معلومة

من أي نهاية mRNA يبدأ النسخ؟


يقول كتاب "فهم المعلوماتية الحيوية" أن "بوليميراز الحمض النووي الريبي ينقل الخيط المضاد للتشفير في الاتجاه من 3 'إلى 5' ، بحيث يتم إنتاج حبلا الرنا المرسال من 5 'إلى 3' نهاية.

ولكن من مقالة أكاديمية خان ، حصلت على "إن بوليميريز الحمض النووي الريبي يبني حبلا من الحمض النووي الريبي في اتجاه 5 إلى 3 ، مضيفا كل نيوكليوتيد جديد إلى الطرف الثالث من الخيط". أيضًا "تتم قراءة أكواد mRNA بالترتيب (من نهاية 5 إلى نهاية 3)". أيهما صحيح؟


@ الجواب Thymine هو الصحيح. لقد ظننت أنني سأقوم بنشر إجابة أكثر وضوحًا من أجل الوضوح.

<== (RNA Pol) 3 '------------------------- 5' 5 '------------ ------------------------------------------ 3 '3' ---- -------------------------------------------------- 5 '

يتم تصنيع RNA Polymerase على 3 'إلى 5' حبلا ، لكن الأحماض النووية تضاف دائمًا في اتجاه عكسي إلى حبلا القالب (هذا ينطبق على تكرار الحمض النووي وكذلك تخليق الحمض النووي الريبي).

يظهر هذا الارتباك بالطبع لأن هناك عدة طرق مختلفة للنظر إليه. إذا كنت تنظر إلى حبلا قالب البوليميراز ، فستفعل (مثل الكتاب) أن RNA Pol يصنع 3 'إلى 5'.

من ناحية أخرى ، إذا كنت تنظر إلى الخيط الذي يتم تصنيعه ، فستقول (مثل Kahn Achademy) أنه يتم تصنيعه من 5 إلى 3. لهذا يقول خان

[...] إضافة كل نيوكليوتيد جديد إلى الطرف 3 من الخيط.

هناك جزء غير مكتمل من الرنا المرسال مع وجود RNA Pol على الطرف 3 '. هذا هو المكان الذي يضيف فيه كل نيوكليوتيد جديد.


كلاهما صحيح. ينبع الارتباك من الكتاب الذي يتحدث عن خيط الترميز بالإضافة إلى خيط الحمض النووي الريبي المشفر حديثًا ، بينما تتحدث أكاديمية خان فقط عن خيط الترميز.

من الكتاب:

تم نسخ الشريط المضاد للتشفير من 3 إلى 5. لذلك يتم إنتاج خيط الترميز من 5 'إلى 3' ، مما يعني أن أول نيوكليوتيد مضاف بواسطة RNA polymerase هو الطرف 5 ، وتضيف إليه في الاتجاه 3.

من أكاديمية خان:

ينتج RNA polymerase خيطًا من RNA من 5 'إلى 3'.


ما هو المنتج النهائي للنسخ

المنتج النهائي للنسخ هو جزيء RNA. ومن ثم ، فإن نسخ معلومات الجينات في الجينوم إلى الحمض النووي الريبي يحدث أثناء النسخ. الأنواع الثلاثة الرئيسية من الحمض النووي الريبي التي ينتجها النسخ هي mRNA و tRNA و rRNA. علاوة على ذلك ، فإن الفدية هي الخطوة الأولى في تخليق البروتين. أثناء ذلك ، يقوم بوليميراز RNA بنسخ المعلومات الموجودة في الجين ، وبالتالي إنتاج جزيء RNA. أيضًا ، أثناء تخليق البروتين ، يحمل الرنا المرسال معلومات الجين من النواة إلى السيتوبلازم. علاوة على ذلك ، فإن النوعين الرئيسيين الآخرين من الحمض النووي الريبي يسهل الترجمة.

المجالات الرئيسية المغطاة

المصطلحات الأساسية: mRNA ، RNA Polymerase ، rRNA ، النسخ ، tRNA


محتويات

قد تحتوي وحدة نسخ الحمض النووي المشفرة للبروتين على كليهما أ تسلسل الترميز، والتي سيتم ترجمتها إلى البروتين ، و التسلسلات التنظيمية، التي توجه وتنظم تخليق هذا البروتين. التسلسل التنظيمي قبل ("المنبع" من) تسلسل الترميز يسمى المنطقة الخمسة الأولية غير المترجمة (5'UTR) التسلسل بعد ("المصب" من) تسلسل الترميز يسمى المنطقة الرئيسية الثلاثة غير المترجمة (3'UTR). [3]

على عكس تكرار الحمض النووي ، ينتج عن النسخ مكمل الحمض النووي الريبي الذي يتضمن النيوكليوتيدات uracil (U) في جميع الحالات التي يحدث فيها الثايمين (T) في مكمل الحمض النووي.

واحد فقط من خيطي الحمض النووي يعمل كقالب للنسخ. تتم قراءة خيط الحمض النووي المضاد للاندماج بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي من نهاية 3 إلى 5 نهاية أثناء النسخ (3 '→ 5'). يتم إنشاء الحمض النووي الريبي التكميلي في الاتجاه المعاكس ، في اتجاه 5 '→ 3' ، مطابقة لتسلسل خيط الإحساس باستثناء تبديل اليوراسيل للثيمين. يرجع هذا الاتجاه إلى أن بوليميراز RNA يمكنه فقط إضافة نيوكليوتيدات إلى الطرف 3 'من سلسلة mRNA المتنامية. هذا الاستخدام فقط لشريط DNA 3 '→ 5' يلغي الحاجة إلى شظايا Okazaki التي تظهر في تكرار الحمض النووي. [3] هذا أيضًا يزيل الحاجة إلى RNA التمهيدي لبدء تخليق RNA ، كما هو الحال في تكرار الحمض النووي.

