Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Транскрипція — процес синтезу РНК з використанням ДНК як матриці, що відбувається у всіх живих клітинах, іншими словами, це перенесення генетичної інформації з ДНК на РНК.
У випадку синтезу з частини ДНК, що кодує білок — з так званих білок-кодуючих генів, транскрипція є першим кроком біосинтезу білків — процесу, який в кінцевому підсумку, приводить до перекладу генетичного коду через мРНК як проміжної ланки, у поліпептидну послідовність білка.
У випадку, коли синтезується некодуюча РНК — молекула, послідовність якої не буде переведена в амінокислотну послідовність білків, транскрипція є самостійною одиницею і наслідки синтезованої нкРНК для клітини залежать вже від типу нкРНК: тРНК чи рРНК беруть участь у біосинтезі білків, якщо синтезовані малі ядерні РНК — у сплайсингу, міРНК, піРНК та мікроРНК — регулюють експресію генів. Проте багато випадків транскрипції призводять до нефункціональної молекули РНК, яка деградує швидко.
Транскрипція каталізується ферментом ДНК-залежною РНК-полімеразою. Процес синтезу РНК протікає в напрямку від [en], тобто РНК-полімераза рухається матричним (також антизмістовним) ланцюжком ДНК у напрямку 3'→5' (див. мал. «Схематичне зображення транскрипції РНК»). Транскрипція різних видів РНК здійснюється різними РНК-полімеразами.
Рівень транскрипції більшості генів чітко регулюється за допомогою факторів транскрипції. Саме на цьому етапі відбувається більша частина регуляції експресії генів. Проте і якість синтезованих РНК регулюється на різних етапах транскрипції, абортивне завершення транскрипції (термінація) призводить до неповної молекули РНК, яка часто деградується за допомогою спеціальних механізмів, таких як робота ядерної екзосоми чи інших РНКаз
Зазвичай процес транскрипції поділяється на 4 стадії — пре-ініціацію, ініціацію, елонгацію і термінацію.
Основні процеси
Транскрипція ділиться на пре-ініціацію, ініціацію, промоторне очищення, елонгацію та термінацію. Ділянка ДНК, на якій відбувається синтез РНК, має назву — транскриптон.
Пре-ініціація
В еукаріот: РНК-полімераза, а отже й ініціація транскрипції, вимагає наявності промоторної послідовності. Промотор — ділянка ДНК, що запускає транскрипцію і (в еукаріот) знаходиться за 30, 75 та 90 нуклеотидних пар до точки початку транскрипції (старт-сайт). Фактори транскрипції — білки, що зв'язуються з промоторною послідовністю.
Ініціація
У прокаріот транскрипція починається зі зв'язування РНК-полімерази із промотором. Прокаріотична РНК-полімераза містить 5 субодиниць: 2 α субодиниці, 1 β субодиницю, 1 βʼ субодиницю і 1 ω субодиницю, — разом ці субодиниці утворюють ядро ферменту (core). На початку ініціації ензим зв'язаний із σ-фактором, який допомагає відшукувати потрібні -35 та -10 точки попереду промоторної послідовності. Поєднання РНК-полімерази із σ-фактором має назву .
В еукаріотів ініціація набагато складніший процес. Еукаріотична РНК-полімераза не розпізнає промотор. Натомість, група білків, названих факторами транскрипції, з'єднуються з промотором і лише після цього РНК-полімераза «сідає» на ланцюг ДНК формуючи комплекс ініціації транскрипції.
В архей транскрипція відбувається подібно до еукаріотів.
Промоторне очищення
Щойно перший зв'язок синтезовано, РНК-полімераза повинна очистити промотор від факторів транскрипції. В цей проміжок часу фермент синтезує короткі («усічені») шматки РНК. Цей процес зветься обірвана («абортивна») ініціація і він спільний для прокаріотів та еукаріотів.
У прокаріот, обірвана ініціація триває допоки не буде синтезовано ланцюг РНК із пороговою довжиною у 10 нуклеотидів, після чого промотор звільняється від комплексу ініціації і формується комплекс елонгації. σ-фактор від'єднується від РНК-полімерази за стохастичною моделлю. Промотор від'єднується завдяки «скрипучому» механізму, який забезпечує накопичення необхідної кількості енергія шляхом псевдосинтезу РНК під час обірваної ініціації та розрив зв'язків між і білками на промоторі.
В еукаріот, після кількох циклів 10-ти нуклеотидної обірваної ініціації відбувається промоторне очищення, що збігається із фосфорилюванням серин-5 С-кінцевого домену РНК-полімерази ІІ. Це призводить до запуску ензиму кепування мРНК (англ. mRNA-capping enzyme). Точний механізм, яким цей фермент індукує промоторне очищення в еукаріотів і досі не з'ясовний.
Елонгація
Один ланцюг ДНК — матрична нитка (або некодуюча нитка), стає матрицею для синтезу РНК. Щойно розпочинається транскрипція, РНК-полімераза переміщується матричною ниткою і, використовуючи властивість комплементарності основ, будує на ДНК-матриці РНК копію. Хоча РНК-полімераза проходить матричною ниткою від 3'→ 5', кодуюча нитка і новостворена РНК також можуть бути використані як опорні точки, так що транскрипція може бути описана так, ніби то відбувається в напрямку 5'→ 3'. Це робить молекулу РНК точною копією кодуючого ланцюга (за винятком того, що тимін замінений урацилом, і нуклеотиди складаються з рибози, тоді як у ДНК — дезоксирибоза).
Транскрипція мРНК може втягувати кілька РНК-полімераз на єдиній матриці ДНК і тривати циклічно (ампліфікація частин мРНК), так що з однієї копії гена можна швидко синтезувати багато молекул мРНК.
Елонгація також містить корегуючий механізм, який може замінити неправильно залучені основи. В еукаріот він може відповідати короткими паузами під час транскрипції, що дозволяють зв'язуються із новосинтезованим ланцюгом відповідним факторам редагування РНК. Ці паузи можуть виникати також через особливість дії РНК-полімерази або через структуру хроматину.
Термінація
У бактерій є два механізми термінації транскрипції:
- ро-залежний механізм, при якому білок Rho ([ро]) дестабілізує водневі зв'язку між матрицею ДНК і мРНК, вивільняючи молекулу РНК.
- ро-незалежний, при якому транскрипція зупиняється, коли тільки що синтезована молекула РНК формує стебло-петлю, за якою розташовано кілька урацілом (… УУУУ), що призводить до від'єднання молекули РНК від матриці ДНК.
Термінація транскрипції в еукаріот менш вивчена. Вона завершується розрізанням РНК, після чого до її 3 'кінця фермент додає кілька аденін (… АААА), від числа яких залежить стабільність даного транскрипту.
Регуляція транскрипції
Паузи РНК-полімерази
РНК-полімераза II синтезує РНК не з однаковою швидкістю. У певних ділянках РНК-пол II робить паузи, які можуть вплинути на вибір сайтів альтернативного сплайсингу чи альтернативного поліаденілування. Також паузи РНК-полімерази служать як механізм контролю активності транскрипції, та перевірки етапів процесингу. Так, для успішної елонгації потрібна активність топоізомерази-1 для подолання негативної суперскрученості ДНК в районі промотерів, яку генерує полімераза.
Транскрипційні фабрики Транскрипція здійснюється в так званих «транскрипційних фабриках». 8 РНК-полімераз II складають основу цього комплексу і організовують компактизацію хроматину в ядрі клітини.
Посилання
- Odil Porrua & Domenico Libri (March 2015). Transcription termination and the control of the transcriptome: why, where and how to stop. . 16 (3): 190—202. doi:10.1038/nrm3943. PMID 25650800.
- Basic Medical Biochemistry, 4th edition, Marks. Chapter 14
- Raven, Peter H. (2011). Biology (вид. 9th). New York: McGraw-Hill. с. 278—301. ISBN .
- Mohamed Ouhammouch, Robert E. Dewhurst, Winfried Hausner, Michael Thomm, and E. Peter Geiduschek (2003). Activation of archaeal transcription by recruitment of the TATA-binding protein. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100 (9): 5097—5102. doi:10.1073/pnas.0837150100. PMC 154304. PMID 12692306.
- Goldman, S. R.; Ebright, R. H.; Nickels, B. E. (2009). Direct Detection of Abortive RNA Transcripts in Vivo. Science. 324 (5929): 927—928. doi:10.1126/science.1169237. ISSN 0036-8075.
- Marni Raffaelle, Elenita I. Kanin, Jennifer Vogt, Richard R. Burgess & Aseem Z. Ansari (November 2005). Holoenzyme switching and stochastic release of sigma factors from RNA polymerase in vivo. Molecular cell. 20 (3): 357—366. doi:10.1016/j.molcel.2005.10.011. PMID 16285918.
- Andrey Revyakin, Chenyu Liu, Richard H. Ebright & Terence R. Strick (November 2006). Abortive initiation and productive initiation by RNA polymerase involve DNA scrunching. Science. 314 (5802): 1139—1143. doi:10.1126/science.1131398. PMID 17110577.
