jezgreni promotor i promotor-proksimalne elemente koji se nalaze u blizini početnih mjesta transkripcije gena. Promotori jezgra u kombinaciji sa općim transkripcijskim faktorima dovoljni su za usmjeravanje inicijacije transkripcije, ali općenito imaju nisku bazalnu aktivnost. [8] Ostali važni moduli cis-regulacije lokalizirani su u regijama DNA koje su udaljene od mjesta početka transkripcije. To uključuje pojačivače, prigušivače, izolatore i elemente za vezivanje. [9] Među ovom konstelacijom elemenata, pojačivači i njihovi pridruženi transkripcijski faktori imaju vodeću ulogu u pokretanju transkripcije gena. [10] Pojačivač lokaliziran u DNK regiji udaljenoj od promotora gena može imati vrlo veliki učinak na transkripciju gena, pri čemu neki geni prolaze i do 100 puta povećanu transkripciju zbog aktiviranog pojačivača. [11]

Pojačivači su regije genoma koje su glavni regulatorni elementi gena. Pojačivači kontrolišu programe transkripcije gena specifičnih za ćelijski tip, najčešće tako što se kreću kroz velike udaljenosti da bi došli u fizičku blizinu promotorima njihovih ciljnih gena. [12] Iako postoje stotine hiljada regija pojačivača DNA, [13] za određenu vrstu tkiva samo se specifični pojačivači dovode u blizinu s promotorima koje reguliraju. U istraživanju moždanih kortikalnih neurona pronađeno je 24.937 petlji koje su dovele pojačivače do njihovih ciljnih promotora. [11] Višestruki pojačivači, svaki često na desetinama ili stotinama hiljada nukleotida udaljenih od njihovih ciljnih gena, povezuju se sa promotorima ciljnih gena i mogu međusobno koordinirati kako bi kontrolirali transkripciju njihovog zajedničkog ciljnog gena. [12]

Šematski prikaz u ovom odeljku prikazuje pojačivač koji se vrti okolo da bi došao u blisku fizičku blizinu promotoru ciljnog gena. Petlja je stabilizovana dimerom proteina konektora (npr. dimerom CTCF ili YY1), pri čemu je jedan član dimera usidren za svoj motiv vezivanja na pojačivaču, a drugi član usidren za svoj motiv vezivanja na promotoru (predstavljen kao crveni cik-cak na ilustraciji). [14] Nekoliko faktora transkripcije specifičnih za ćelijsku funkciju (postoji oko 1600 faktora transkripcije u ljudskoj ćeliji [15]) općenito se vežu za specifične motive na pojačivaču [16] i malu kombinaciju ovih faktora transkripcije vezanih za pojačivač, kada se približe do promotora pomoću DNK petlje, određuje nivo transkripcije ciljnog gena. Medijator (kompleks koji se obično sastoji od oko 26 proteina u međusobno povezanoj strukturi) komunicira regulatorne signale iz pojačivača transkripcijskih faktora vezanih za DNA izravno na enzim RNA polimerazu II (pol II) vezan za promotor. [17]

Pojačivači, kada su aktivni, općenito se transkribiraju iz oba lanca DNK s RNA polimerazama koje djeluju u dva različita smjera, proizvodeći dvije pojačavačke RNA (eRNA) kao što je prikazano na slici. [18] Neaktivni pojačivač može biti vezan neaktivnim transkripcijskim faktorom. Fosforilacija transkripcijskog faktora može ga aktivirati, a aktivirani transkripcijski faktor tada može aktivirati pojačivač za koji je vezan (vidi malu crvenu zvijezdu koja predstavlja fosforilaciju transkripcijskog faktora vezanog za pojačivač na ilustraciji). [19] Aktivirani pojačivač započinje transkripciju svoje RNA prije nego aktivira transkripciju messenger RNA iz svog ciljnog gena. [20]

Metilacija i demetilacija otoka CpG Uredi

Regulacija transkripcije kod oko 60% promotora je također kontrolirana metilacijom citozina unutar CpG dinukleotida (gdje 5’ citozin slijedi 3’ guanin ili CpG mjesta). 5-metilcitozin (5-mC) je metilirani oblik DNK baze citozina (vidi sliku). 5-mC je epigenetski marker koji se pretežno nalazi unutar CpG mjesta. U ljudskom genomu se nalazi oko 28 miliona CpG dinukleotida. [21] U većini tkiva sisavaca, u prosjeku, 70% do 80% CpG citozina je metilirano (stvarajući 5-metilCpG ili 5-mCpG). [22] Metilirani citozini unutar 5'citozin-gvanin 3 'sekvenci često se pojavljuju u grupama, nazvanim CpG ostrva. Oko 60% promotorskih sekvenci ima CpG ostrvo, dok samo oko 6% sekvenci pojačivača ima CpG ostrvo. [23] CpG ostrva čine regulatorne sekvence, jer ako su CpG ostrva metilirana u promotoru gena, to može smanjiti ili utišati transkripciju gena. [24]

Metilacija DNA regulira transkripciju gena interakcijom s proteinima domena vezanja metila (MBD), poput MeCP2, MBD1 i MBD2. Ovi proteini MBD najjače se vežu za visoko metilirana CpG ostrva. [25] Ovi MBD proteini imaju i metil-CpG-vezujući domen kao i domen represije transkripcije. [25] Vežu se na metiliranu DNK i vodeće ili usmjeravaju proteinske komplekse sa remodeliranjem kromatina i/ili promjenom histona na metilirana CpG ostrva. MBD proteini općenito potiskuju lokalni kromatin, primjerice kataliziranjem uvođenja represivnih histonskih oznaka ili stvaranjem sveukupnog represivnog okruženja kromatina kroz remodeliranje nukleosoma i reorganizaciju kromatina. [25]

Kao što je navedeno u prethodnom odeljku, faktori transkripcije su proteini koji se vezuju za specifične sekvence DNK kako bi regulisali ekspresiju gena. Vezujuća sekvenca za faktor transkripcije u DNK obično je duga oko 10 ili 11 nukleotida. Kako je sažeto 2009. godine, Vaquerizas et al. ukazuje da postoji oko 1400 različitih faktora transkripcije kodiranih u ljudskom genomu pomoću gena koji čine oko 6% svih gena koji kodiraju ljudski protein. [26] Oko 94% mjesta vezivanja transkripcijskog faktora (TFBS) koja su povezana sa genima koji reagiraju na signal javlja se u pojačivačima, dok se samo oko 6% takvih TFBS-a javlja u promotorima. [16]

EGR1 protein je poseban transkripcijski faktor koji je važan za regulaciju metilacije CpG otoka. Mjesto vezivanja EGR1 transkripcijskog faktora često se nalazi u sekvencama pojačivača ili promotora. [27] Postoji oko 12.000 veznih mjesta za EGR1 u genomu sisavaca, a oko polovine veznih mjesta EGR1 nalazi se u promotorima, a polovica u pojačivačima. [27] Vezivanje EGR1 za njegovo ciljno mesto vezivanja DNK je neosetljivo na metilaciju citozina u DNK. [27]

Dok se samo male količine proteina transkripcijskog faktora EGR1 mogu otkriti u stanicama koje nisu stimulirane, prijevod EGR1 gen u protein jedan sat nakon stimulacije je drastično povišen. [28] Ekspresija proteina transkripcijskog faktora EGR1, u različitim vrstama stanica, može se stimulirati faktorima rasta, neurotransmiterima, hormonima, stresom i ozljedama. [28] U mozgu, kada su neuroni aktivirani, proteini EGR1 su regulirani prema gore i vežu se (regrutiraju) već postojeće TET1 enzime koji su visoko izraženi u neuronima. TET enzimi mogu katalizirati demetilaciju 5-metilcitozina. Kada transkripcijski faktori EGR1 dovedu TET1 enzime na vezna mjesta EGR1 u promotorima, TET enzimi mogu demetilirati metilirana CpG ostrva na tim promotorima. Nakon demetilacije, ovi promotori mogu pokrenuti transkripciju svojih ciljnih gena. Stotine gena u neuronima različito se eksprimiraju nakon aktivacije neurona kroz EGR1 regrutiranje TET1 u metilirane regulatorne sekvence u svojim promotorima. [27]

Metilacija promotora se također mijenja kao odgovor na signale. Tri DNK metiltransferaze sisara (DNMT1, DNMT3A i DNMT3B) kataliziraju dodavanje metilnih grupa citozinima u DNK. Dok je DNMT1 metiltransferaza za održavanje, DNMT3A i DNMT3B mogu izvesti nove metilacije. Također postoje dvije izoforme spojenog proteina proizvedene iz DNMT3A gen: proteini DNK metiltransferaze DNMT3A1 i DNMT3A2. [29]

Izoforma spoja DNMT3A2 ponaša se kao proizvod klasičnog neposredno-ranog gena i, na primjer, robusno je i prolazno proizveden nakon aktivacije neurona. [30] Tamo gdje se izoform DNK metiltransferaze DNMT3A2 veže i dodaje metilne grupe u citozine, čini se da je to određeno histonom post translacijskim modifikacijama. [31] [32] [33]

S druge strane, neuronska aktivacija uzrokuje degradaciju DNMT3A1 praćenu smanjenom metilacijom najmanje jednog procijenjenog ciljanog promotora. [34]

Uređivanje inicijacije

Transkripcija započinje vezanjem RNA polimeraze, zajedno s jednim ili više općih transkripcijskih faktora, na specifičnu sekvencu DNK koja se naziva "promotor" kako bi nastao "zatvoreni kompleks" promotora RNA polimeraze. U "zatvorenom kompleksu" promotorska DNK je još uvijek potpuno dvolančana. [7]

RNA polimeraza, potpomognuta jednim ili više općih transkripcijskih faktora, zatim odmotava približno 14 parova baza DNK u "otvoreni kompleks" koji promovira RNA polimerazu. U "otvorenom kompleksu" promotorska DNK je djelomično odmotana i jednolančana. Izložena, jednolančana DNK naziva se "transkripcijski mjehurić". [7]

RNA polimeraza, uz pomoć jednog ili više općih transkripcijskih faktora, tada bira a početna stranica transkripcije u transkripcionom mjehuru, vezuje se za inicirajući NTP i produžujući NTP (ili kratki RNA prajmer i produžujući NTP) komplementarno sekvenci početnog mjesta transkripcije, i katalizira formiranje veze kako bi se dobio početni RNK proizvod. [7]

U bakterijama, RNA polimeraza holoenzim se sastoji od pet podjedinica: 2 α podjedinica, 1 β podjedinica, 1 β 'podjedinica i 1 ω podjedinica. U bakterijama postoji jedan opći faktor transkripcije RNA poznat kao sigma faktor. Enzim jezgra RNA polimeraze se veže za bakterijski opći transkripcijski (sigma) faktor kako bi formirao holoenzim RNA polimeraze, a zatim se veže za promotor. [7] (RNA polimeraza se naziva holoenzim kada je sigma podjedinica vezana za jezgro enzima koji se sastoji od 2 α podjedinice, 1 β podjedinice, 1 β' podjedinice samo). Za razliku od eukariota, početni nukleotid bakterijske mRNA u nastajanju nije zatvoren modificiranim nukleotidom gvanina. Inicirajući nukleotid bakterijskih transkripata nosi 5 ′ trifosfat (5′-PPP), koji se može koristiti za mapiranje genomskih lokacija inicijacijskih mjesta transkripcije. [35]

U arheja i eukariota RNA polimeraza sadrži podjedinice homologne svakoj od pet podjedinica RNA polimeraze u bakterijama, a sadrži i dodatne podjedinice. U arheja i eukariota funkcije bakterijskog općeg transkripcijskog faktora sigme obavlja više općih transkripcijskih faktora koji rade zajedno. [7] U arhejama postoje tri opća transkripcijska faktora: TBP, TFB i TFE. Kod eukariota, u transkripciji ovisnoj o RNA polimerazi II, postoji šest općih transkripcijskih faktora: TFIIA, TFIIB (ortolog arhealnog TFB), TFIID (faktor s više podjedinica u kojem je ključna podjedinica, TBP, ortolog arhealnog TBP), TFIIE (ortolog arhealnog TFE), TFIIF i TFIIH. TFIID je prva komponenta koja se veže za DNK zbog vezivanja TBP -a, dok je TFIIH posljednja komponenta koja se regrutira. Kod arheja i eukariota, zatvoreni kompleks RNA polimeraze-promotora obično se naziva "kompleks predinicijacije". [36]

Inicijaciju transkripcije reguliraju dodatni proteini, poznati kao aktivatori i represori, a u nekim slučajevima i pridruženi koaktivatori ili corepressori, koji moduliraju stvaranje i funkciju kompleksa inicijacije transkripcije. [7]

Promoter escape Edit

Nakon što se sintetizira prva veza, RNA polimeraza mora pobjeći promotoru. Tokom ovog vremena postoji tendencija oslobađanja RNA transkripta i proizvodnje skraćenih transkripata. To se naziva abortivna inicijacija i uobičajeno je i za eukariote i za prokariote. [37] Abortivna inicijacija nastavlja se događati sve dok se ne sintetizira RNA produkt praga dužine približno 10 nukleotida, u kojem trenutku dolazi do bijega promotora i formiranja kompleksa za produženje transkripcije.

Mehanički, do bijega promotora dolazi putem scrunch -a DNK, koji daje energiju potrebnu za prekid interakcije između holoenzima RNA polimeraze i promotora. [38]

U bakterijama se istorijski smatralo da se sigma faktor definitivno oslobađa nakon što dođe do čišćenja promotora. Ova teorija je bila poznata kao model obveznog izdanja. Međutim, kasniji podaci su pokazali da se nakon i nakon čišćenja promotora, sigma faktor oslobađa prema stohastičkom modelu poznatom kao model stohastičkog oslobađanja. [39]

Kod eukariota, na promotoru ovisnom o RNA polimerazi II, nakon uklanjanja promotora, TFIIH fosforilira serin 5 na karboksi terminalnoj domeni RNA polimeraze II, što dovodi do regrutiranja enzima za zatvaranje (CE). [40] [41] Tačan mehanizam kako CE inducira klirens promotora kod eukariota još nije poznat.

Elongation Edit

Jedan lanac DNK, šablon (ili nekodirajući lanac), koristi se kao šablon za sintezu RNK. Kako transkripcija napreduje, RNK polimeraza prolazi kroz lanac šablona i koristi komplementarnost uparivanja baza sa DNK šablonom da bi stvorila RNA kopiju (koja se izdužuje tokom prelaska). Iako RNA polimeraza prelazi niz šablona od 3 '→ 5', kodirajući (bez šablona) lanac i novonastala RNA mogu se koristiti i kao referentne tačke, pa se transkripcija može opisati kao 5 '→ 3'. Time nastaje molekula RNA od 5 '→ 3', točna kopija kodirajućeg lanca (osim što su timini zamijenjeni uracilom, a nukleotidi su sastavljeni od šećera riboze (5-ugljika) u kojem DNK ima deoksiribozu (jedan manje kisika) atoma) u njegovoj šećerno-fosfatnoj okosnici). [ potreban citat ]

Transkripcija mRNA može uključivati ​​više RNA polimeraza na jednom DNK šablonu i više rundi transkripcije (amplifikacija određene mRNA), pa se mnogi molekuli mRNA mogu brzo proizvesti iz jedne kopije gena. [ potreban citat ] Karakteristične brzine produženja kod prokariota i eukariota su oko 10-100 nts/sec. [42] U eukariota, međutim, nukleosomi djeluju kao glavne prepreke za transkripciju polimeraza tokom produženja transkripcije. [43] [44] U ovim organizmima, pauziranje izazvano nukleosomima može se regulirati faktorima produženja transkripcije, poput TFIIS -a. [44]

Produženje također uključuje mehanizam lekture koji može zamijeniti pogrešno ugrađene baze. Kod eukariota ovo može odgovarati kratkim pauzama tokom transkripcije koje omogućavaju vezivanje odgovarajućih faktora za uređivanje RNK. Ove stanke mogu biti svojstvene RNA polimerazi ili zbog strukture kromatina. [ potreban citat ]

Ukidanje Uređivanje

Bakterije koriste dvije različite strategije za terminaciju transkripcije – Rho nezavisnu terminaciju i Rho zavisnu terminaciju. U terminaciji nezavisnoj od Rho, transkripcija RNA prestaje kada novosintetizirana molekula RNA formira ukosnicu bogatu G-C, nakon čega slijedi niz nas. Kada se ukosnica formira, mehanički stres prekida slabe rU-dA veze, sada ispunjavajući DNK-RNA hibrid. Ovo izvlači poli-U transkript iz aktivnog mjesta RNA polimeraze, završavajući transkripciju. U "Rho-ovisnom" tipu terminacije, proteinski faktor nazvan "Rho" destabilizira interakciju između šablona i mRNA, oslobađajući tako novosintetiziranu mRNA iz elongacionog kompleksa. [45]

Prestanak transkripcije kod eukariota je manje razumljiv nego kod bakterija, ali uključuje cijepanje novog transkripta nakon čega slijedi dodavanje adenina neovisno o predlošku na njegovom novom 3 'kraju, u procesu koji se naziva poliadenilacija. [46]


Kaiso specifična za ćeliju (ZBTB33) Regulacija ćelijskog ciklusa kroz ciklin D1 i ciklin E1

Korelacija između aberantne metilacije DNK sa promocijom i progresijom raka potaknula je interesovanje za uočavanje povezanih regulatornih mehanizama. Kaiso (ZBTB33) je specijalizirani transkripcijski faktor koji selektivno prepoznaje mjesta koja sadrže metilirani CpG, kao i DNK metu specifičnu za sekvencu. Sve veći izvještaji povezuju prekomjernu ekspresiju i transkripcijske aktivnosti ZBTB33 s metastatskim potencijalom i lošom prognozom raka, iako postoji mali mehanički uvid u to kako ćelije iskorištavaju transkripcijske sposobnosti ZBTB33 za promicanje i napredovanje bolesti. Ovdje izvještavamo o mehaničkim detaljima o tome kako ZBTB33 posreduje regulaciju ćelijskog ciklusa specifičnu za ćeliju. Korištenjem studija o iscrpljivanju ZBTB33 i prekomjerne ekspresije utvrđeno je da u HeLa stanicama ZBTB33 izravno zauzima promotore ciklina D1 i ciklina E1, inducirajući proliferaciju promovirajući fosforilaciju retinoblastoma i dopuštajući transkripcijsku aktivnost E2F koja ubrzava G1- prijelaz u S-fazu. Suprotno tome, u ćelijama HEK293 ZBTB33 indirektno reguliše obilje ciklina E, što rezultira smanjenom fosforilacijom retinoblastoma, smanjenom aktivnošću E2F i usporavanjem G.1 tranzicija. Tako smo identificirali novi mehanizam pomoću kojeg ZBTB33 posreduje u ciklusu D1/ciklin E1/RB1/E2F, kontrolirajući prolaz kroz G1 restrikcijsku točku i ubrzanje proliferacije stanica raka.

Ključne riječi: DNK metilacija Kaiso (ZBTB33) ćelijski ciklus ciklin D1 ciklin E1 regulacija transkripcije gena.

© 2016 Američko društvo za biokemiju i molekularnu biologiju, Inc.


MyoD1 potiskuje migraciju i invaziju ćelija inhibirajući transkripciju FUT4 u ljudskim ćelijama raka želuca

Miogena diferencijacija 1 (MyoD1) je faktor transkripcije koji potiče ekspresiju gena specifičnih za mišiće. MyoD1 se eksprimira na značajno nižim nivoima u tkivima i ćelijama raka želuca (GC), i indukuje apoptozu u GC ćelijama. Međutim, funkcije za MyoD1 u migraciji GC stanica i ekspresiji gena nisu dokumentirane. Pokazujemo da je rušenje MyoD1 potaknulo migraciju i invaziju GC stanica, dok je MyoD1 prekomjerna ekspresija potisnula migraciju i invaziju. Izvršili smo sekvenciranje imunoprecipitacije hromatina (ChIP) kako bismo identifikovali ciljne gene MyoD1 u ćelijama MKN-45. Uzvodne regije od 2 kb (Up2k) mjesta početka transkripcije 57 gena vjerovatno su bile vezane za MyoD1. Šest od ovih gena funkcionira u signalnim putevima kao što je sinteza biosinteze glikosfingolipida-lakto i neolakto serije. MyoD1 je inhibirao transkripciju fukoziltransferaze IV (FUT4) vezanjem direktno za FUT4 F3. Ovaj nalaz je potvrđen ChIP-kvantitativnom PCR-om i reporterskim testom luciferaze. Ulex europaeus aglutinin I, koji vezuje Fucα1-2Galβ1-4GlcNAc, i Lewis antigene pokazali su smanjeno vezivanje za plazma membranu ćelija koje su prekomjerno eksprimirale MyoD1. Obaranje FUT4 je oponašalo prekomjernu ekspresiju MyoD1 potiskivanjem migracije i invazije GC ćelija. Ovaj rezultat implicira da je MyoD1 potisnuo migraciju i invaziju ćelija putem inhibicije signalnog puta FUT4/matriks metalopeptidaze. Ukratko, ovo istraživanje je pokazalo da MyoD1 potiskuje migraciju i invaziju GC ćelija direktnim vezanjem za F3 regiju u FUT4 Up2k i inhibira ekspresiju FUT4/tipa II Lewis antigena.

Izjava o sukobu interesa

Autori izjavljuju da nemaju sukob interesa.

Figure

Slika 1. MyoD1 potiskuje migraciju GC ćelija…

Slika 1. MyoD1 potiskuje migraciju i invaziju GC ćelija in vitro i in vivo.

Slika 2. MyoD1-vezujući DNK fragmenti otkriveni pomoću…

Slika 2. MyoD1-vezujući fragmenti DNK otkriveni ChIP-sekvenciranjem.

Slika 3. MyoD1 inhibira transkripciju FUT4 pomoću…

Slika 3. MyoD1 inhibira transkripciju FUT4 vezujući njegov promotor.

Slika 4. Prekomjerna ekspresija MyoD1 mijenja UEA-I gliko obrazac ...

Slika 4. Prekomjerna ekspresija MyoD1 mijenja vezanje gliko uzorka UEA-I u GC stanicama.


DNK transkripcija | Definicija, faze & dijagram

U transkripciji DNK, sekvenca DNK gena se kopira (transkribuje) kako bi se napravio molekul RNK. To je prvi korak u ekspresiji gena. Proces transkripcije DNA vrše enzimi poznati kao RNA polimeraze. Drugim riječima, DNK transkripcija je proces kojim se informacije prepisuju. Proces transkripcije koristimo u svakodnevnom životu, a naše ćelije to rade i na specijaliziran način. U genetskom obliku, transkripcija je proces kopiranja DNK sekvence gena kako bi se napravio molekul RNK.

Definicija transkripcije:

Transkripcija je prva faza ekspresije gena u kojoj se informacije o genu koriste za konstruiranje funkcionalnog proizvoda poput proteina. Svrha procesa transkripcije je stvaranje RNK, kopije DNK sekvence gena. RNK kopija, ili transkript, prenosi informacije potrebne za stvaranje polipeptida za protein kodiran gen. Transkripcija DNK u eukariota zahtijeva prolazak kroz neke korake obrade prije prevođenja u proteine.

Faze transkripcije:

Transkripcija se definiše kao kopija DNK sekvence gena kako bi se stvorio RNA molekul. DNK transkripcija gena obradila je svoj zadatak koristeći tri faze inicijacije, elongacije i terminacije.

Iniciranje:

Inicijacija je prva faza transkripcije, u kojoj RNA polimeraza vezuje sekvencu DNK molekula poznatu kao promotor. Pronađen je blizu početka gena. Svaki od gena ima svog promotora. Nakon vezivanja, RNA polimeraza se odvaja na lance DNK, tako što daje jednolančani šablon koji je potreban za transkripciju.

Pokretanje transkripcije: Inicijacija je početni korak ili transkripcija. It lies when the RNA polymerase named enzyme binds to an area or region of a gene, known as promoter . The signals to the DNA for unwinding, so the enzymes can be read as the bases in one of the DNA strands. Then, the enzymes ready to create a strand of mRNA by a complementary sequence of bases.

2. Produženje:

Elongation is the second stage, in which one strand of DNA or the template strand works as a template for RNA polymerase. This template one base at a time, the polymerase creates an RNA molecule out of complementary nucleotides, by making a chain, which grows from 5 to 3 . The RNA transcription has the same information as a non-template strand of DNA by copying the information, but it consists of the base uracil (U) instead of the thymine (T).

RNA Polymerase: The RNA polymerase is the main enzyme involved in the transcription that uses a single strand DNA template in order to synthesize a complementary strand for RNA molecule. In simple words, RNA polymerase creates an RNA strand in the 5 to 3 direction, by adding each new nucleotide to the 3 end of the strand.

3.Termination:

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. Sva prava zadržana.


Pogledajte video: Transkripcija, Molekularna biologija (Oktobar 2022).