ال عدميُطلق على خيط الدنا القوالب (المعنى) اسم خيط الترميز ، لأن تسلسله هو نفسه نسخة RNA التي تم إنشاؤها حديثًا (باستثناء استبدال اليوراسيل بالثيمين). هذا هو الخيط الذي يتم استخدامه وفقًا للاتفاقية عند تقديم تسلسل الحمض النووي. [5]

النسخ لديه بعض آليات التدقيق اللغوي ، لكنها أقل فعالية وأقل فعالية من الضوابط لنسخ الحمض النووي. نتيجة لذلك ، النسخ لديه دقة نسخ أقل من نسخ الحمض النووي. [6]

النسخ ينقسم إلى المبادرة, المروج الهروب, استطالة، و نهاية. [7]

الإعداد لتحرير النسخ

المعززات وعوامل النسخ ومركب الوسيط وحلقات الحمض النووي في نسخ الثدييات تحرير

يتم تنظيم الإعداد للنسخ في الثدييات من خلال العديد من العناصر التنظيمية لرابطة الدول المستقلة ، بما في ذلك المروج الأساسي والعناصر القريبة للمروج التي تقع بالقرب من مواقع بدء النسخ للجينات. تعتبر المحفزات الأساسية جنبًا إلى جنب مع عوامل النسخ العامة كافية لتوجيه بدء النسخ ، ولكن بشكل عام يكون لها نشاط قاعدي منخفض. [8] توجد وحدات تنظيمية مهمة أخرى لرابطة الدول المستقلة موضعية في مناطق الحمض النووي البعيدة عن مواقع بدء النسخ. وتشمل هذه المعززات وكواتم الصوت والعوازل وعناصر الربط. [9] من بين هذه المجموعة من العناصر ، تلعب المعززات وعوامل النسخ المرتبطة بها دورًا رائدًا في بدء النسخ الجيني. [10] يمكن أن يكون لمُحسِّن موضعي في منطقة DNA بعيدة عن محفز الجين تأثير كبير جدًا على نسخ الجين ، حيث تخضع بعض الجينات لما يصل إلى 100 ضعف من النسخ المتزايد بسبب المُحسِّن النشط. [11]

المعززات هي مناطق الجينوم التي تعد عناصر تنظيمية رئيسية للجينات. تتحكم المعززات في برامج نسخ الجينات الخاصة بنوع الخلية ، غالبًا عن طريق التنقل عبر مسافات طويلة لتقترب ماديًا من محفزات الجينات المستهدفة. [12] في حين أن هناك مئات الآلاف من مناطق الحمض النووي المحسن ، [13] بالنسبة لنوع معين من الأنسجة ، يتم وضع محسنات محددة فقط بالقرب من المحفزات التي تنظمها. في دراسة أُجريت على الخلايا العصبية القشرية في الدماغ ، تم العثور على 24937 حلقة ، جلبت معززات إلى المروجين المستهدفين. [11] معززات متعددة ، كل منها في كثير من الأحيان عند عشرات أو مئات الآلاف من النيوكليوتيدات البعيدة عن الجينات المستهدفة ، تدور حول محفزات الجينات المستهدفة ويمكنها التنسيق مع بعضها البعض للتحكم في نسخ الجين المستهدف المشترك. [12]

يوضح الرسم التوضيحي التخطيطي في هذا القسم وجود مُحسِّن يدور حوله ليقترب من محفز الجين المستهدف. يتم تثبيت الحلقة بواسطة دايمر لبروتين موصل (على سبيل المثال dimer من CTCF أو YY1) ، مع تثبيت أحد أعضاء الثنائى على شكل الربط الخاص به على المحسن والعضو الآخر مثبت على شكل الربط الخاص به على المحفز (يمثله متعرج أحمر في الرسم التوضيحي). [14] العديد من عوامل النسخ الخاصة بوظيفة الخلية (هناك حوالي 1600 عامل نسخ في الخلية البشرية [15]) ترتبط بشكل عام بزخارف معينة على مُحسِّن [16] ومجموعة صغيرة من عوامل النسخ المرتبطة بالمُحسِّن ، عند التقريب إلى محفز بواسطة حلقة DNA ، يتحكم في مستوى نسخ الجين المستهدف. الوسيط (مركب يتكون عادة من حوالي 26 بروتينًا في بنية متفاعلة) يرسل إشارات تنظيمية من عوامل النسخ المرتبطة بالحمض النووي المحسن مباشرة إلى إنزيم RNA polymerase II (pol II) المرتبط بالمحفز. [17]

تُنسخ المُحسّنات ، عندما تكون نشطة ، بشكل عام من كلا خيوط الحمض النووي مع بوليميرات RNA التي تعمل في اتجاهين مختلفين ، مما ينتج عنه اثنين من RNAs المُحسِّن (eRNAs) كما هو موضح في الشكل. [18] قد يرتبط المُحسِّن غير النشط بعامل نسخ غير نشط. قد تؤدي الفسفرة لعامل النسخ إلى تنشيطه وقد يؤدي عامل النسخ النشط هذا إلى تنشيط المُحسِّن المرتبط به (انظر نجمة حمراء صغيرة تمثل فسفرة عامل النسخ المرتبط بالمُحسِّن في الرسم التوضيحي). [19] يبدأ المُحسِّن المنشط في نسخ الحمض النووي الريبي الخاص به قبل تنشيط نسخ الحمض النووي الريبي المرسال من الجين المستهدف. [20]

CpG Island methylation and demethylation تحرير

يتم أيضًا التحكم في تنظيم النسخ في حوالي 60 ٪ من المروجين عن طريق مثيلة السيتوزينات داخل CpG dinucleotides (حيث يتبع 5 "سيتوزين بـ 3" مواقع جوانين أو CpG). 5-methylcytosine (5-mC) هو شكل ميثلي من السيتوزين الأساسي للحمض النووي (انظر الشكل). 5-mC هو علامة جينية توجد في الغالب داخل مواقع CpG. يوجد حوالي 28 مليون ثنائي نيوكليوتيد CpG في الجينوم البشري. [21] في معظم أنسجة الثدييات ، في المتوسط ​​، تتم ميثلة 70٪ إلى 80٪ من السيتوزينات CpG (مكونة 5-methylCpG أو 5-mCpG). [22] غالبًا ما تحدث السيتوزينات الميثيلية ضمن تسلسل 5’cytosine-guanine 3 في مجموعات تسمى جزر CpG. تحتوي حوالي 60٪ من سلاسل المحفز على جزيرة CpG بينما يحتوي حوالي 6٪ فقط من سلاسل المُحسِّن على جزيرة CpG. [23] تشكل جزر CpG متواليات تنظيمية ، لأنه إذا تمت ميثلة جزر CpG في محفز الجين ، يمكن أن يقلل هذا النسخ الجيني أو يسكته. [24]

ينظم مثيلة الحمض النووي نسخ الجينات من خلال التفاعل مع بروتينات مجال ربط الميثيل (MBD) ، مثل MeCP2 و MBD1 و MBD2. ترتبط بروتينات MBD هذه بشدة بجزر CpG عالية الميثيل. [25] تحتوي بروتينات MBD هذه على مجال ربط ميثيل- CpG بالإضافة إلى مجال قمع النسخ. [25] ترتبط بالحمض النووي الميثلي وتوجه أو توجه معقدات البروتين مع إعادة تشكيل الكروماتين و / أو نشاط تعديل هيستون لجزر CpG الميثيلية. تقوم بروتينات MBD عمومًا بقمع الكروماتين المحلي عن طريق تحفيز إدخال علامات هيستون القمعية ، أو إنشاء بيئة كروماتين قمعية شاملة من خلال إعادة تشكيل النواة وإعادة تنظيم الكروماتين. [25]

