Gotovi Seminarski Diplomski Maturalni Master ili Magistarski
Uloga i funkcija inicijalnog kompleksa - Verzija za štampu

+- Gotovi Seminarski Diplomski Maturalni Master ili Magistarski (https://www.maturskiradovi.net/forum)
+-- Forum: Obrazovanje (/Forum-obrazovanje)
+--- Forum: Prirodne nauke (/Forum-prirodne-nauke)
+--- Tema: Uloga i funkcija inicijalnog kompleksa (/Thread-uloga-i-funkcija-inicijalnog-kompleksa)


Uloga i funkcija inicijalnog kompleksa - Vesnica - 14-05-2010 02:08 PM

Maturski, seminarski i diplomski radovi iz biologije i ekologije.

Ključni korak u prenošenju informacija sa DNA do proteina je transkripcija. Ona podrazumeva sintezu RNA sa ograničenog regiona DNA pod uticajem enzima DNA zavisne RNA polimeraze i sva četiri ribonukleozid trifosfata – ATP, GTP, UTP i CTP kao i magnezijumovih jona. Region za koji se vezuje RNA polimeraza naziva se promotor. Pored promotora nalazi se i mesto početka transkripcije, odnosno onaj nukleotid od kojeg sinteza počinje. Početna faza transkripcije označava se kao inicijacija. Nakon inicijacije sledi elongacija koja podrazumeva razlaganje ribonukleozid-trifosfata na ribonukleotid i pirofosfat čime polimeraza dobija neophodnu energiju za svoju aktivnost. Dodavanje ribonukleotida vrši se u smeru 3’-5’. Enzim nastavlja da dodaje ribonukleotide sve dok ne naiđe na tzv. terminacioni signal. Na tom mestu se transkripcija zaustavlja, a novosintetisani lanac RNA se oslobađa sa matrice. Ovo je poslednja faza transkripcije – terminacija. (slika 1)

Transkripcija je podeljena u 2 ključna nivoa:
•inicijacija transkripcije, koja rezultatira u kompleks proteina, uključujući RNA polimerazu i njene pomoćne proteine
•sinteza i obrada RNA koja počinje kada RNA polimeraza napusti inicijacioni region i počinje kopiranje gena i završava se nakon obrade i modifikovanja RNA.

Centralni igrači u mnogim segmentima molekularne biologije uključujući i transkripciju su DNA regulatorni proteini koji se kače za genom da bi izvršili svoju biohemijsku funkciju. Histoni su primer DNA regulatornih proteina.Ovi proteini takođe učestvuju i u replikaciji DNA, reparaciji, rekombinaciji. Mnogi ovi proteini prepoznaju specificne nukleotide i vezuju se za ova mesta dok su drugi ne specifični i vezuju se za različite pozicije u genomu. Akcija vezivanja proteina je glavni korak u inicijaciji trnskripcije i bez znanja o njihovom funkcionisanju ne bi bilo poznato koliko su informacije u genomu značajne.

Kontakt između dna i regulatornih proteina


Veze koje se formiraju između DNA i regulatornih proteina nisu kovalentne. U velikom žljebu formiraju se vodonične veze između nukleotidnih baza i ostataka AK, ali su hidrofobne interakcije u malom žljebu mnogo značajnije. Na površini heliksa, glavne interakcije su elektrostatičke, između negativnog naelektrisanja fosfatne grupe svakog nukleotida i pozitivnog naelektrisanja R ostatka AK kao sto su lizin i arginin. U nekim slučajevima vodonične veze na površini heliksa ili u velikim žljebovima su direktne između proteina i DNA molekula, a u nekim slučajevima su preko molekula vode. Mnogi proteini koji prepoznaju specifične sekvence mogu da se vežu i za druge regione DNA. Količina DNA u ćeliji je jako velika a broj regulatornih proteina je mali, tako da oni provode veci deo vremena nespecifično vezani za DNA.

Interakcija DNA i proteina za vreme inicijacije transkripcije

Interakcija DNA i proteina je ključna za razumevanje inicijacije. Bitno je sastavljanje inicijalnog kompleksa i njegova sposobnost otpočinjanja transkripcije. U inicijalni kompleks uključeni su različiti proteini koji vrše kontrolu gena u odgovarajuće vreme.

RNA polimeraze

Enzimi koji su odgovorni za transkripciju DNA u RNA, zovu se DNA zavisne RNA polimeraze. Transkripcija eukariotskih gena odvija se pod uticajem tri različite RNA polimeraze – I, II i III. Svaka je protein izgrađen iz više subjedinica. Strukturno su međusobno vrlo slične, ali se funkcionalno razlikuju. Svaka radi na različitom setu gena. RNA polimeraza i nalazi se u jedarcetu gde vrši transkripciju uzastopno poređanih gena za 18 S, 5.8 S i 28 S rRNA u obliku zajedničkog primarnog RNA transkripta. RNA polimeraza II prisutna je u hromatinu i nukleoplizmi i odgovorna za sintezu iRNA. RNA polimeraza III prisutna je u nukleoplazmi , a specijalizovana za sintezu malih RNA (različite tRNA i 5S RNA). Kod prokariota postoji samo jedna vrsta RNA polimeraze koja se sastoji od 5 subjedinica - 2α, 1β, 1β’ i 1δ. α, β, i β’ su ekvivalentne sa tri najveće subjedinice eukariotskih RNA polimeraza, a sigma subjedinica ima svoju specijalnu funkciju. Mitohondrije, slično bakterijskim ćelijama sadrže samo jednu RNA polimerazu.

Promotorsko mesto kod prokariota

Mesto na DNA koje zauzima RNA polimeraza naziva se promotor. Ovaj naziv je u upotrebi od istraživanja laktoznog operona. Kada je izvršena mutacija na ovom lokusu, gen nije mogao da se ekspresuje. Sada je poznato da je to zbog toga što je to mesto za vezivanje RNA polimeraze bilo blokirano mutacijom. Promotorske sekvence su vrlo slične za sve gene. Analize na promotorima E. coli su pokazale da sadrže dva segmenta od po šest nukleotida:
•-35 box 5’-TTGACA-3’ i
•-10 box 5’-TATAAT-3’.
Ime boksa pokazuje tačan položaj u odnosu na mesto početka transkripcije. Nukleotid +1 predstavlja početak. Pozicija nukleotida uzvodno od mesta početka transkripcije (ka 5’ kraju) označava se negativnim predznakom, a nukleotidi koji se nalaze nizvodno od mesta početka (ka 3’ kraju) označavaju se pozitivnim predznakom. “Položaj svakog od ovih heksanukleotida u odnosu na mesto početka transkripcije je faktor koji određuje orijentaciju promotora a od nje zavisi izbor lanca DNA koji će poslužiti kao matrica za sintezu RNA.” (G. Matić, Osnovi molekularne biologije, str.126) Između enzima matričnog lanca DNA formiraju se jonske veze. Mesto vezivanja sadrži uglavnom po sedam nukleotidnih parova.

Promotorsko mesto kod eukariota


Eukariotski promotori su mnogo kompleksniji. Sva tri tipa eukariotskih RNA polimeraza prepoznaju različite tipove promotorskih sekvenci, jer svaka polimeraza vrši transkripciju različitih gena.
•Promotori RNA polimeraze I – karakteristično je da im je struktura specifična za vrstu organizma. U okviru organizma, geni koji kodiraju rRNA su u genomu prisutni u mnogo kopija, tako da praktično u okviru jedne vrste postoji samo jedan tip promotora koji vezuje RNApolimerazu I. Ovi promotori sadrže dva karakteristična niza nukleotida, jedan od njih obuhvata mesto iniijacije transkripcije a drugi se nalazi uzvodno od njega.
•Promotori RNA polimeraze II su veoma različiti i mogu obuhvatati nekoliko kb uzvodno od startnog mesta. Promotori gena koji se eksprimiraju u gotovo svim tkivima imaju tzv. GC blok (niz GGGCGG). Ovaj blok lociran je oko nukleotida +1. Promotori gena koji se ne eksprimiraju u svim tkivima, obično ne sadrže GC blok, nego imaju tzv. TATA blok koji se nalazi na poziciji –25.
Neki geni nemaju ove karakteristične promotorske nizove i nazivaju se “null” geni. Npr. ukoliko je odsutan TATA blok transkripcija počinje na različitim mestima.
•Promotori RNA polimeraze III su uglavnom locirani u samom genu. Neki nizovi su slični kao kod polimeraze II i imaju TATA box. Karakteristično je i da su diskontinuirani.

Formiranje inicijacionog komleksa


Za sve četiri vrste RNA polimeraze, formiranje inicijalnog kompleksa je slično, ono otpočinje napadom RNA polimeraze na DNA direktno ili preko odgovarajućih proteina. Ovaj zatvoreni kompleks se potom otvara kidanjem određenog broja baznih parova oko mesta inicijacije.

Inicijacioni kompleks kod prokariota

Promotor i RNA polimeraza ostvaruju direktan kontakt. Sigma subjedinica lako disosuje od ostatka RNA polimeraze i odgovorna je za specifično prepoznavanje mesta vezivanja u okviru promotora, a ostale subjedinice čine jezgro enzima koje katalizuje formiranje fosfodiestarskih veza. Katalitički centar se nalazi na subjedinici &gama;. Jezgro enzima se može nespecifično vezivati za bilo koji niz nukleotida u DNA. Holoenzim ima nepravilan oblik za koji je karakteristično postojanje kanala čije dimenzije odgovaraju dvolančanoj zavojnici DNA dužine 16bp. Holoenzim se nespecifično veže za DNA koja se smešta u kanal,a zatim klizi duž dvolančane zavojnice sve dok ne naiđe na nizove nukleotida u promotoru koje će δ subjedinica specifično prepoznati. (slika 2)