- Subhrangsu S. Mandal , Chun Chu , Tadashi Wada , Hiroshi Handa , Aaron J. Shatkin & Danny Reinberg (May 2004). Functional interactions of RNA-capping enzyme with factors that positively and negatively regulate promoter escape by RNA polymerase II. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (20): 7572—7577. doi:10.1073/pnas.0401493101. PMID 15136722.
- J. A. Goodrich & R. Tjian (April 1994). Transcription factors IIE and IIH and ATP hydrolysis direct promoter clearance by RNA polymerase II. Cell. 77 (1): 145—156. PMID 8156590.
- Jonkers, Iris; Lis, John T. (March 2015). Getting up to speed with transcription elongation by RNA polymerase II. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 16 (3): 167—177. doi:10.1038/nrm3953. ISSN 1471-0072. PMID 25693130.
- Baranello, Laura; Wojtowicz, Damian; Cui, Kairong (2016). RNA Polymerase II Regulates Topoisomerase 1 Activity to Favor Efficient Transcription. Cell. 165 (2): 357—371. doi:10.1016/j.cell.2016.02.036. ISSN 0092-8674.
- Cook PR, Science 1999 1999 Jun 11;284(5421):1790-5 The organization of replication and transcription.
Див. також
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Transkripciya proces sintezu RNK z vikoristannyam DNK yak matrici sho vidbuvayetsya u vsih zhivih klitinah inshimi slovami ce perenesennya genetichnoyi informaciyi z DNK na RNK Shematichne zobrazhennya transkripciyi RNK DNK zalezhna RNK polimeraza ruhayetsya v napryamku 3 5 po antizmistovnomu lancyugu DNK sitez RNK pri comu jde v napryamku 5 3 Elektronna mikrofotografiya sho pokazuye rist molekul mRNK pid chas transkripciyi Begin pochatok transkripciyi End kinec transkripciyi DNA DNK U vipadku sintezu z chastini DNK sho koduye bilok z tak zvanih bilok koduyuchih geniv transkripciya ye pershim krokom biosintezu bilkiv procesu yakij v kincevomu pidsumku privodit do perekladu genetichnogo kodu cherez mRNK yak promizhnoyi lanki u polipeptidnu poslidovnist bilka U vipadku koli sintezuyetsya nekoduyucha RNK molekula poslidovnist yakoyi ne bude perevedena v aminokislotnu poslidovnist bilkiv transkripciya ye samostijnoyu odiniceyu i naslidki sintezovanoyi nkRNK dlya klitini zalezhat vzhe vid tipu nkRNK tRNK chi rRNK berut uchast u biosintezi bilkiv yaksho sintezovani mali yaderni RNK u splajsingu miRNK piRNK ta mikroRNK regulyuyut ekspresiyu geniv Prote bagato vipadkiv transkripciyi prizvodyat do nefunkcionalnoyi molekuli RNK yaka degraduye shvidko Transkripciya katalizuyetsya fermentom DNK zalezhnoyu RNK polimerazoyu Proces sintezu RNK protikaye v napryamku vid en tobto RNK polimeraza ruhayetsya matrichnim takozh antizmistovnim lancyuzhkom DNK u napryamku 3 5 div mal Shematichne zobrazhennya transkripciyi RNK Transkripciya riznih vidiv RNK zdijsnyuyetsya riznimi RNK polimerazami Riven transkripciyi bilshosti geniv chitko regulyuyetsya za dopomogoyu faktoriv transkripciyi Same na comu etapi vidbuvayetsya bilsha chastina regulyaciyi ekspresiyi geniv Prote i yakist sintezovanih RNK regulyuyetsya na riznih etapah transkripciyi abortivne zavershennya transkripciyi terminaciya prizvodit do nepovnoyi molekuli RNK yaka chasto degraduyetsya za dopomogoyu specialnih mehanizmiv takih yak robota yadernoyi ekzosomi chi inshih RNKaz Zazvichaj proces transkripciyi podilyayetsya na 4 stadiyi pre iniciaciyu iniciaciyu elongaciyu i terminaciyu Osnovni procesiTranskripciya dilitsya na pre iniciaciyu iniciaciyu promotorne ochishennya elongaciyu ta terminaciyu Dilyanka DNK na yakij vidbuvayetsya sintez RNK maye nazvu transkripton Pre iniciaciya V eukariot RNK polimeraza a otzhe j iniciaciya transkripciyi vimagaye nayavnosti promotornoyi poslidovnosti Promotor dilyanka DNK sho zapuskaye transkripciyu i v eukariot znahoditsya za 30 75 ta 90 nukleotidnih par do tochki pochatku transkripciyi start sajt Faktori transkripciyi bilki sho zv yazuyutsya z promotornoyu poslidovnistyu Iniciaciya U prokariot transkripciya pochinayetsya zi zv yazuvannya RNK polimerazi iz promotorom Prokariotichna RNK polimeraza mistit 5 subodinic 2 a subodinici 1 b subodinicyu 1 bʼ subodinicyu i 1 w subodinicyu razom ci subodinici utvoryuyut yadro fermentu core Na pochatku iniciaciyi enzim zv yazanij iz s faktorom yakij dopomagaye vidshukuvati potribni 35 ta 10 tochki poperedu promotornoyi poslidovnosti Poyednannya RNK polimerazi iz s faktorom maye nazvu V eukariotiv iniciaciya nabagato skladnishij proces Eukariotichna RNK polimeraza ne rozpiznaye promotor Natomist grupa bilkiv nazvanih faktorami transkripciyi z yednuyutsya z promotorom i lishe pislya cogo RNK polimeraza sidaye na lancyug DNK formuyuchi kompleks iniciaciyi transkripciyi V arhej transkripciya vidbuvayetsya podibno do eukariotiv Promotorne ochishennya Shojno pershij zv yazok sintezovano RNK polimeraza povinna ochistiti promotor vid faktoriv transkripciyi V cej promizhok chasu ferment sintezuye korotki usicheni shmatki RNK Cej proces zvetsya obirvana abortivna iniciaciya i vin spilnij dlya prokariotiv ta eukariotiv U prokariot obirvana iniciaciya trivaye dopoki ne bude sintezovano lancyug RNK iz porogovoyu dovzhinoyu u 10 nukleotidiv pislya chogo promotor zvilnyayetsya vid kompleksu iniciaciyi i formuyetsya kompleks elongaciyi s faktor vid yednuyetsya vid RNK polimerazi za stohastichnoyu modellyu Promotor vid yednuyetsya zavdyaki skripuchomu mehanizmu yakij zabezpechuye nakopichennya neobhidnoyi kilkosti energiya shlyahom psevdosintezu RNK pid chas obirvanoyi iniciaciyi ta rozriv zv yazkiv mizh i bilkami na promotori V eukariot pislya kilkoh cikliv 10 ti nukleotidnoyi obirvanoyi iniciaciyi vidbuvayetsya promotorne ochishennya sho zbigayetsya iz fosforilyuvannyam serin 5 S kincevogo domenu RNK polimerazi II Ce prizvodit do zapusku enzimu kepuvannya mRNK angl mRNA capping enzyme Tochnij mehanizm yakim cej ferment indukuye promotorne ochishennya v eukariotiv i dosi ne z yasovnij Elongaciya Odin lancyug DNK matrichna nitka abo nekoduyucha nitka staye matriceyu dlya sintezu RNK Shojno rozpochinayetsya transkripciya RNK polimeraza peremishuyetsya matrichnoyu nitkoyu i vikoristovuyuchi vlastivist komplementarnosti osnov buduye na DNK matrici RNK kopiyu Hocha RNK polimeraza prohodit matrichnoyu nitkoyu vid 3 5 koduyucha nitka i novostvorena RNK takozh mozhut buti vikoristani yak oporni tochki tak sho transkripciya mozhe buti opisana tak nibi to vidbuvayetsya v napryamku 5 3 Ce robit molekulu RNK tochnoyu kopiyeyu koduyuchogo lancyuga za vinyatkom togo sho timin zaminenij uracilom i nukleotidi skladayutsya z ribozi todi yak u DNK dezoksiriboza Transkripciya mRNK mozhe vtyaguvati kilka RNK polimeraz na yedinij matrici DNK i trivati ciklichno amplifikaciya chastin mRNK tak sho z odniyeyi kopiyi gena mozhna shvidko sintezuvati bagato molekul mRNK Elongaciya takozh mistit koreguyuchij mehanizm yakij mozhe zaminiti nepravilno zalucheni osnovi V eukariot vin mozhe vidpovidati korotkimi pauzami pid chas transkripciyi sho dozvolyayut zv yazuyutsya iz novosintezovanim lancyugom vidpovidnim faktoram redaguvannya RNK Ci pauzi mozhut vinikati takozh cherez osoblivist diyi RNK polimerazi abo cherez strukturu hromatinu Terminaciya U bakterij ye dva mehanizmi terminaciyi transkripciyi ro zalezhnij mehanizm pri yakomu bilok Rho ro destabilizuye vodnevi zv yazku mizh matriceyu DNK i mRNK vivilnyayuchi molekulu RNK ro nezalezhnij pri yakomu transkripciya zupinyayetsya koli tilki sho sintezovana molekula RNK formuye steblo petlyu za yakoyu roztashovano kilka uracilom UUUU sho prizvodit do vid yednannya molekuli RNK vid matrici DNK Terminaciya transkripciyi v eukariot mensh vivchena Vona zavershuyetsya rozrizannyam RNK pislya chogo do yiyi 3 kincya ferment dodaye kilka adenin AAAA vid chisla yakih zalezhit stabilnist danogo transkriptu Regulyaciya transkripciyiDokladnishe Regulyaciya ekspresiyi geniv Euhromatin ta Geterohromatin Pauzi RNK polimerazi RNK polimeraza II sintezuye RNK ne z odnakovoyu shvidkistyu U pevnih dilyankah RNK pol II robit pauzi yaki mozhut vplinuti na vibir sajtiv alternativnogo splajsingu chi alternativnogo poliadeniluvannya Takozh pauzi RNK polimerazi sluzhat yak mehanizm kontrolyu aktivnosti transkripciyi ta perevirki etapiv procesingu Tak dlya uspishnoyi elongaciyi potribna aktivnist topoizomerazi 1 dlya podolannya negativnoyi superskruchenosti DNK v rajoni promoteriv yaku generuye polimeraza Transkripcijni fabriki Transkripciya zdijsnyuyetsya v tak zvanih transkripcijnih fabrikah 8 RNK polimeraz II skladayut osnovu cogo kompleksu i organizovuyut kompaktizaciyu hromatinu v yadri klitini PosilannyaOdil Porrua amp Domenico Libri March 2015 Transcription termination and the control of the transcriptome why where and how to stop 16 3 190 202 doi 10 1038 nrm3943 PMID 25650800 Basic Medical Biochemistry 4th edition Marks Chapter 14 Raven Peter H 2011 Biology vid 9th New York McGraw Hill s 278 301 ISBN 978 0 07 353222 6 Mohamed Ouhammouch Robert E Dewhurst Winfried Hausner Michael Thomm and E Peter Geiduschek 2003 Activation of archaeal transcription by recruitment of the TATA binding protein Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 100 9 5097 5102 doi 10 1073 pnas 0837150100 PMC 154304 PMID 12692306 Goldman S R Ebright R H Nickels B E 2009 Direct Detection of Abortive RNA Transcripts in Vivo Science 324 5929 927 928 doi 10 1126 science 1169237 ISSN 0036 8075 Marni Raffaelle Elenita I Kanin Jennifer Vogt Richard R Burgess amp Aseem Z Ansari November 2005 Holoenzyme switching and stochastic release of sigma factors from RNA polymerase in vivo Molecular cell 20 3 357 366 doi 10 1016 j molcel 2005 10 011 PMID 16285918 Andrey Revyakin Chenyu Liu Richard H Ebright amp Terence R Strick November 2006 Abortive initiation and productive initiation by RNA polymerase involve DNA scrunching Science 314 5802 1139 1143 doi 10 1126 science 1131398 PMID 17110577 Subhrangsu S Mandal Chun Chu Tadashi Wada Hiroshi Handa Aaron J Shatkin amp Danny Reinberg May 2004 Functional interactions of RNA capping enzyme with factors that positively and negatively regulate promoter escape by RNA polymerase II Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 101 20 7572 7577 doi 10 1073 pnas 0401493101 PMID 15136722 J A Goodrich amp R Tjian April 1994 Transcription factors IIE and IIH and ATP hydrolysis direct promoter clearance by RNA polymerase II Cell 77 1 145 156 PMID 8156590 Jonkers Iris Lis John T March 2015 Getting up to speed with transcription elongation by RNA polymerase II Nature Reviews Molecular Cell Biology 16 3 167 177 doi 10 1038 nrm3953 ISSN 1471 0072 PMID 25693130 Baranello Laura Wojtowicz Damian Cui Kairong 2016 RNA Polymerase II Regulates Topoisomerase 1 Activity to Favor Efficient Transcription Cell 165 2 357 371 doi 10 1016 j cell 2016 02 036 ISSN 0092 8674 Cook PR Science 1999 1999 Jun 11 284 5421 1790 5 The organization of replication and transcription Div takozhFaktori transkripciyi Faktori terminaciyi transkripciyi