كما لوحظ في القسم السابق ، فإن عوامل النسخ عبارة عن بروتينات ترتبط بتسلسلات معينة من الحمض النووي من أجل تنظيم التعبير عن الجين. عادةً ما يكون تسلسل الربط لعامل النسخ في الحمض النووي حوالي 10 أو 11 نيوكليوتيدًا. كما تم تلخيصه في عام 2009 ، فإن Vaquerizas et al. أشار إلى أن هناك ما يقرب من 1400 عامل نسخ مختلف مشفر في الجينوم البشري بواسطة الجينات التي تشكل حوالي 6 ٪ من جميع جينات تشفير البروتين البشري. [26] حوالي 94٪ من مواقع ارتباط عامل النسخ (TFBSs) المرتبطة بالجينات المستجيبة للإشارة تحدث في المعززات بينما تحدث حوالي 6٪ فقط من هذه الـ TFBS في المحفزات. [16]

بروتين EGR1 هو عامل نسخ خاص مهم لتنظيم مثيلة جزر CpG. يوجد موقع ارتباط عامل نسخ EGR1 بشكل متكرر في تسلسل المحسن أو المحفز. [27] يوجد حوالي 12000 موقع ربط لـ EGR1 في جينوم الثدييات وحوالي نصف مواقع ربط EGR1 موجودة في المحفزات ونصفها في المعززات. [27] إن ارتباط EGR1 بموقع ارتباط الحمض النووي المستهدف الخاص به غير حساس لمثيلات السيتوزين في الحمض النووي. [27]

في حين أن كميات صغيرة فقط من بروتين عامل النسخ EGR1 يمكن اكتشافها في الخلايا غير المحفزة ، فإن ترجمة EGR1 تحول الجين إلى بروتين في ساعة واحدة بعد التحفيز بشكل كبير. [28] يمكن تحفيز التعبير عن بروتينات عامل النسخ EGR1 ، في أنواع مختلفة من الخلايا ، بواسطة عوامل النمو ، والناقلات العصبية ، والهرمونات ، والإجهاد ، والإصابة. [28] في الدماغ ، عندما يتم تنشيط الخلايا العصبية ، يتم تنظيم بروتينات EGR1 وترتبط (تجنيد) إنزيمات TET1 الموجودة مسبقًا والتي يتم التعبير عنها بشكل كبير في الخلايا العصبية. يمكن أن تحفز إنزيمات TET نزع ميثيل 5-ميثيل سيتوزين. عندما تجلب عوامل النسخ EGR1 إنزيمات TET1 إلى مواقع ربط EGR1 في المروجين ، يمكن لإنزيمات TET إزالة ميثيل جزر CpG الميثيلية في تلك المحفزات. عند إزالة الميثيل ، يمكن لهؤلاء المروجين البدء في نسخ جيناتهم المستهدفة. يتم التعبير عن مئات الجينات في الخلايا العصبية بشكل تفاضلي بعد تنشيط الخلايا العصبية من خلال توظيف EGR1 لـ TET1 في التسلسلات التنظيمية الميثيلية في مروجيها. [27]

يتم أيضًا تغيير مثيلة المروجين استجابة للإشارات. تحفز نقل ميثيل الحمض النووي للثدييات الثلاثة (DNMT1 و DNMT3A و DNMT3B) إضافة مجموعات الميثيل إلى السيتوزينات في الحمض النووي. في حين أن DNMT1 عبارة عن "صيانة" ميثيل ترانسفيراز ، يمكن لـ DNMT3A و DNMT3B تنفيذ عمليات ميثيل جديدة. هناك أيضًا نوعان من الأشكال الإسوية لبروتين لصق يتم إنتاجهما من DNMT3A الجين: بروتينات DNA methyltransferase DNMT3A1 و DNMT3A2. [29]

يتصرف الشكل الإسوي اللصق DNMT3A2 مثل نتاج الجين الكلاسيكي المباشر المبكر ، وعلى سبيل المثال ، يتم إنتاجه بشكل قوي وعابر بعد تنشيط الخلايا العصبية. [30] حيث يبدو أن الشكل الإسوي لـ DNA methyltransferase DNMT3A2 يربط ويضيف مجموعات الميثيل إلى السيتوزينات يتم تحديده عن طريق تعديلات هيستون بعد الترجمة. [31] [32] [33]

من ناحية أخرى ، يتسبب التنشيط العصبي في تدهور DNMT3A1 مصحوبًا بخفض المثيلة لمحفز مستهدف واحد على الأقل تم تقييمه. [34]

بدء تحرير

يبدأ النسخ بربط بوليميراز الحمض النووي الريبي ، جنبًا إلى جنب مع واحد أو أكثر من عوامل النسخ العامة ، إلى تسلسل DNA محدد يُشار إليه باسم "محفز" لتكوين مُحفز بوليميريز الحمض النووي الريبي "معقد مغلق". في "المركب المغلق" لا يزال الحمض النووي للمحفز مزدوج الشريطة. [7]

بوليميراز الحمض النووي الريبي ، بمساعدة واحد أو أكثر من عوامل النسخ العامة ، يقوم بعد ذلك بفك ما يقرب من 14 زوجًا قاعديًا من الحمض النووي لتشكيل معقد مفتوح لبوليميراز الحمض النووي الريبي. في "المركب المفتوح" يكون الحمض النووي للمحفز غير ملفوف جزئيًا ووحيد الجديلة. يشار إلى الحمض النووي المكشوف أحادي الجديلة باسم "فقاعة النسخ". [7]

RNA polymerase ، بمساعدة واحد أو أكثر من عوامل النسخ العامة ، ثم يختار a موقع بدء النسخ في فقاعة النسخ ، يرتبط بـ NTP بدء و NTP ممتد (أو تمهيدي RNA قصير و NTP ممتد) مكمل لتسلسل موقع بدء النسخ ، ويحفز تكوين الرابطة لإنتاج منتج RNA أولي. [7]

في البكتيريا ، يتكون holoenzyme RNA polymerase من خمس وحدات فرعية: وحدتان α ووحدة فرعية 1 ووحدة فرعية 1 ووحدة فرعية 1. في البكتيريا ، يوجد عامل نسخ عام واحد للحمض النووي الريبي يُعرف باسم عامل سيجما. يرتبط إنزيم نواة بوليميريز الحمض النووي الريبي بعامل النسخ البكتيري العام (سيغما) لتكوين إنزيم بوليميريز الحمض النووي الريبي ومن ثم يرتبط بالمحفز. [7] (يُطلق على بوليميريز الحمض النووي الريبي اسم holoenzyme عندما يتم ربط وحدة سيجما الفرعية بالإنزيم الأساسي الذي يتكون من وحدتين فرعيتين α ، ووحدة فرعية 1 ، ووحدة فرعية 1 'فقط). على عكس حقيقيات النوى ، فإن النيوكليوتيدات البادئة لمرنا البكتيرية الوليدة لا تتوج بنكليوتيد الجوانين المعدل. النوكليوتيدات البادئة للنصوص البكتيرية تحمل 5 ثلاثي فوسفات (5′-PPP) ، والتي يمكن استخدامها لرسم خرائط على مستوى الجينوم لمواقع بدء النسخ. [35]

في العتائق وحقيقيات النوى ، يحتوي RNA polymerase على وحدات فرعية متماثلة لكل من الوحدات الفرعية الخمسة لـ RNA polymerase في البكتيريا ، كما يحتوي أيضًا على وحدات فرعية إضافية. في العتائق وحقيقيات النوى ، يتم تنفيذ وظائف عامل النسخ العام البكتيري بواسطة عوامل نسخ عامة متعددة تعمل معًا. [7] في العتائق ، هناك ثلاثة عوامل عامة للنسخ: TBP و TFB و TFE. في حقيقيات النوى ، في النسخ المعتمد على RNA polymerase II ، هناك ستة عوامل نسخ عامة: TFIIA ، TFIIB (مقوم من TFB البدائي) ، TFIID (عامل متعدد الوحدات حيث تكون الوحدة الفرعية الرئيسية ، TBP ، مقومًا لـ TBP الأثري) ، TFIIE (أخصائي تقويم العظام من TFE) و TFIIF و TFIIH. يعتبر TFIID المكون الأول الذي يرتبط بالحمض النووي بسبب ارتباط TBP ، بينما TFIIH هو المكون الأخير الذي يتم تجنيده. في العتائق وحقيقيات النوى ، عادةً ما يُشار إلى المركب المغلق لمحفز بوليميراز الحمض النووي الريبي باسم "معقد التهيؤ المسبق". [36]

يتم تنظيم بدء النسخ عن طريق بروتينات إضافية ، تُعرف باسم المنشطات والمثبطات ، وفي بعض الحالات ، المُنشِّطات أو المُثبطات المُرتبطة بها ، والتي تعدل تكوين ووظيفة مُركب بدء النسخ. [7]

المروج تحرير الهروب

بعد تصنيع الرابطة الأولى ، يجب أن يفلت بوليميراز الحمض النووي الريبي من المحفز. خلال هذا الوقت ، هناك ميل لإطلاق نسخة RNA وإنتاج نسخ مقطوعة. يسمى هذا بالبدء المجهض ، وهو شائع لكل من حقيقيات النوى وبدائيات النوى. [37] يستمر بدء فاشل في الحدوث حتى يتم تصنيع منتج RNA بطول عتبة يقارب 10 نيوكليوتيدات ، وعند هذه النقطة يحدث هروب المحفز ويتم تكوين معقد استطالة النسخ.

ميكانيكيًا ، يحدث هروب المحفز من خلال تقشير الحمض النووي ، مما يوفر الطاقة اللازمة لكسر التفاعلات بين إنزيم بوليميريز الحمض النووي الريبي والمحفز. [38]

في البكتيريا ، كان يُعتقد تاريخيًا أن عامل سيجما يتم إطلاقه بالتأكيد بعد حدوث تصفية المروج. كانت هذه النظرية معروفة باسم نموذج الإفراج ملزم. ومع ذلك ، أظهرت البيانات اللاحقة أنه عند وبعد تصفية المروج ، يتم تحرير عامل سيجما وفقًا لنموذج عشوائي يعرف باسم نموذج الإصدار العشوائي. [39]

في حقيقيات النوى ، في مروج معتمد على RNA polymerase II ، عند إزالة المروج ، فسفوريلات TFIIH سيرين 5 في مجال الكربوكسي الطرفي لـ RNA polymerase II ، مما يؤدي إلى توظيف إنزيم السد (CE). [40] [41] الآلية الدقيقة لكيفية تحفيز CE على إزالة المحفز في حقيقيات النوى ليست معروفة بعد.

تحرير الاستطالة

خيط واحد من الحمض النووي ، و ستراند قالب (أو حبلا غير مشفر) ، يستخدم كقالب لتخليق الحمض النووي الريبي. مع استمرار النسخ ، يجتاز RNA polymerase خيط القالب ويستخدم تكامل الاقتران الأساسي مع قالب DNA لإنشاء نسخة RNA (التي تطول أثناء الاجتياز). على الرغم من أن بوليميريز الحمض النووي الريبي يجتاز الشريط النموذجي من 3 '→ 5' ، يمكن أيضًا استخدام خيط الترميز (غير القالب) والحمض النووي الريبي المشكل حديثًا كنقاط مرجعية ، لذلك يمكن وصف النسخ بأنه يحدث 5 '→ 3'. ينتج عن ذلك جزيء RNA من 5 '→ 3' ، نسخة طبق الأصل من حبلا الترميز (باستثناء أنه يتم استبدال الثايمينات بـ uracils ، وتتكون النيوكليوتيدات من سكر ريبوز (5 كربون) حيث يحتوي الحمض النووي على deoxyribose (أكسجين أقل واحد ذرة) في العمود الفقري للسكر والفوسفات). [ بحاجة لمصدر ]

يمكن أن يشتمل نسخ mRNA على عدة بوليمرات RNA على قالب DNA واحد وجولات متعددة من النسخ (تضخيم mRNA معين) ، لذلك يمكن إنتاج العديد من جزيئات mRNA بسرعة من نسخة واحدة من الجين. [ بحاجة لمصدر ] معدلات الاستطالة المميزة في بدائيات النوى وحقيقيات النوى هي حوالي 10-100 نانو نت / ثانية. [42] في حقيقيات النوى ، تعمل النيوكليوسومات كحواجز رئيسية لنسخ البوليميرات أثناء استطالة النسخ. [43] [44] في هذه الكائنات الحية ، يمكن تنظيم التوقف الناجم عن النيوكليوسومات عن طريق عوامل استطالة النسخ مثل TFIIS. [44]

يتضمن الاستطالة أيضًا آلية تدقيق يمكن أن تحل محل القواعد المدمجة بشكل غير صحيح. في حقيقيات النوى ، قد يتوافق هذا مع فترات توقف قصيرة أثناء النسخ تسمح بربط عوامل تحرير الحمض النووي الريبي المناسبة. قد تكون هذه التوقفات متأصلة في بوليميراز الحمض النووي الريبي أو بسبب بنية الكروماتين. [ بحاجة لمصدر ]

تحرير الإنهاء

تستخدم البكتيريا استراتيجيتين مختلفتين لإنهاء النسخ - الإنهاء المستقل عن Rho والإنهاء المعتمد على Rh. في إنهاء النسخ المستقل عن عامل Rh ، يتوقف نسخ الحمض النووي الريبي (RNA) عندما يشكل جزيء الحمض النووي الريبي المركب حديثًا حلقة دبوس شعر غنية بـ G-C تليها سلسلة منا. عندما يتشكل دبوس الشعر ، يكسر الضغط الميكانيكي روابط rU-dA الضعيفة ، ويملأ الآن هجين DNA-RNA. يؤدي هذا إلى سحب نسخة poly-U من الموقع النشط لـ RNA polymerase ، مما يؤدي إلى إنهاء النسخ. في نوع الإنهاء "المعتمد على Rho" ، يعمل عامل بروتين يسمى "Rho" على زعزعة التفاعل بين القالب و mRNA ، وبالتالي إطلاق mRNA المركب حديثًا من مجمع الاستطالة. [45]

يعتبر إنهاء النسخ في حقيقيات النوى أقل فهمًا منه في البكتيريا ، ولكنه يتضمن تقسيم النسخة الجديدة متبوعة بإضافة مستقلة عن القالب للأدينينات في نهايتها الجديدة 3 '، في عملية تسمى تعدد الأدينيل. [46]


النسخ في حقيقيات النوى

تؤدي بدائيات النوى وحقيقيات النوى في الأساس نفس عملية النسخ ، مع بعض الاختلافات المهمة (انظر الجدول 1). تستخدم حقيقيات النوى ثلاثة أنواع مختلفة من البوليميرات ، وهي بوليميرات الحمض النووي الريبي الأول والثاني والثالث ، وكلها تختلف هيكليًا عن البكتيريا بوليميراز الحمض النووي الريبي. كل منها يقوم بنسخ مجموعة فرعية مختلفة من الجينات. ومن المثير للاهتمام، العتيقة تحتوي على بوليميراز RNA واحد يرتبط ارتباطًا وثيقًا بـ RNA polymerase II حقيقي النواة أكثر من نظيره البكتيري. عادة ما تكون mRNAs حقيقية النواة أحادية النواة أيضًا ، مما يعني أن كل منها يشفر فقط عديد ببتيد واحد ، في حين أن mRNAs بدائية النواة للبكتيريا والعتائق عادة ما تكون متعدد النتوءات، مما يعني أنها تقوم بتشفير العديد من الببتيدات.

يتمثل الاختلاف الأكثر أهمية بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى في نواة الأخير المرتبطة بالغشاء ، والتي تؤثر على سهولة استخدام جزيئات الحمض النووي الريبي في تخليق البروتين. مع ارتباط الجينات بالنواة ، يجب على الخلية حقيقية النواة نقل جزيئات الحمض النووي الريبي المشفر للبروتين إلى السيتوبلازم ليتم ترجمتها. ترميز البروتين النصوص الأوليةيجب أن تخضع جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) التي تم تصنيعها مباشرة بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي لعدة خطوات معالجة لحماية جزيئات الحمض النووي الريبي هذه من التدهور أثناء نقلها من النواة إلى السيتوبلازم وترجمتها إلى بروتين. على سبيل المثال ، قد تستمر mRNAs حقيقية النواة لعدة ساعات ، في حين أن mRNA بدائية النواة النموذجية لا تدوم أكثر من 5 ثوانٍ.

ال نسخة الابتدائية (وتسمى أيضًا pre-mRNA) مغلفة أولاً ببروتينات RNA المثبتة لحمايتها من التدهور أثناء معالجتها وتصديرها من النواة. يبدأ النوع الأول من المعالجة بينما لا يزال يتم تصنيع النسخة الأولية من نيوكليوتيد خاص مكون من 7 ميثيل غوانوزين ، يسمى 5 ′ غطاء، يضاف إلى نهاية 5 من النسخة المتزايدة. بالإضافة إلى منع التحلل ، تتعرف العوامل المشاركة في تخليق البروتين اللاحق على الغطاء ، مما يساعد على بدء الترجمة بواسطة الريبوسومات. بمجرد اكتمال الاستطالة ، يضيف إنزيم معالجة آخر سلسلة من حوالي 200 نيوكليوتيدات أدينين إلى الطرف 3 ، تسمى ذيل بولي. يحمي هذا التعديل أيضًا pre-mRNA من التدهور والإشارات إلى العوامل الخلوية التي يحتاجها النص إلى تصديره إلى السيتوبلازم.

تتكون الجينات حقيقية النواة التي تشفر عديد الببتيدات من تسلسلات ترميز تسمى exons (السابق-on يدل على أنهم كذلك السابقالضغط) والمتداخلة تسمى التسلسلات الإنترونات (int-ron يدل على intدور ervening). لا تقوم تسلسلات الحمض النووي الريبي المنسوخة المقابلة للإنترونات بتشفير مناطق البولي ببتيد الوظيفي وتتم إزالتها من ما قبل الرنا المرسال أثناء المعالجة. من الضروري أن يتم إزالة جميع تسلسلات الحمض النووي الريبي المشفرة بشكل كامل ودقيق من ما قبل الرنا المرسال قبل تخليق البروتين بحيث يتم ربط متواليات الحمض النووي الريبي المشفر بواسطة إكسون معًا لتشفير بولي ببتيد وظيفي. إذا أخطأت العملية حتى بواسطة نيوكليوتيد واحد ، فسيتم تغيير تسلسل الإكسونات الملتصقة ، وسيكون البولي ببتيد الناتج غير وظيفي. تسمى عملية إزالة تسلسلات RNA المشفرة بواسطة intron وإعادة توصيل تلك المشفرة بواسطة exons ربط الحمض النووي الريبي ويتم تسهيله من خلال عمل أ لصق تحتوي على بروتينات ريبونوكليو نووية صغيرة (snRNPs). تتم إزالة تسلسلات RNA المشفرة بواسطة Intron من pre-mRNA بينما لا تزال في النواة. على الرغم من عدم ترجمتها ، يبدو أن للإنترونات وظائف مختلفة ، بما في ذلك تنظيم الجينات ونقل mRNA. عند الانتهاء من هذه التعديلات ، فإن نسخة ناضجةيتم نقل الحمض النووي الريبي (mRNA) الذي يشفر عديد ببتيد ، خارج النواة ، متجهًا إلى السيتوبلازم للترجمة. يمكن تقسيم الإنترونات بشكل مختلف ، مما يؤدي إلى تضمين exons مختلفة أو استبعادها من منتج mRNA النهائي. تُعرف هذه العملية باسم الربط البديل. تتمثل ميزة الربط البديل في إمكانية إنشاء أنواع مختلفة من نصوص الرنا المرسال ، وكلها مشتقة من تسلسل الحمض النووي نفسه. في السنوات الأخيرة ، ثبت أن بعض الأركيا لديها أيضًا القدرة على لصق ما قبل الرنا المرسال.

الجدول 1. مقارنة النسخ في البكتيريا مقابل حقيقيات النوى
ملكية بكتيريا حقيقيات النواة
عدد البولي ببتيدات المشفرة لكل مرنا أحادي أو متعدد السلك حصريا أحادي
استطالة حبلا النواة + σ = الإنزيم المجسم بوليميرات الحمض النووي الريبي الأول أو الثاني أو الثالث
إضافة 5 غطاء لا نعم
إضافة ذيل 3 ′ بولي- أ لا نعم
الربط من pre-mRNA لا نعم

تصور كيف يحدث التضفير mRNA من خلال مشاهدة العملية أثناء العمل في هذا الفيديو.

فكر في الأمر

  • في الخلايا حقيقية النواة ، كيف يتم تعديل نسخة الحمض النووي الريبي من جين لبروتين بعد نسخه؟
  • هل تحتوي الإكسونات أو الإنترونات على معلومات عن تسلسل البروتين؟

التركيز السريري: ترافيس ، الجزء الثاني

يُكمل هذا المثال قصة ترافيس التي بدأت في وظائف المواد الجينية.

في قسم الطوارئ ، أخبرت ممرضة ترافيس أنه اتخذ قرارًا جيدًا بالمجيء إلى المستشفى لأن أعراضه تشير إلى وجود عدوى خرجت عن السيطرة. تطورت أعراض ترافيس ، مع إصابة منطقة الجلد وزيادة التورم. داخل المنطقة المصابة ، بدأ ظهور طفح جلدي ، وتشكلت بثور وجيوب غازية صغيرة تحت الطبقة الخارجية من الجلد ، وأصبح بعض الجلد رماديًا. بناءً على الرائحة الكريهة للقيح المتدفق من إحدى البثور ، والتطور السريع للعدوى ، والمظهر البصري للجلد المصاب ، بدأ الطبيب على الفور في علاج التهاب اللفافة الناخر. أمر طبيب ترافيس بإجراء مزرعة للسوائل التي يتم تصريفها من البثرة وأمر أيضًا بعمل الدم ، بما في ذلك تعداد خلايا الدم البيضاء.

تم إدخال ترافيس إلى وحدة العناية المركزة وبدأ في إعطاء مضاد حيوي واسع الطيف عن طريق الوريد لمحاولة تقليل انتشار العدوى. على الرغم من العلاج بالمضادات الحيوية ، تدهورت حالة ترافيس بسرعة. أصبح ترافيس مرتبكًا ودوارًا. في غضون ساعات قليلة من دخوله المستشفى ، انخفض ضغط دمه بشكل كبير وأصبح تنفسه أضعف وأسرع. بالإضافة إلى ذلك ، زادت التقرحات ، مع تكثيف البثور في اللون إلى الأسود الأرجواني ، ويبدو أن الجرح نفسه يتقدم بسرعة حتى ساق ترافيس.

  • ما هي العوامل المسببة المحتملة لالتهاب اللفافة الناخر لترافيس؟
  • ما هي بعض التفسيرات المحتملة لسبب عدم نجاح العلاج بالمضادات الحيوية؟

سنعود إلى مثال ترافيس في الصفحات اللاحقة.

المفاهيم الأساسية والملخص

  • خلال النسخ، يتم استخدام المعلومات المشفرة في الحمض النووي لصنع الحمض النووي الريبي.
  • بوليميراز الحمض النووي الريبي يصنع الحمض النووي الريبي RNA ، باستخدام الخيط المضاد للدلالة من الحمض النووي كقالب عن طريق إضافة نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي التكميلية إلى الطرف 3 من الخيط المتنامي.
  • يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بالحمض النووي في تسلسل يسمى أ المروجين أثناء ال بدء النسخ.
  • كثيرًا ما يتم نسخ الجينات التي تشفر البروتينات ذات الصلة تحت سيطرة محفز واحد في بدائيات النوى ، مما يؤدي إلى تكوين مرنا متعدد الكريات جزيء يشفر متعدد الببتيدات.
  • على عكس بوليميريز الحمض النووي ، لا يتطلب بوليميراز الحمض النووي الريبي مجموعة 3′-OH لإضافة النيوكليوتيدات ، لذلك التمهيدي ليست هناك حاجة أثناء البدء.
  • إنهاء النسخ يحدث في البكتيريا عندما يواجه بوليميراز الحمض النووي الريبي تسلسلات معينة من الحمض النووي تؤدي إلى توقف البوليميراز. ينتج عن هذا إطلاق بوليميريز الحمض النووي الريبي من حبلا قالب الحمض النووي ، وتحرير نسخة RNA.
  • حقيقيات النوى لها ثلاثة أنواع مختلفة من بلمرات الحمض النووي الريبي. تحتوي حقيقيات النوى أيضًا على مرنا أحادي ، كل منها يشفر فقط عديد ببتيد واحد.
  • تتم معالجة النصوص الأولية حقيقية النواة بعدة طرق ، بما في ذلك إضافة ملف 5 ′ غطاء و 3′-ذيل بولي، إلى جانب الربط، لتوليد جزيء mRNA ناضج يمكن نقله خارج النواة ويكون محميًا من التدهور.

متعدد الخيارات

في أي مرحلة من مراحل النسخ البكتيري تشارك الوحدة الفرعية σ لبوليميراز الحمض النووي الريبي؟

أي من المكونات التالية يدخل في بدء النسخ؟

أي مما يلي ليس دالة على ذيل 5 ′ cap و 3 poly-A لجزيء mRNA ناضج حقيقي النواة؟

  1. لتسهيل الربط
  2. لمنع تدهور الرنا المرسال
  3. للمساعدة في تصدير النسخة الناضجة إلى السيتوبلازم
  4. للمساعدة في ربط الريبوسوم بالنسخة

سيحتوي mRNA الناضج من حقيقيات النوى على كل من هذه الميزات باستثناء أي مما يلي؟

املاء الفراغ

________ mRNA هو الذي يرمز لعدة ببتيدات.

يسمى مجمع البروتين المسؤول عن إزالة تسلسل الحمض النووي الريبي المشفر بالترميز الداخلي من النسخ الأولية في حقيقيات النوى ________.


يكشف تحليل النهاية المزدوجة لمواقع بدء النسخ في Arabidopsis عن توقيعات المروج الخاصة بالنباتات

لطالما كان فهم بنية محفز الجينات النباتية يمثل تحديًا بسبب الافتقار إلى مجموعات البيانات وطرق التحليل واسعة النطاق ذات الصلة. هنا ، نقدم مجموعة بيانات موقع بدء النسخ على نطاق واسع (TSS) متاحة للجمهور في النباتات باستخدام طريقة عالية الدقة لتحليل 5 'نهايات نصوص mRNA. يتم إنتاج مجموعة البيانات الخاصة بنا باستخدام التحليل المزدوج لبروتوكول مواقع بدء النسخ (PEAT) ، مما يوفر الملايين من مواقع TSS من عينات جذر كاملة Columbia-0 Arabidopsis thaliana من النوع البري. باستخدام مجموعة البيانات هذه ، قمنا بتجميع قراءات TSS في "مجموعات علامات TSS" وقمنا بتصنيف المجموعات إلى ثلاثة أنماط بدء مكانية: ذروة ضيقة ، واسعة مع ذروة ، وذروة ضعيفة. ثم صممنا نموذجًا للتعلم الآلي يتنبأ بوجود مجموعات علامات TSS بحساسية وخصوصية فائقتين لأنماط البدء الثلاثة. استخدمنا هذا النموذج لتحليل محتوى موقع ربط عامل النسخ للمروجين الذين يظهرون أنماط البدء هذه. على النقيض من المفاهيم الكنسية للمروّجات المحتوية على TATA والأوسع نطاقًا "التي لا تحتوي على TATA" ، يُظهر النموذج أنه في النباتات ، فإن الغالبية العظمى من مواقع بدء النسخ خالية من TATA ويتم تحديدها من خلال مجموعة كبيرة من ارتباط تسلسل الحمض النووي المعروف عناصر. نقدم نتائج حول استخدام هذه العناصر ونوفر نموذج قمم نباتات PEAT (3PEAT) الذي يتنبأ بوجود TSS مباشرة من التسلسل.

© 2014 الجمعية الأمريكية لعلماء الأحياء النباتية. كل الحقوق محفوظة.

الأرقام

أمثلة على مجموعة بيانات PEAT لـ ...

أمثلة على مجموعة بيانات PEAT لعلامة NP (أعلى) و BP (وسط) و WP (أسفل) ...

رسم تخطيطي يعرض مثال ...

رسم تخطيطي يعرض مثالا لمروج ذروة PEAT ، كما اعتبرها ...

مثال لإخراج المسح الجينومي من ...

مثال لإخراج المسح الجينومي من نموذج 3PEAT ، يُظهر اتفاقية TSSs المتوقعة ، PEAT ...

مقارنة بين ثلاثة قواعد حقوق ملكية محددة ...

مقارنة بين ثلاثة عوائد على حقوق الملكية محددة ببيانات PEAT NP (أعلى) مقابل قواعد الاشتباك المحددة ...

معاملات نموذج 3PEAT لـ NP ...

معاملات نموذج 3PEAT لنماذج NP و WP ، وتشكيل تواقيع المروج. معاملات النموذج ...

مقارنة نسبة ...

مقارنة النسبة المئوية لـ TATA + مقابل TATA- المروجين وفقًا لـ PEAT TSS ...


ما هو النسخ حقيقيات النوى

يعتبر النسخ حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا من النسخ حقيقية النواة ويحدث داخل النواة. على عكس بدائيات النوى ، تحتوي حقيقيات النوى على خمسة أنواع من بوليميرات الحمض النووي الريبي وفقًا للحاجة إلى النسخ وتحتوي على 10 - 17 وحدة فرعية. على سبيل المثال ، RNA polymerase I نسخ mRNA كبير و RNA polymerase II نسخ snRNA و snoRNA و miRNA ، إلخ. هذه الإنزيمات الخمسة الموجودة بشكل مختلف في الكائنات الحية ، على سبيل المثال ، RNA polymerase IV و V موجودة فقط في النباتات.

نسخ الجزيئات

قبل mRNA ، بعض snRNAs ، snoRNAs ، بعض miRNAs

الحمض الريبي النووي النقال ، الرنا الريباسي الصغير ، بعض الرناوات الصغيرة ، بعض الجزيئات المجهرية

جزيئات الحمض النووي الريبي التي تشارك في تكوين الكروماتين المتغاير

أولاً ، ينفصل الحمض النووي عن بروتينات الهيستون ويفكك بالقرب من منطقة المروج. إن بوليميراز الحمض النووي الريبي وعوامل النسخ الأخرى بما في ذلك المعززات ستكون مرتبطة بمنطقة المروج. يبدأ النسخ في موقع بدء النسخ ويصعد إلى إشارة إنهاء النسخ. Unlike prokaryotes, the transcript is very long and goes through extensive processing. Newly formed mRNA is called pre-mRNA. This is processed by slicing out the non-coding region, and coding regions will be joined back together. This is called the mature mRNA, and it is ready to be translated. This is the complete process of transcription.

Eukaryotic cell (Animal)


خطوات النسخ

Figure 2. Transcription occurs in the three steps—initiation, elongation, and termination—all shown here.

يتم النسخ في ثلاث خطوات: البدء والاستطالة والإنهاء. The steps are illustrated in Figure 2.

  1. Initiation is the beginning of transcription. It occurs when the enzyme RNA polymerase binds to a region of a gene called the promoter. This signals the DNA to unwind so the enzyme can ‘‘read’’ the bases in one of the DNA strands. The enzyme is now ready to make a strand of mRNA with a complementary sequence of bases.
  2. Elongation is the addition of nucleotides to the mRNA strand. RNA polymerase reads the unwound DNA strand and builds the mRNA molecule, using complementary base pairs. There is a brief time during this process when the newly formed RNA is bound to the unwound DNA. During this process, an adenine (A) in the DNA binds to an uracil (U) in the RNA.
  3. Termination is the ending of transcription, and occurs when RNA polymerase crosses a stop (termination) sequence in the gene. اكتمل خيط الرنا المرسال ، وينفصل عن الحمض النووي.

This video provides a review of these steps. You can stop watching the video at 5:35. (After this point, it discusses translation, which we’ll discuss in the next outcome.)


Types of mRNA

Pre-mRNA and hnRNA

Precursor mRNA (pre-mRNA) is the primary transcript of eukaryotic mRNA as it comes off the DNA template. Pre-mRNA is part of a group of RNAs called heterogeneous nuclear RNA (hnRNA). hnRNA refers to all single strand RNA located inside the nucleus of the cell where transcription takes place (DNA->RNA) and pre-mRNA form a large part of these ribonucleic acids. Pre-mRNA contains sequences that need to be removed or “spliced out” before being translated into a protein. These sequences can either be removed through the catalytic activity of the RNA itself, or through the action of a multi-protein structure called spliceosome. After this processing step, the pre-mRNA is considered as a mature mRNA transcript.

The diagram below describes the structure of pre-mRNA. Pre-mRNA includes introns and may or may not include the 5’ cap and poly-adenylated 3’ tail:

Monocistronic mRNA

A monocistronic mRNA molecule contains the exon sequences coding for a single protein. Most eukaryotic mRNAs are monocistronic.

Bicistronic mRNA

A bicistronic mRNA molecule contains the exon coding sequences for two proteins.

مرنا متعدد الكريات

A polycistronic mRNA molecule contains the exon coding sequences for multiple proteins. Most mRNA of bacteria and bacteriophages (viruses that live in bacterial hosts) are polycistronic.


الانتماءات

Department of Human Genetics, Leiden University Medical Center, Leiden, 2300 RC, The Netherlands

Seyed Yahya Anvar, Guy Allard, Eleonora de Klerk, Martijn Vermaat, Yavuz Ariyurek, Johan T. den Dunnen & Peter A. C. ‘t Hoen

Leiden Genome Technology Center, Leiden University Medical Center, Leiden, 2300 RC, The Netherlands

Seyed Yahya Anvar, Martijn Vermaat, Yavuz Ariyurek & Johan T. den Dunnen

Department of Clinical Pharmacy and Toxicology, Leiden University Medical Center, Leiden, 2300 RC, The Netherlands

Pacific Biosciences, 1305 O’Brien Drive, Menlo Park, CA, 94025, USA

Elizabeth Tseng & Stephen W. Turner

Center for Cancer Systems Biology (CCSB) and Department of Cancer Biology, Dana-Farber Cancer Institute, Boston, MA, 02215, USA

Department of Genetics, Harvard Medical School, Boston, MA, 02115, USA

Department of Microbiology and Immunology, UCSF Diabetes Center, University of California San Francisco (UCSF), San Francisco, CA, 94143-0534, USA

LGC Biosearch Technologies, Petaluma, CA, 94954-6904, USA

Raymund H. Yin & Hans E. Johansson

Centre for Molecular and Biomolecular Informatics, Radboud Institute for Molecular Life Sciences, Radboud University Medical Center, Nijmegen, The Netherlands


Initiation

The regions of the DNA that signal initiation of transcription in prokaryotes are termed promoters. (We consider their role in gene regulation in Chapter 11.) Figure 10-8 shows the promoter sequences from 13 different transcription initiation points on the بكتريا قولونية الجينوم. The bases are aligned according to homologies, or similar base sequences, that appear just before the first base transcribed (designated the “initiation site” in Figure 10-8).

الشكل 10-8

Promoter sequence. (a) The promoter lies “upstream” (toward 5′ end) of the initiation point and coding sequences. (Remember, transcription actually takes place on the complementary strand.) (b) Promoter sites have regions of similar (more. )

Note in Figure 10-8 that two regions of partial homology appear in virtually each case. These regions have been termed the � and � regions because of their locations relative to the transcription initiation point. At the bottom of Figure 10-8, an ideal, or consensus, sequence of a promoter is given. Physical experiments have confirmed that RNA polymerase makes contact with these two regions when binding to the DNA. The enzyme then unwinds DNA and begins the synthesis of an RNA molecule.

The dissociative subunit of RNA polymerase, the σ factor, allows RNA polymerase to recognize and bind specifically to promoter regions. First, the holoenzyme searches for a promoter (Figure 10-9a) and initially binds loosely to it, recognizing the � and � regions. The resulting structure is termed a closed promoter complex (Figure 10-9b). Then, the enzyme binds more tightly, unwinding bases near the � region. When the bound polymerase causes this local denaturation of the DNA duplex, it is said to form an open promoter complex (Figure 10-9c). This initiation step, the formation of an open complex, requires the sigma factor.

Figure 10-9

Initiation of transcription. (a) RNA polymerase searches for a promoter site. (b) It recognizes a promoter site and binds tightly, forming a closed complex. (c) The holoenzyme unwinds a short stretch of DNA, forming an open complex. Transcription begins, (more. )


ملخص

Before the synthesis of a particular protein can begin, the corresponding mRNA molecule must be produced by transcription. Bacteria contain a single type of RNA polymerase (the enzyme that carries out the transcription of DNA into RNA). An mRNA molecule is produced when this enzyme initiates transcription at a promoter, synthesizes the RNA by chain elongation, stops transcription at a terminator, and releases both the DNA template and the completed mRNA molecule. In eucaryotic cells, the process of transcription is much more complex, and there are three RNA polymerases�signated polymerase I, II, and III—that are related evolutionarily to one another and to the bacterial polymerase.

Eucaryotic mRNA is synthesized by RNA polymerase II. This enzyme requires a series of additional proteins, termed the general transcription factors, to initiate transcription on a purified DNA template and still more proteins (including chromatin-remodeling complexes and histone acetyltransferases) to initiate transcription on its chromatin template inside the cell. During the elongation phase of transcription, the nascent RNA undergoes three types of processing events: a special nucleotide is added to its 5′ end (capping), intron sequences are removed from the middle of the RNA molecule (splicing), and the 3′ end of the RNA is generated (cleavage and polyadenylation). Some of these RNA processing events that modify the initial RNA transcript (for example, those involved in RNA splicing) are carried out primarily by special small RNA molecules.

For some genes, RNA is the final product. In eucaryotes, these genes are usually transcribed by either RNA polymerase I or RNA polymerase III. RNA polymerase I makes the ribosomal RNAs. After their synthesis as a large precursor, the rRNAs are chemically modified, cleaved, and assembled into ribosomes in the nucleolus𠅊 distinct subnuclear structure that also helps to process some smaller RNA-protein complexes in the cell. Additional subnuclear structures (including Cajal bodies and interchromatin granule clusters) are sites where components involved in RNA processing are assembled, stored, and recycled.


شاهد الفيديو: نسخ mRNA الأولي ومعالجته (كانون الثاني 2022).