שיעור #9
לא ידוע אם יש הליקאז לפני RNA-פולימראז-3. לפני RNA-פולימראז-2 קיים הליקאז.
מלבד הפקטורים הבסיסיים (Basal Factors) בכל פתיחה של גן עבוד RNA-פולימראז-2, יש כאלו ספציפיים לרצף מסויים באזור הפרומוטור. בנוסף ל TATA Box, לגן כלשהו יהיה פקטור מסויים. הפקטור הזה מגביר את התדירות שהפרומוטור שולח לפולימראז, כך שהוא יוציא mRNA בתדירות גבוהה יותר.
פקטורי השעתוק האלו קשורים לאקטיבטורים ולרפרסורים (כולם קשורים זה לזה בצורה כלשהי) ולPre Initiation Complex.
פקטור שעתוק מכיל אזור שקושר DNA - זהו אזור חלבוני שנקשר לMajor Groove ונצמד אליו ע"י כך שהו מזהה רצף פנימי בתוכו. הוא נקשר כדימר (זוג חלבונים) לDNA. אזור זה בפקטור השעתוק נקרא DNA Binding Domain.
החלק השני, הActivation Domain, אינו קושר DNA, אבל קושר חלבונים אחרים - פקטורי שעתוק אחרים או אקטיבטורים. הקשרים האלו יוצרים את הפעילות האקטיבית של הפרומוטור.
שני פקטורים יכולים להשפיע ביחד ברמה של מכפלת היעילות של שניהם (אם אחד מגדיל את היעילות פי 5, והשני מגדיל את היעילות פי 10, אז שניהם ביחד מגדילים את היעילות פי 50).
הגן ציקלין-D1 קשור למחזור התא; הבקרה על הביטוי שלו מאוד ייחודית. פקטורים מסויימים יכולים לגרום לייצור עודף שלו, ואחרים יכולים לגרום למוטציות שמבטלות אותו או גורמות לבעיות.
אופן הקשירה לDNA
קיים מבנה ספציפי יודע לקשור את החלבון.
בחלבון יש אזור שנקרא Zinc Finger שיודע לקשור את הDNA.
חלבון מסוג כזה הוא TF3A. ע"י הכנסת יון אבץ לתוך סליל של חומצת אמינו, נוצרת מעין לולאה בצורת אצבע (שמורכבת מHis ו Cys). האצבע נכנסת לMajor Groove בDNA ונקשרת אליו. זהו למעשה הDNA Binding Domain.
לחלבון אחד יכולות להיות כמה אצבעות שנקשרות לDNA במקומות שונים. השיירים שנמצאים על האצבע הם אלו שמבצעים את פעולת הקשירה.
Helix-Turn-Helix - זהו מבנה בחלבון שיכול להקשר לDNA. שני סלילי-אלפא (α helices) המופרדים ע"י רצף קצר של חומצות אמינו.
Helix-Loop-Helix - מבנה שמופיע בד"כ כדימר - שני "מקלות" שנקשרים לDNA משני הצדדים.
Leucine-Zipper - (לאוצין היא חומצת אמינו) - שני "מקלות" הצמודים זה לזה ע"י "ריצ'ראצ'" של לוצינין אחד ליד השני. כל חומצת אמינו שביעית ברצף, בערך, היא לוצין.
מלבד הפקטורים הבסיסיים (Basal Factors) בכל פתיחה של גן עבוד RNA-פולימראז-2, יש כאלו ספציפיים לרצף מסויים באזור הפרומוטור. בנוסף ל TATA Box, לגן כלשהו יהיה פקטור מסויים. הפקטור הזה מגביר את התדירות שהפרומוטור שולח לפולימראז, כך שהוא יוציא mRNA בתדירות גבוהה יותר.
פקטורי השעתוק האלו קשורים לאקטיבטורים ולרפרסורים (כולם קשורים זה לזה בצורה כלשהי) ולPre Initiation Complex.
פקטור שעתוק מכיל אזור שקושר DNA - זהו אזור חלבוני שנקשר לMajor Groove ונצמד אליו ע"י כך שהו מזהה רצף פנימי בתוכו. הוא נקשר כדימר (זוג חלבונים) לDNA. אזור זה בפקטור השעתוק נקרא DNA Binding Domain.
החלק השני, הActivation Domain, אינו קושר DNA, אבל קושר חלבונים אחרים - פקטורי שעתוק אחרים או אקטיבטורים. הקשרים האלו יוצרים את הפעילות האקטיבית של הפרומוטור.
שני פקטורים יכולים להשפיע ביחד ברמה של מכפלת היעילות של שניהם (אם אחד מגדיל את היעילות פי 5, והשני מגדיל את היעילות פי 10, אז שניהם ביחד מגדילים את היעילות פי 50).
הגן ציקלין-D1 קשור למחזור התא; הבקרה על הביטוי שלו מאוד ייחודית. פקטורים מסויימים יכולים לגרום לייצור עודף שלו, ואחרים יכולים לגרום למוטציות שמבטלות אותו או גורמות לבעיות.
אופן הקשירה לDNA
קיים מבנה ספציפי יודע לקשור את החלבון.
בחלבון יש אזור שנקרא Zinc Finger שיודע לקשור את הDNA.
חלבון מסוג כזה הוא TF3A. ע"י הכנסת יון אבץ לתוך סליל של חומצת אמינו, נוצרת מעין לולאה בצורת אצבע (שמורכבת מHis ו Cys). האצבע נכנסת לMajor Groove בDNA ונקשרת אליו. זהו למעשה הDNA Binding Domain.
לחלבון אחד יכולות להיות כמה אצבעות שנקשרות לDNA במקומות שונים. השיירים שנמצאים על האצבע הם אלו שמבצעים את פעולת הקשירה.
Helix-Turn-Helix - זהו מבנה בחלבון שיכול להקשר לDNA. שני סלילי-אלפא (α helices) המופרדים ע"י רצף קצר של חומצות אמינו.
Helix-Loop-Helix - מבנה שמופיע בד"כ כדימר - שני "מקלות" שנקשרים לDNA משני הצדדים.
Leucine-Zipper - (לאוצין היא חומצת אמינו) - שני "מקלות" הצמודים זה לזה ע"י "ריצ'ראצ'" של לוצינין אחד ליד השני. כל חומצת אמינו שביעית ברצף, בערך, היא לוצין.
Elongation
RNA-פולימראז-2 לפעמים מנסה לשעתק ולא מצליח, ומתחיל שוב את התהליך מההתחלה.
ח. האמינו סרין יכולה לעבור פוספורילציה (יש רק עוד 2 ח. אמינו נוספות שיכולות לעבור פוספורילציה מלבד סרין).
RNA-פולימראז-2 צריך לעבור בקרה כדי לעבור מתהליך הInitiation לElongation, והוא Hypo-phosphoralization. הסרין אצלו, שממוקם בזנב, צריך לעבור זרחון. הפולימראז לא יכול להתחיל להאריך את השרשרת לפני שפקטור נוסף מזרחן את סרין 2. אחרי שסרין 5 וגם 2 מזורחנות, יצירת הmRNA יכולה להתחיל.
הRNA איננו מזורחן כאשר הוא מגיע לפרומוטור.
RNA-פולימראז-2 הראשון שמגיע נקרא Pioneer (חלוץ). אחריו יגיעו פולימראזות אחרים כאשר להם יש כבר Pre-Initiation-Complex מוכן. בסוף הגן, הRNA-פול-2 צריך סימן שיגרום לו לעצור.
mRNA שנוצר עובר עיבוד בקצה 3'של הסיגנל AAUAAA. אחריו יש מרווח של 10-30 נוקליאוטידים ואז רצף של 2 נוק': CA, אח"כ 30 נוקליאוטידים נוספים ואז רצף עשיר ב G או GU.
אנזים שחותך חלק מסויים בשרשרת, מותיר את הmRNA שמתחיל ברצף AAUAAA חשוף. כדי להגל עליו, נוספים לו 250 נוקליאוטידים מסוג A. רצף זה נקרא Poly-A-Tail או זנב פולי-A. על הזנב הזה יושבים החלבונים CstF ו CPSF. כשמגיע הרצף "AAUAAA" זהו סימן שהפולימראז הגיע לקצה הגן, ושני החלבונים האלו מתנתקים מהפולימראז ומתחברים לשרשרת הRNA בקצה ה3' שהופקה ממנו במקום.
כ 15-25 נוקליאוטידים אחרי ה AAUAAA יש חיתוך של ה RNA, והפולימראז נופל מהגן. החיתוך נעשה ע"י CPSF וCSTF.
ה Poly-A-Tail מוסיף את הרצף של 250 נוקליאוטידים מסוג "A" ואח"כ משתחרר. הוא קשור למספר גדול של חלבונים אותם הוא מצפה. חלבון הPABP - Poly-A Binding Protein הוא שנקשר לזנב הPoly-A ומצפה אותו בקצה 3': כך הוא לא יכול להאכל ע"י נוקליאזות. כל mRNA חייב להיות מוגן על-ידיו בקצה 3' שלו.
גם קצה 5' צריך להיות מוגן, וזה נעשה ע"י קבוצה של חלבונים המבצעים mRNA-Capping. הכיפה הזו, הCap, היא נוקליאוטיד ששמו 7-מתיל-גואנזין (m7G), והוא מחובר לmRNA ע"י גשר של 3 פוספטים, שבקצה ה5' שלו הm7G יושב, וכך השרשרת לא יכולה להתארך יותר. הוא מגן על הRNA מפני האקסונוקליאזות שיכולות לבצע Decapping.
הCap גם עוזר לכוון את הריבוזום אל הmRNA.
כל התהליכים האלו מתרחשים במקביל (Splicing, Capping, PolyA וכו').
יש חלבונים שמזהים את החיבור בין האינטרונים לאקסונים. החיתוך בינהם נוצר במבנה של לולאה. חלבונים נוספים חותכים בקצה 3', וחלבונים אחרים מדביקים את האקסונים מחדש אחד לשני לפי הסדר.
אזור קונצנזוס - האקסונים הם בד"כ חלקים קטנים יותר מהאינטרונים, וניתן לנבא בערך איך יראה הmRNA לאחר הספלייסינג. חלבונים שנקראים ספלייסוזומים, המורכבים בעיקר מsnRNPs - מולקולות של חלבונים וRNA קטן, הם בעיקר אלו שמבצעים את התהליך. הספלייסוזום מורכב בעיקר מu1, u2, u3, u4, u5, u6:
u1 מתלבש בתחילת הרצף. u2 מתלבש על הBranch Point.
חלבוני הu יכולים לזהות אזורים מסויימים לפי רצף הRNA שלהם, שמתחבר לקצה ה5' של האינטרון. u1 יכול לעזוב, וu6 מתחבר במקומו - זהו מבנה דינמי.
סוג אחר של עריכה, הוא דאמינציה של A, וקבלת נוקליאוטיד חדש במקומו -I=Inozine שנמצא בRNA.
האנזים שקורא את I חושב שהוא G ולכן זה דומה להפיכת A ל-G.
ADAV - שם האנזים שמחליף את A ב-I; הוא מתיישב על הmRNA ומזהה את הA המתאים ומבצע דאמינציה עליו.
חלבון Apolipoprotein-B (בקצרה ApoB) חשוב עבור חומצות שומן. באקסון 26 יש קודון שבmRNA שלו הוא מקודד לח. אמינו גלוטמין בכבד. במעי, לעומת זאת, יש תהליכי editing שבהם דאמינציה של C ונקבל UAA במקום CAA. הרצף UAA הוא סימן לעצירה (Stop-Codon) וכך נקבל במעי הגס חלבון בעל רצף קצר יותר.
תהליך הExport: אחרי שmRNA עובר ביגור ויש לתרגם אותו, הוא יוצא דרך שוער הגרעין ומגיע לציטופלסמה - שם הוא עובר תרגום לחלבון ומתפרק.
הmRNA מצופים בחלבונים הקשורים לספלייסינג וחלקם נושרים בדרך. יש חלבונים שמלווים אותו רק עד הציטופלסמה או רק בחלק מסויים בו נמצא הmRNA.
תהליך השעתוק הוא תהליך של יצור הmRNA, שתפקידו לקשר בין הDNA ליצירת חלבונים.
ח. האמינו סרין יכולה לעבור פוספורילציה (יש רק עוד 2 ח. אמינו נוספות שיכולות לעבור פוספורילציה מלבד סרין).
RNA-פולימראז-2 צריך לעבור בקרה כדי לעבור מתהליך הInitiation לElongation, והוא Hypo-phosphoralization. הסרין אצלו, שממוקם בזנב, צריך לעבור זרחון. הפולימראז לא יכול להתחיל להאריך את השרשרת לפני שפקטור נוסף מזרחן את סרין 2. אחרי שסרין 5 וגם 2 מזורחנות, יצירת הmRNA יכולה להתחיל.
הRNA איננו מזורחן כאשר הוא מגיע לפרומוטור.
RNA-פולימראז-2 הראשון שמגיע נקרא Pioneer (חלוץ). אחריו יגיעו פולימראזות אחרים כאשר להם יש כבר Pre-Initiation-Complex מוכן. בסוף הגן, הRNA-פול-2 צריך סימן שיגרום לו לעצור.
mRNA שנוצר עובר עיבוד בקצה 3'של הסיגנל AAUAAA. אחריו יש מרווח של 10-30 נוקליאוטידים ואז רצף של 2 נוק': CA, אח"כ 30 נוקליאוטידים נוספים ואז רצף עשיר ב G או GU.
אנזים שחותך חלק מסויים בשרשרת, מותיר את הmRNA שמתחיל ברצף AAUAAA חשוף. כדי להגל עליו, נוספים לו 250 נוקליאוטידים מסוג A. רצף זה נקרא Poly-A-Tail או זנב פולי-A. על הזנב הזה יושבים החלבונים CstF ו CPSF. כשמגיע הרצף "AAUAAA" זהו סימן שהפולימראז הגיע לקצה הגן, ושני החלבונים האלו מתנתקים מהפולימראז ומתחברים לשרשרת הRNA בקצה ה3' שהופקה ממנו במקום.
כ 15-25 נוקליאוטידים אחרי ה AAUAAA יש חיתוך של ה RNA, והפולימראז נופל מהגן. החיתוך נעשה ע"י CPSF וCSTF.
ה Poly-A-Tail מוסיף את הרצף של 250 נוקליאוטידים מסוג "A" ואח"כ משתחרר. הוא קשור למספר גדול של חלבונים אותם הוא מצפה. חלבון הPABP - Poly-A Binding Protein הוא שנקשר לזנב הPoly-A ומצפה אותו בקצה 3': כך הוא לא יכול להאכל ע"י נוקליאזות. כל mRNA חייב להיות מוגן על-ידיו בקצה 3' שלו.
גם קצה 5' צריך להיות מוגן, וזה נעשה ע"י קבוצה של חלבונים המבצעים mRNA-Capping. הכיפה הזו, הCap, היא נוקליאוטיד ששמו 7-מתיל-גואנזין (m7G), והוא מחובר לmRNA ע"י גשר של 3 פוספטים, שבקצה ה5' שלו הm7G יושב, וכך השרשרת לא יכולה להתארך יותר. הוא מגן על הRNA מפני האקסונוקליאזות שיכולות לבצע Decapping.
הCap גם עוזר לכוון את הריבוזום אל הmRNA.
כל התהליכים האלו מתרחשים במקביל (Splicing, Capping, PolyA וכו').
Splicing
ביצורים אאוקריוטים קיים תהליך הSplicing הייחודי, שבו נחתכים רצפי אאינטרונים, והאקסונים מודבקים זה לזה (האקסונים מהווים את הרצפים המקודדים בגנום) ויוצרים mRNA בוגר. האינטרונים הם רצף אינו מקודד.יש חלבונים שמזהים את החיבור בין האינטרונים לאקסונים. החיתוך בינהם נוצר במבנה של לולאה. חלבונים נוספים חותכים בקצה 3', וחלבונים אחרים מדביקים את האקסונים מחדש אחד לשני לפי הסדר.
אזור קונצנזוס - האקסונים הם בד"כ חלקים קטנים יותר מהאינטרונים, וניתן לנבא בערך איך יראה הmRNA לאחר הספלייסינג. חלבונים שנקראים ספלייסוזומים, המורכבים בעיקר מsnRNPs - מולקולות של חלבונים וRNA קטן, הם בעיקר אלו שמבצעים את התהליך. הספלייסוזום מורכב בעיקר מu1, u2, u3, u4, u5, u6:
u1 מתלבש בתחילת הרצף. u2 מתלבש על הBranch Point.
חלבוני הu יכולים לזהות אזורים מסויימים לפי רצף הRNA שלהם, שמתחבר לקצה ה5' של האינטרון. u1 יכול לעזוב, וu6 מתחבר במקומו - זהו מבנה דינמי.
Alternative Splicing
דאמינציה של C (ע"י האנזים דאמינאז) שהופך ל-U. אם יש קודום שמקודד לח. אמינית, הוא יכול לשנות אותו ועל כן יש לכך חשיבות גדולה.מנגנון הAlternative Splicing מאפשר לקבל מאותו גן צורות שונות של RNA. בתא מוח למשל, יתקבל מבנה כלשהו של RNA, ובתא כיליה יתקבל מבנה שונה.
בשני שרירים שונים גם יכולים להתקבל מבנים שונים של mRNA כתוצאה מספלייסינג שונה קצת שמותאם לסוג התא.
בשני שרירים שונים גם יכולים להתקבל מבנים שונים של mRNA כתוצאה מספלייסינג שונה קצת שמותאם לסוג התא.
mRNA Editing
מצאו שיש תהליכי עריכה במקומות מסויימים- מודיפיקציה מסויימת על נוקליאוטיד בmRNA.
סוג אחר של עריכה, הוא דאמינציה של A, וקבלת נוקליאוטיד חדש במקומו -I=Inozine שנמצא בRNA.
האנזים שקורא את I חושב שהוא G ולכן זה דומה להפיכת A ל-G.
ADAV - שם האנזים שמחליף את A ב-I; הוא מתיישב על הmRNA ומזהה את הA המתאים ומבצע דאמינציה עליו.
חלבון Apolipoprotein-B (בקצרה ApoB) חשוב עבור חומצות שומן. באקסון 26 יש קודון שבmRNA שלו הוא מקודד לח. אמינו גלוטמין בכבד. במעי, לעומת זאת, יש תהליכי editing שבהם דאמינציה של C ונקבל UAA במקום CAA. הרצף UAA הוא סימן לעצירה (Stop-Codon) וכך נקבל במעי הגס חלבון בעל רצף קצר יותר.
תהליך הExport: אחרי שmRNA עובר ביגור ויש לתרגם אותו, הוא יוצא דרך שוער הגרעין ומגיע לציטופלסמה - שם הוא עובר תרגום לחלבון ומתפרק.
הmRNA מצופים בחלבונים הקשורים לספלייסינג וחלקם נושרים בדרך. יש חלבונים שמלווים אותו רק עד הציטופלסמה או רק בחלק מסויים בו נמצא הmRNA.
תהליך השעתוק הוא תהליך של יצור הmRNA, שתפקידו לקשר בין הDNA ליצירת חלבונים.
תרגום - Translation
התרגום מתרחש אך ורק בציטופלסמה. ה-mRNA כבר נוצר. הריבוזום קורא מקצה 5' לכיוון 3' : קודון-קודון.
לכל קודון הוא מביא tRNA, שיש לו 3 אתרים. tRNA יושב בריזובוזום ומביא איתו ח. אמינית. הריבוזום מורכב מ2 חלקים (גדול וקטו).
קיים רק רצף אחד שמקודד להתחלה: AUG, ולעומת זאת 3 רצפים שמקודדים לסיום (Stop Codons).
לכל קודון הוא מביא tRNA, שיש לו 3 אתרים. tRNA יושב בריזובוזום ומביא איתו ח. אמינית. הריבוזום מורכב מ2 חלקים (גדול וקטו).
הקוד הגנטי
Degenerate Code - מצב שבו יש יותר מקודון אחד עבור אותה חומצת אמינו.קיים רק רצף אחד שמקודד להתחלה: AUG, ולעומת זאת 3 רצפים שמקודדים לסיום (Stop Codons).
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה