שיעור #7
שעתוק בחיידקים
Lac-Operon (!תזכורת: חיידקים אוהבים גלוקוז) - החיידק מנצל סוכרים להפקת אנרגיה.
β-גלוקוזידאז - כאשר הוספנו גלוקוז והוצאנו לקטוז, האנזים הזה הופיע אצל החיידקים.
אופרון - צבר של גנים שמבוטאים ביחד.
פרימאז יוצר חלבון, מעין תעלה, שמאפשרת כניסה של סוכר ספציפי לתאים (לקטוז).
גן A, אצטילאז - אנזים שמסלק רעלים מהתא שנכנסים דרך התעלה.
כשRNA-פולימראז מתיישב על הגן הוא מייצר mRNA אחד, שממנו מוצרים 3 חלבונים שונים.
פוליציסטרוניק-mRNA - מספר גנים שמבוטאים על אותו RNA.
מוטציה בגן Z (הוא הגן שמקודד לβ-גלוקוזידאז) גורמת לביטוי שני הגנים האחרים אך לא לביטוי הגן Z. הגנים האחרים, Y ו-A מבוטאים כרגיל.
מוטציות באזורי הבקרה נותנות שני פנוטיפים שונים:
כאשר יש גלוקוז, Lac-Repressor חוסם מעבר של RNA-פולימראז.
כאשר אין גלוקוז ויש לקטוז, הLac-Rep מאפשר לRNA-פולימראז לשעתק.
1-6-אלולקטוז הוא הInducer, נחתך ע"י β-גלוקוזידאז.
IPTF - חומר בעל מבנה דומה לזה של 1-6-אלולקטוז. הוא משפעל את המערכת אך, β-גלוקוזידאז לא חותך אותו.
Lac-Repressor - חלבון שיודע להכנס לאתרים ספציפיים על הDNA וחוסם מעבר של RNA-פולימראז אליהם. יש כ10 מולקולות כאלו בתא. המולקולה נקשרת לDNA חזק מאוד ואופן הקשירה של הרפרסור הוא מדוייק.
RNA-פולימראז למעשה יכול להתיישב על הDNA לפני ה Lac-Rep ולהמתין עד שהוא יתנתק, אך הוא לא יכול להמשיך בעבודה עד שהרפרסור יעזוב את הDNA.
המדענים Jacob & Monod גילו שני סוגי מוטאנטים: Constitutive ו- Non-Inducible. הם גילו:
במצב של רמה גבוהה של גלוקוז בתוך התא, מולקולת ציקליק-AMP או (cAMP) מפעילה תהליכים בתא. אם מצב הגלוקוז גבוה, פעילות הcAMP נמוכה.
כאשר יש הרבה cAMP בתאף החיידק יכול לקשור מולקולת CRP, והCRP יכול להקשר לDNA באזור הפרומוטור, וכך עוזר לRNA-פולימראז לשעתק.
כאשר הגלוקוז בתא יורד, רוצים להשתמש בלקטוז, וזה נעשה ע"י ייצור של cAMP בזכות שחרור הבקרה השלילית, וכך מתאפשרת קשירה לCRP.
Antisense RNA - מצאו שבהרבה גנים RNA-פולימראז יכול לשעתק משני הצדדים. כשיש עודף mRNA למשל, וצריך ליצור גדיל נגדי יש עיכוב ביצירת mRNA.
בריבוזום יש חלבון שעוטף RNA.
מצאו שה rRNA וה- tRNA מהווים 1% מתוך השעתוק בתא. mRNA היא מולקולה בלתי יציבה שמתפרקת מהר, ורוב המולקולות RNA המסנתזות בתא הן מסוג mRNA. למרות זאת, בזמן נתון בתא יש הרבה יותר מולקולות של tRNA ו- rRNA. הן מיוצרות ע"י אופרנים שמייצרים במקום mRNA את tRNA ו- rRNA.
אנזימים קוצצים את ה Pre-RNA שנוצר לחתיכות (RNAse, רנ"אזות)
ונוצר מערך של Post-Trancriptional-Regulation.
החיידק צריך גם rRNA וגם tRNA כדי לשעתק, ולכן הוא משעתק אותם מאותו Pre.
לאחר השעתוק יש תהליכים שמטפלים בRNA בכל מיני רמות (שינוי בסיסים, מתילציה ועוד..)
זמן מחצית החיים של RNA הוא כ2-3 דקות. גופיפים שנקראים Processing bodies, או P-bodies הנמצאים על המיקרוטובולים, מפרקים מולקולות של mRNA.
גן מוגדר, בין היתר, כרצף שמקודד לRNA כאשר יש לו רצף בקרה מאחוריו.
פלסטר - צבר של גנים שחוזרים אחד אחרי השני. בגן של rRNA יש רצף שחוזר על עצמו פעמים רבות. גנים של היסטונים (חלבונים שאחראיים על מבנה ודחיסות הDNA) מופיעים גם הרבה פעמים בגנום.
Non-Coding DNA - דנ"א שלא מקודד לרנ"א. אצל חיידק ה E-Coli רוב הDNA משמש ליצירה (מקודד) מכיוון שהוא קטן. דוגמא לDNA שחוזר על עצמו היא Satelite-DNA. כאשר מסרכזים אותו, מוצאים שרוב הDNA נמצא באזור מסויים במבחנה, ויש חלקים נוספים, חלקי הSatelite שנתגלה שכ10%-20% מרצפים אלו היו עשירים בבסיסים A וT. רצף לא מקודד זה, ניתן למצוא בצנטרומר (מקום מפגש המיקרוטובולים).
כדי ליצור את הצנטרומר, צריך מבנה מתאים בDNA, שאותו נותנים האזורים בDNA שחוזרים על עצמם.
אינטרונים - חלקים לא מקודדים.
לאחר שנוצר Pre-mRNA, עליו לעבור הבשלה. הספלייסוזום חותך ממנו את האינטרונים ומדביק שוב את האקסונים לmRNA בוגר. הmRNA הבוגר עובר Export מהגרעין לציטופלסמה ובהמשך מקודד לחלבון.
Alu Elements - חתיכות DNA שיודעות לקפוץ בגנום. חתיכה שנכנסת ממקום אחד עוברת למקום אחר. תופעה זו קיימת אצל קופים ובני אדם.
הגנום עובר שינויים (דינמי) - Alu יכול לקפוץ לחלבון ולהיות חלק מקודד ממנו. 10% מהגנום שלנו הם Alu, כלומר יכולים להשתנות.
בגרעינון מתקבצים הrDNA, שהוא בית חרושת לrRNA. לDNA אנחנו קוראים גם כרומטין.
הטרוכרומטין הוא DNA דחוס מאוד בקצה הגרעין. מסדרים אותו בעזרת ההיסטונים, שטעונים חיובית (הDNA טעון שלילית).
Lac-Operon (!תזכורת: חיידקים אוהבים גלוקוז) - החיידק מנצל סוכרים להפקת אנרגיה.
β-גלוקוזידאז - כאשר הוספנו גלוקוז והוצאנו לקטוז, האנזים הזה הופיע אצל החיידקים.
אופרון - צבר של גנים שמבוטאים ביחד.
פרימאז יוצר חלבון, מעין תעלה, שמאפשרת כניסה של סוכר ספציפי לתאים (לקטוז).
גן A, אצטילאז - אנזים שמסלק רעלים מהתא שנכנסים דרך התעלה.
כשRNA-פולימראז מתיישב על הגן הוא מייצר mRNA אחד, שממנו מוצרים 3 חלבונים שונים.
פוליציסטרוניק-mRNA - מספר גנים שמבוטאים על אותו RNA.
מוטציה בגן Z (הוא הגן שמקודד לβ-גלוקוזידאז) גורמת לביטוי שני הגנים האחרים אך לא לביטוי הגן Z. הגנים האחרים, Y ו-A מבוטאים כרגיל.
מוטציות באזורי הבקרה נותנות שני פנוטיפים שונים:
- ביטוי של הגנים כל הזמן, באופן מתמיד, קונסטיטוטיבי. (גם כאשר לא מתרחש תהליך שעתוק)
- למרות שהתא מקבל לקטוז במצב של חוסר גלוקוז, הגנים לא מתבטאים. זה נקרא Non-Inducible.
כאשר יש גלוקוז, Lac-Repressor חוסם מעבר של RNA-פולימראז.
כאשר אין גלוקוז ויש לקטוז, הLac-Rep מאפשר לRNA-פולימראז לשעתק.
1-6-אלולקטוז הוא הInducer, נחתך ע"י β-גלוקוזידאז.
IPTF - חומר בעל מבנה דומה לזה של 1-6-אלולקטוז. הוא משפעל את המערכת אך, β-גלוקוזידאז לא חותך אותו.
Lac-Repressor - חלבון שיודע להכנס לאתרים ספציפיים על הDNA וחוסם מעבר של RNA-פולימראז אליהם. יש כ10 מולקולות כאלו בתא. המולקולה נקשרת לDNA חזק מאוד ואופן הקשירה של הרפרסור הוא מדוייק.
RNA-פולימראז למעשה יכול להתיישב על הDNA לפני ה Lac-Rep ולהמתין עד שהוא יתנתק, אך הוא לא יכול להמשיך בעבודה עד שהרפרסור יעזוב את הDNA.
המדענים Jacob & Monod גילו שני סוגי מוטאנטים: Constitutive ו- Non-Inducible. הם גילו:
- בזמנם חשבו שהמולקולה המתווכת בין המצאות לקטוז לבין חוסר לקטוז היא Lac-Rep.
- יש בקרה ברמה חיובית על הגן, האופרון (בנוסף לבקרה שלילית)
בקרה חיובית
אם החיידק מקבל גם גלוקוז וגם לקטוז, יש בקרה חיובית. רק כאשר אין גלוקוז ויש לקטוז, המערכת עובדהת כמתואר למעלה. החיידק משתמש רק בגלוקוז.במצב של רמה גבוהה של גלוקוז בתוך התא, מולקולת ציקליק-AMP או (cAMP) מפעילה תהליכים בתא. אם מצב הגלוקוז גבוה, פעילות הcAMP נמוכה.
כאשר יש הרבה cAMP בתאף החיידק יכול לקשור מולקולת CRP, והCRP יכול להקשר לDNA באזור הפרומוטור, וכך עוזר לRNA-פולימראז לשעתק.
כאשר הגלוקוז בתא יורד, רוצים להשתמש בלקטוז, וזה נעשה ע"י ייצור של cAMP בזכות שחרור הבקרה השלילית, וכך מתאפשרת קשירה לCRP.
Antisense RNA - מצאו שבהרבה גנים RNA-פולימראז יכול לשעתק משני הצדדים. כשיש עודף mRNA למשל, וצריך ליצור גדיל נגדי יש עיכוב ביצירת mRNA.
בריבוזום יש חלבון שעוטף RNA.
מצאו שה rRNA וה- tRNA מהווים 1% מתוך השעתוק בתא. mRNA היא מולקולה בלתי יציבה שמתפרקת מהר, ורוב המולקולות RNA המסנתזות בתא הן מסוג mRNA. למרות זאת, בזמן נתון בתא יש הרבה יותר מולקולות של tRNA ו- rRNA. הן מיוצרות ע"י אופרנים שמייצרים במקום mRNA את tRNA ו- rRNA.
אנזימים קוצצים את ה Pre-RNA שנוצר לחתיכות (RNAse, רנ"אזות)
ונוצר מערך של Post-Trancriptional-Regulation.
החיידק צריך גם rRNA וגם tRNA כדי לשעתק, ולכן הוא משעתק אותם מאותו Pre.
לאחר השעתוק יש תהליכים שמטפלים בRNA בכל מיני רמות (שינוי בסיסים, מתילציה ועוד..)
Processing of tRNA
לעתים tRNA מפוזר בגנים, ולא תמיד נמצא בריבוזום. יש אנזימים שיכולים לחתוך אותו ולבצע בו שינויים. RNAse-P למשל הוא חלבון מסוג Rybozyme - אנזים שהוא RNA. בחלבון הזה, הRNA הוא זה שעושה את הפעילות הביוכימית ולכן הוא מיוחד. לPre-tRNA יש כמה חלקים שצריכים לקצוץ לפני שהוא לובש את צורתו הסופית.DNA Degredation
עבור גנים חשובים מסוג Housekeeping, יש צורך לסנתז RNA כל הזמן. לכן, צריך תגובה מהירה של התא (רגישות גבוהה) למתרחש מסביב, כדי שהתא לא ייצר הרבה יותר ממה שהוא צריך.זמן מחצית החיים של RNA הוא כ2-3 דקות. גופיפים שנקראים Processing bodies, או P-bodies הנמצאים על המיקרוטובולים, מפרקים מולקולות של mRNA.
אאוקריוטים
רוב הגנום שלנו מורכב מDNA שאינו מקודד.גן מוגדר, בין היתר, כרצף שמקודד לRNA כאשר יש לו רצף בקרה מאחוריו.
פלסטר - צבר של גנים שחוזרים אחד אחרי השני. בגן של rRNA יש רצף שחוזר על עצמו פעמים רבות. גנים של היסטונים (חלבונים שאחראיים על מבנה ודחיסות הDNA) מופיעים גם הרבה פעמים בגנום.
Non-Coding DNA - דנ"א שלא מקודד לרנ"א. אצל חיידק ה E-Coli רוב הDNA משמש ליצירה (מקודד) מכיוון שהוא קטן. דוגמא לDNA שחוזר על עצמו היא Satelite-DNA. כאשר מסרכזים אותו, מוצאים שרוב הDNA נמצא באזור מסויים במבחנה, ויש חלקים נוספים, חלקי הSatelite שנתגלה שכ10%-20% מרצפים אלו היו עשירים בבסיסים A וT. רצף לא מקודד זה, ניתן למצוא בצנטרומר (מקום מפגש המיקרוטובולים).
כדי ליצור את הצנטרומר, צריך מבנה מתאים בDNA, שאותו נותנים האזורים בDNA שחוזרים על עצמם.
תהליך הספליסינג (Splicing)
אקסונים - חלקים מקודדים.אינטרונים - חלקים לא מקודדים.
לאחר שנוצר Pre-mRNA, עליו לעבור הבשלה. הספלייסוזום חותך ממנו את האינטרונים ומדביק שוב את האקסונים לmRNA בוגר. הmRNA הבוגר עובר Export מהגרעין לציטופלסמה ובהמשך מקודד לחלבון.
Alu Elements - חתיכות DNA שיודעות לקפוץ בגנום. חתיכה שנכנסת ממקום אחד עוברת למקום אחר. תופעה זו קיימת אצל קופים ובני אדם.
הגנום עובר שינויים (דינמי) - Alu יכול לקפוץ לחלבון ולהיות חלק מקודד ממנו. 10% מהגנום שלנו הם Alu, כלומר יכולים להשתנות.
בגרעינון מתקבצים הrDNA, שהוא בית חרושת לrRNA. לDNA אנחנו קוראים גם כרומטין.
הטרוכרומטין הוא DNA דחוס מאוד בקצה הגרעין. מסדרים אותו בעזרת ההיסטונים, שטעונים חיובית (הDNA טעון שלילית).
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה