שעתוק או תעתוק

Question 1

שעתוק

Answer 1

עפ”י הדוגמא המרכזית בביולוגיה המולקולארית, שעתוק או תעתוק הוא המעבר ממולקולת DNA למולקולת RNA. ולאחר מכן מולקולת ה-RNA מתורגמת לחלבון.

אך עם השנים פוענחו שינויים מסוימים בדוגמא המרכזית, וגילו כי כיווני מעבר המידע אינו תמיד זהה. ישנם אנזימים מסוימים המסוגלים לסנתז DNA מ-RNA ולתהליך זה קוראים שעתוק במהופך. זהו מנגנון הפועל בעיקר בנגיפים כגון נגיף האיידס ושמם הכולל הוא רטרו וירוס.

Question 2

ישנם מספר סוגים של מולקולות RNA:

Answer 2

1. mRNA -רנ”א שליח - משמש להעברת המידע מהגרעין לציטופסלמה שעל בסיסו נוצר החלבון. הוא מהווה כ- 3-5% מסך ה-RNA בתא.
2. tRNA - תרגום - מולקולות בעלות תפקיד בתהליך התרגום של הmRNA לחלבונים, הם הנושאים את חומצות האמינו.
3. rRNA - ריבוזומאלי - זוהי מולקולת ה-RNA שביחד עם חלבונים מרכיבים את מבנה הריבוזום. הם מהווים את רוב מולקולות ה-RNA בתא, כ-90%.
4. Small RNAs- מולקולות קטנות שבין תפקידיהן בקרה על יציבות mRNA או על יכולת mRNA לעבור תרגום.

Question 3

מונחים

Answer 3

Sense – זהו האזור על גדיל ה-DNA בעל המידע שיקודד ל-RNA, ויהיה זהה לו (מלבד U, T).
Antisense – זהו האזור על גדיל המשלים, כלומר זהו למעשה ה-template של ה-RNA.

Promotor region - זהו האזור על ה-DNA, על הגן, אליו יודע להיקשר ה-RNA polymerase, ומשם למעשה מתחיל שעתוק ה-RNA. אזור זה גם מכיל את ה-RBS, Ribosome Binding Site, שאליו נקשר בהמשך הריבוזום.
5’ UTR - Untranslated Regions - זהו האזור על מולקולת ה-RNA שאינה תתורגם.
ORF - Open Reading Frame - מסגרת הקריאה של ה-RNA, מתחילה בקודון AUG אשר מקודדת לחומצה האמינית מתיונין.
3’ UTR - Untranslated Regions - זהו האזור על מולקולת ה-RNA שאינה תתורגם.

Question 4

ארבעת סוגי ה-RNA Polymerase:

Answer 4

RNA Polymerase I
משעתק מולקולות rRNA המרכיבות את הריבוזום.
RNA Polymerase II
משעתק מולקולות mRNA המתורגמות לחלבון.
RNA Polymerase III
משעתק מולקולות tRNA המשתתפות בתהליך התרגום.
RNA Polymerase VI
משעתק מולקולות siRNA ומצוי רק בצמחים.

Question 5

שלבי שעתוק

Answer 5

מנגנון השעתוק
את מנגנון השעתוק ניתן לחלק גם כן לשלושה שלבים, המבוקרים כל אחד בצורה אחרת:
1) Initiation – אתחול – תהליך שגורם לתחילת התהליך של השעתוק.
2) Elongation – הארכה – הארכת שרשרת ה-RNA.
3) Termination – סיום התהליך.

Question 6

Basal Transcription Machinery:

Answer 6

מנגנון השעתוק הבסיסי, מורכב לא רק מ-RNA Polymerase II, אלא גם מאוסף של חלבונים. הוא כולל ליבה קטליטית אחת או יותר של ה-RNA Polymerase II, שהיא למעשה האחראית על סנתוזו של ה-RNA, אך היא אינה יודעת לזהות אתPromotor , ולכן ישנם גם החלבונים הנוספים שתפקידם הוא בזיהוי ה-Promotor, והבאתו של RNA Polymerase II אליו.

כאמור, ה- Promotorזהו האזור ב-DNA אליו מגיע RNA Polymerase II, אך ליתר דיוק, המקום בו ינחת ה-RNA Polymerase II, נקרא TATA box (השכיח ביותר אך לא היחידי). בסיסי ה-TATA box מצויים באזור ה -40, כלומר במרחק של 40 בסיסים לפני הבסיס הראשון שישועתק. בנוסף חשוב להבין כי ישנם גם פקטורי TATA המצויים גם לאחר הבסיס הראשון שישועתק, מעין שלטי בקרה של ה-Promotor.

בנוסף נאמר כי RNA Polymerase II אינו יודע לזהות בעצמו את ה-Promotor, ולכן הוא נעזר בחלבונים נוספים אשר מתווכים בינו לבין ה-Promotor. גיוסם של חלבונים אלו מתבצע על בסיס היררכיה קבועה, כלומר סדר קשירתם ופעולתם מוכתב מראש. ראשית מגיע קומפלקס בשם TF2D, בעל פאקטור חלבוני TBP, הנקשר אל אזור ה-TATA. אחריו מגיע הקומפלקס TF2B ונקשר גם הוא, וכך הלאה מגיעים עוד חלבונים נוספים, עד שלבסוף מגיע RNA Polymerase II ונקשר גם הוא.

חשוב להבין כי גם לאחר היקשרותו של ה-RNA Polymerase II, הוא אינו מתחיל בעבודת השיעתוק. השלב האחרון הוא כל מיני מנגנוני בקרה שמוודאים כי הוא אכן ממקום כמו שצריך, ולאחר הווידוא מתבצע זרחון, שלאחריו מתחיל תהליך הסנתוז של ה-RNA.

Question 7

אזורי הבקרה ב-Promotor:

Answer 7

אזורי הבקרה ב-Promotor:
o חשוב להבין כי אזור ה-TATA box הוא אומנם חשוב מאוד, ולכן שמו הוא Core promoter, אזור זה כולל בתוכו את תחילת נקודת השעתוק, והוא מתפרס על השטח מ-(40-) עד-(40+). בנוסף להיותו נקודת קשירה למנגנון השעתוק הבסיסי, לאזור זה תפקידים בקרתיים חשובים, ולכן שינויים במבנה ה-promotor ישפיעו על ביטוי הגן.
o במעלה הזרם ממנו נמצא ה- Proximal promotor. אזור זה מסייע בקשירת גורמי שעתוק שונים וע”י כך מהווה גורם בקרה. אזור זה בד”כ מגיע עד (200-).
o בהמשך מעלה הזרם נמצאים אלמנטיי בקרה נוספים הנקראים Enhancers, והם אלו
המשפיעים על קצב השיעתוק, הם אחראיים על האצה או האטה של הקצב. הם יכולים
להימצא במרחק של אלפי בסיסים גם לפני הגן וגם אחרי הגן.

Question 8

Regulatory machinery

Answer 8

Regulatory machinery:
אלו הם למעשה המנגנונים המשפיעים על המנגנון הבסיסי. כלומר, על ביטוי גנים מסוימים במקומות מסוימים וחוסר ביטויים במקומות אחרים.