Chapter 8: Transcription: DNA to RNA

Back to chapter

8.4:

Bakteriyel RNA Polimeraz ve Transkripsiyon

JoVE Core
Biologie moléculaire

Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.

JoVE Core Biologie moléculaire

Bacterial RNA Polymerase

Vidéo précédente
8.3: RNA Stability

Vidéo suivante
8.5: Types of RNA

Langues

Diviser

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

DNA formundaki bir gen, önce transkripsiyon adı verilen bir süreçte haberci RNA’ya dönüştürülmelidir. Bu mRNA bir ribozom tarafından proteinler üretmek için dönüştürülür DNA’yı RNA’ya transkribe eden proteine RNA polimeraz denir. Bakteriyel RNA polimeraz çekirdek enzimi;beş polipeptit alt biriminden, iki özdeş alfa alt birimi olan beta ve beta üssü alt biriminden ve bir omega alt biriminden oluşur.Sigma adı verilen bir transkripsiyon faktörü, RNA polimeraz holoenzimi elde etmek için çekirdek enzim ile birleşir. Transkripsiyonu başlatmak için RNA polimeraz holoenzimi, DNA’ya spesifik olmayan bir şekilde düşük afinite ile bağlanır. Daha sonra, DNA boyunca kayarak başlatıcı dizisini bulur.Kayarak başlatıcıya özellikle de başlatma yerine upstream yöndeki 10 ve 35 bölgelerine geldiğinde, RNA polimerazın sigma alt birimi, başlatıcıya sıkıca bağlanır ve açık başlatıcı kompleksi oluşturmak için DNA’nın sarımlarını çözer. Artık transkripsiyon başlatma yerinde konumlandırılmış olan RNA polimeraz holoenzimi, tamamlayıcı nükleotidleri DNA şablonuna ekleyerek RNA transkriptini sentezler. 10 nükleotid uzunluğunda bir RNA zinciri sentezlendiğinde, sigma faktörü serbest bırakılır.RNA polimeraz çekirdek enzimi, büyüyen RNA transkriptine nükleotidler eklemeye devam eder. Polimeraz ilerledikçe, sürekli olarak enzimin önünde DNA sarımları çözülür ve arkasında geri sarılır. Süreç, gen transkribe edilene ve çekirdek polimeraz sonlandırma sinyali ile karşılaşana kadar devam eder.En yaygın sonlandırma sinyali, GC-zengini bir dizinin simetrik ters çevrilmiş tekrarı ve ardından bir Poly A kuyruğudur. Bu dizi RNA’ya transkribe edildiğinde, kendi kendini tamamlayıcı dizi bazları eşleşerek stabil bir saç tokası halkası yapısı oluşturur. Saç tokası, mRNA ve DNA şablonunun birlikteliğini dengesizleştirir ve polimerazın durmasına ve ayrılmasına neden olur.Böylece, transkripsiyon balonu çöker ve DNA çift sarmal şeklinde geri sarılır ve yeni oluşan pre-mRNA transkripti serbest bırakılır.

8.4:

Bakteriyel RNA Polimeraz ve Transkripsiyon

Evrim sırasında, organizmalar bir RNA genomundan bir DNA genomuna geçerken, iki acil şartın yerine getirilmesi gerekiyordu. Birincisi, retrovirüslerde ana replikasyon biçimini oluşturan ve insanlarda geri dönüştürülebilir elementlerde hala gözlemlenen RNA-şablonuna bağımlı DNA sentezi. İkincisi, hem bakteri hem de ökaryotlarda RNA polimeraz (RNAP) tarafından gerçekleştirilen DNA şablonuna bağlı RNA sentezi.

Transkripsiyon, her biri polimerazı yönlendirmek için farklı DNA dizilerini içeren üç ana aşamaya bölünebilir. Bunlar:

Başlatma, promoter adı verilen, genin 10 ve 35 baz çiftinin akış yukarı iki özel dizisini içerir.
Polimerazın DNA şablonu ile birlikte ilerlediği, mRNA'yı 5′ 3′ yönünde sentezlediği uzama.
Polimerazın, C–G nükleotidleri açısından zengin bir bölgeyle karşılaştığı ve mRNA sentezini durdurduğu sonlandırma.

Bakteriyel RNAP, diğer yardımcı proteinlerle birlikte üç adımı da gerçekleştirir. Viral T7 ve N4 polimerazlar gibi bazı RNA polimerazlar tek bir polipeptit zincirinden oluşurken, hücresel genomlu tüm organizmalar, genomun yapısına bağlı olarak boyut ve karmaşıklık açısından değişen multisubunit polimerazlara sahiptir. Bakteriyel RNAP'nin multisubunit yapısı, enzimin katalitik işlevi sürdürmesine, montajı kolaylaştırmasına, DNA ve RNA ile etkileşime girmesine ve aktivitesini kendi kendine düzenlemesine yardımcı olur. Katalitik olarak verimli bir enzim olmasına rağmen, spesifik olarak DNA dizilerini tanımaz. RNAP'nin yüksek afiniteli DNA dizilerini tanımasına yardımcı olmak için, transkripsiyon faktörleri adı verilen özel proteinler, transkripsiyonu başlatmak ve sonlandırmak için DNA'nın belirli bölgelerine bağlanır. RNAP'a yardımcı olan tüm özelleşmiş proteinlerden sadece biri, üç yaşam alanında -bakteriler, arkeler ve ökaryotlar- korunur. Bu transkripsiyon faktörüne bakterilerde NusG, arkelerde Spt5 ve ökaryotlarda SPT5 denir. NusG, σ faktör ayrıştıktan sonra başlatma sırasında RNA polimeraza bağlanır. Polimeraz duraklamasını kontrol ederek transkripsiyon sürecini düzenler. NusG'nin kapsamlı korunması, uzama sırasında polimeraz aktivitesinin düzenlenmesinin, transkripsiyon başlangıcının düzenlenmesinden önce olduğunu gösterir.

Suggested Reading

Werner, Finn, and Dina Grohmann. "Evolution of multisubunit RNA polymerases in the three domains of life." Nature Reviews Microbiology 9, no. 2 (2011): 85.
Burton, Zachary F. Evolution Since Coding: Cradles, Halos, Barrels, and Wings. Academic Press, 2017.
Tomar, Sushil Kumar, and Irina Artsimovitch. "NusG-Spt5 Proteins Universal Tools for Transcription Modification and Communication." Chemical reviews 113, no. 11 (2013): 8604-8619.

Tags

Bacterial RNA Polymerase Transcription MRNA Ribosome Proteins RNA Polymerase Core Enzyme Alpha Subunits Beta Subunits Omega Subunit Sigma Factor Promoter Sequence Open-promoter Complex RNA Transcript Nucleotides Gene Transcribed