מולקולרית - פרק 6 Flashcards
מה ההבדל בין
T ל-U
מתיל.
T has a methyl.
מהו
Balbiani Ring mRNA?
ולמה הוא משמש?
מדובר במולקולת מרנא גדולה במיוחד הנפוצה בחרקים.
בזכות גודלה ניתן לצפות בה בקלות במיקרוסקופ אלקטרונים.
למשל כשהיא עוברת דרך ה NPC
מולקולות snoRNA
היכן הן פועלות? מה תפקידן? מי מסנתז אותן וממה?
הן פועלות בגרעינון לעיבוד של רנא ריבוזומלי.
מסונתזות עי פולימראז 2 מאינטרונים.
מה אורכה של מולקולת
tRNA?
כ-80 בסיסים.
באיזה קצב עובד הריבוזום היוקריוטי?
ובאיזה החיידקי?
מוסיף שתי ח.א בשנייה. מדהים!
של חיידק אפילו יותר מהיר, 20 ח.א בשנייה!!!
מה תפקידו של פקטור האלונגציה
EF-Tu?
זהו פקטור פרוקריוטי, תפקידו להביא את tRNA אל הריבוזום. בנוסף, הוא מגביר את הדיוק בתרגום, ומדובר בחלבון בעל אתר להידרוליזת GTP כאשר הוא משחרר פוספט הוא מתנתק בתצורה נושאת GDP.
מה התפקיד העיקרי של חלבוני הריבוזום?
לייצב את הרנא הריבוזומלי,
מהווים את ליבת הריבוזום
עוזרים למולקולות הרנא הריבוזומלי להאסף ליצירת ריבוזום
איזו אנטיביוטיקה היא אנאלוג למולקולת
tRNA
קשורה לח.א?
פורומיצין
זו דוגמה ל
molecular mimicry.
והיא מונעת סינתזת חלבונים ביוקריוטים ובפרו’
איזו אנטיביוטיקה משפיעה רק על ריבוזומים בציטוזול? של יוקריוטים?
ציקלוהקסמיד.
זה בניגוד לכרלורמפניקול שמשפיעה רק על ריבוזומים במיטוכונדיה ובכלורופלסט של פרוקריוטים.
מה שמשקף את המוצא החיידקי שלה.
מה ניתן לומר על ארגון הגנים בגנום?
o הגנום של מרבית האורגניזמים מסודר באופן כאוטי ולא מאורגן, עובדה המשקפת את הרנדומאליות שבתהליך האבולוציה.
למשל, קומפלקס חלבוני אחד יכול להכיל גנים על כרומוזומים שונים.
אילו מחלות גנטיות, למשל, בכרומוזום איקס?
A המופיליה
עיוורון צבעים
incongenita pigmenti
Abcd1 מוטציה בגן
במה שונה רנא מדנא?
מה ההבדל המולקולרי ביניהם
- מכיל ריבונוקלאוטיד ולא דאוקסינוקלאוטיד
- מכיל את הבסיס אורצין במקום טימידין
רנא מכיל הידרוקסיל על פחמן 2 בעוד שדנא רק מימן.
מדוע לרנא יש יכולת קטליטית ולדנא לא?
משום שרנא הוא חד גדילי וזה מאפשר לו להתקפל למבנים תלת ממדיים שיכולים להפוך למעין כיסים קטליטיים ולזרז ריאקציות.
הרנא שנוצר בשעתוק זהה למי וקומפלמנטרי למי?
זהה לגדיל המשלים, וקומפלמנטרי לגדיל התבנית
אילו קשרי מימן ימצאו במבנה התלת ממדי של רנא?
קונבציונליים - בין בסיסים
ולא קונבציונליים - אלו המעניקים לו את המבנה המיוחד.
מנין מגיעה האנרגיה ליצירת הקשר הפוספודיאסטרי בין שני בסיסי רנא בשכפול?
שבירת הקשר הפוספואנהידרידי בין פוספאט אלפא לפוספאט בטא של הנוקלאוטיד מספק את האנרגיה הנדרשת לסינתזת הקשר הפוספודיאסטרי
מהם ההבדלים בין שעתוק לשכפול
מה משותף בין רנא פולימראז לדנא פולימראז?
פריימר - לא מצריך פריימר
פרוססיביות - לרנא פולימראז פרוססיביות מוחלטת.
לא הרבה משותף והם לא חולקים מקור אבולוציוני משותף. לשניהם יש מגנזיום באתר הפעיל.
מהי יחידת שעתוק?
Transcription unit?
אזור בדנא שעובר שעתוק למולקולת רנא אחת.
ביוקריוטים לרוב כל גן משועתק בנפרד, אבל אצל חיידקים זה פוליציסטרוני.
snRNA?
small nuclear RNA -
מסייע במגוון תהליכים בגרעין, כולל שחבור
snoRNA
small nucleolar RNA -
עיבוד ומודיפיקציה כימית של
rRNA
miRNA
בקרת ביטוי גנים עי חסימת תרגום של
mRNA
מסוימים ושליחתם לפירוק
siRNA
small interfering RNA -
כיבוי של ביטוי גנים עי שליחת מולקולת ה-מרנא לפירוק ויצירת כרומטין דחוס
piRNA
Piwi interacting RNAs - bind to piwi proteins
ומגנים מפני טרנספוזונים.
lncRNA
רגולציה לתהליכים תאיים רבים
מולקולת פיגום
אינאקטיבציה של X
מה המבנה של רנא פולימראז החיידקי?
מחולק לאנזים ליבה שמורכב מכמה תתי יחידות.
בנוסף, נקשרת אליו יחידה נוספת, סיגמה, ואז הוא מכונה הולואנזים.
סה”כ מכיל 5 תתי יחידות
מהו
abortive initiation
בהקשר של רנא פולימראז
אלו הניסיונות הכושלים להתחיל בשעתוק, בהם הפולימראז מושך אליו את הדנא ולא מתקדם עליו, נקרא
scrunching.
זה מפעיל לחץ על הרנא וגורם לו להתנתק והפולימראז מתחיל מחדש.
למה משמש פקטור סיגמה?
מתי היא מתנתקת?
מתי הפולימראז קושר אותה?
קישור לפרומוטור.
היא מתנתקת כאשר הפולימראז משתחרר מהפרומטור ומתחיל באלונגציה (promotor clearance).
יחידת סיגמה נקשרת לפולימראז להרכבת ההולואנזים לפני שהוא נקשר לדנא
מהו רצף הטרמינטור בחיידקים?
מכיל ריבוי של A-T
ויוצר מבנה של סיכת ראש.
הוא וריאבלי ופחות חשוב הרצף, העיקר שייצר מבנה של
Hairpin
מהי תופעת ה-
Scrunching?
עשרת הנוקלאוטידים הראשונים מסונתזים בצורה זו, בה הפולימראז נשאר על גבי הפרומוטר ומושך את הדנ”א אל האתר הפעיל ובכך בעצם מגדיל את בועת השעתוק.
המתח/סטרס שנוצר על גבי הקומפלקס לעיתים גורם למולקולת הרנא להתנתק והפולימראז יתחיל לסנתז מחדש – מחזורים כאלו של התחלה וסיום כשהפולימראז עומד במקומו מכונים Abortive Cycles או Abortive initiations.
מהו קצב השעתוק בחיידקים?
כ-50 נוקל’ בשנייה
רצפי פרומוטור בחיידקים:
- אסימטריים, וכך מבטיחים שהקישור של הפולימראז יכול להתבצע רק בכיוון אחד.
- מכילים רצפי קונצנזוס המזוהים עי יחידה סיגמה
- יכולים להשפיע על עוצמת הקישור של פולימראז וכך על רמת ביטוי הגן
מה מסתנתז פולימראז 2?
mRNA, snoRNA, miRNA, siRNA, lncRNA, snRNA
מה מסתנתז פולימראז 1?
5.8S, 18S, 28S of rRNA
מה מסתנתז פולימראז 3?
5S rRNA, snRNA, other small RNAs, tRNA
איזה פולימאז מסנתז
tRNA?
רנא פולימראז 3
פקטור השעתוק הכללי
TFIID:
מכיל את תת היחידה TBP
בנוסף מכיל יחידות TAF
נקשר לפרומוטור
ויוצר מעין קינק שמסמן את נק’ תחילת השעתוק ומושך אחרים
תת היחידה TBP
TATA box binding protain
חלבון מונומרי הקושר את הטאטא בוקס.
בעל סימטריה דו צדדית הנקשר לרצף ה טאטא דרך התעלה הקטנה ולא דרך התעלה הגדולה כפי שעושים חלבונים מזהי רצף בדרך כלל
פקטור השעתוק הכללי
TFIIB:
מזהה רצף
BRE
הגדרה של אקסונים
רצפים המקודדים בדנא, עוברים שעתוק ומופיעים במולקולת המרנא הבוגרת.
הגדרה של אינטרונים
רצפים המקודדים בדנא, עוברים שעתוק ואינם מופיעים במולקולת המרנא הבוגרת.
שחבור
תהליך הרחקת אינטרונים ממולקות ה
pre-mRNA
שחבור חליפי
שימוש באקסונים אלטרנטיביים או בשיטות שונות ליצירת מגוון מולקולות מרנא מאותו
pre-mRNA
מה מסמן pre-mRNA
את מולקולת המרנא הלא סופית.
מולקולה תקרא מרנא רק אחרי עיבוד קצה 5, קצה 3 ושחבור.
שחבור
כל אירוע שחבור מסיר אינטרון אחד
באמצעות שתי ריאקציות העברות פוספוריל עוקבות של טרנסאסטריפיקציה,
הסרה של האינטרון כטבעת לריאט
מה בכל זאת תורמים האינטרונים, למה האבולוציה לא נפטרה מהם?
ככל הנראה יש להם תפקיד ביצירת מגוון של חלבונים.
מאפשרים קומבינציות חדשות.
שחבור אלטרנטיבי,
מה הדוגמה?
הדוגמה היא אלפא-טרופומיוזין ששחבורו מייצר גם חלבונים אחרים
למשל גרסאות שונות בשריר חלק ובשריר שלד.
רצף הנוקלאוטידים מסמן איפה צריך להתרחש שחבור
צריך לזהות שלושה חלקים ממולקולת הפרה-מרנא: אתר שחבור 5 - מכיל GU אתר שחבור 3 - מכיל AG branch point - מכיל אדנוזין חשוב! לכל אחד מהאתרים האלו יש רצף קונצנזוס פרט למצוינים לעיל שהם אינווריאנטיים
שחבור - הספלייסוזום
5 מולקולות של snRNA: U1, U2, U4, U5, U6 snRNP מתרכבים יחד ליצירת חלקיק, שמכיל גם חלבונים מייצרות את ליבת הספלייסוזום זיהוי שלושת הרצפים הדרושים לשחבור נעשה דרך התאמה קומפלמנטרית בין snRNA לבין רצף הקונצנזוס
ATP מנצל אנרגיית
עמ להגביר את הדיוק
במבחנה הם מתקיימים בנפרד ונאספים כשיש צורך
בגוף ככל הנראה מתקיימים כ-preexisting
מנגנון השחבור
האדנוזין בנק’ ההסתעפות עושה התקפה נוקלאופילית על שחבור 5 - טרנסאסטריפיקציה ראשונה
לאחר שנוצרה לולאה, האקסון במעלה הזרם תוקף את שחבור 3
מנגנון הפעולה של הספלייסוזופ
U1 תחילה
מתחבר לאתר 5
מתיישבים על האדנוזיןBBP, U2AF U2 מחליף אותם אליו מצטרפים חלבונים אז מצטרפת השלישייה של 4,5,6 כולם נפגשים יחדיו ונוצרת לולאה
מולקולות הרנא הן הקטליטיות ולא החלבונים.
הקומפלקס נשאר דבוק ללואה ועמ לשחררו דרושת הידרוליזת
ATP
על מה מסתמכת ריאקציית הספלייסוזום?
אינטראקציות קומפלמנטריות בין רכיבי הרנא של ה
snRNA
ובין המרנא, וגם
ATP
שמשמש לשבירת אינטרקציות רנא-רנא
ויצירת חדשות במקומן.
כל הניתוק וחיבור מחדש של הפקטורים מאפשר לבדוק שוב ושוב בטרם יתבצע חיתוך
For example U1 is replaced by U6 allows to check and recheck the spilicing signals
לכן נאמר שבגדול זה משמש להגברת הדיוק.
EJC מהו?
מתיישב על צומת בין שני האקסונים, איפה שבוצע שחבור, ומסמן אותה.
טעויות שחבור נמנעות כבר בשעתוק
עי צימוד בין שחבור לבין שעתוק - רכיבי שחבור רוכבים על זנב המרנא, מונע דילוג על אקסון
שיטת הגדרת האקסון - מסתמכת על העובדה שאקסונים הם בני בערך 150 בסיסים ואז חלבוני
SR - עשירים בסרין וארגינין
מתיישבים על רצפים שמורים באקסונים ומסמנים אותם
SR חלבוני
עשירים בסרין וארגינין pre-mRNA נקשרים ל מתיישבים על רצפים שמורים באקסונים ומסמנים אותם מגייסים את U1, U6 מזהים את האתרים ונקשרים באמצעות ESE - exon splicing enhancers
ישנה וריאביליות באורכי האקסונים והאינטרונים בין אורגניזמים שונים
אבל, יש יותר וריאביליות באינטרונים מאשר באקסונים.
דהה…
The exon definition
hypothesis
According to this idea, SR proteins bind to each exon sequence in the pre-mRNA and thereby help to guide the snRNPs to the proper intron/ exon boundaries. This demarcation of exons by the SR proteins occurs co-transcriptionally, beginning at the CBC (cap-binding complex) at the 5ʹ end. It has been proposed that a group of proteins known as the heterogeneous nuclear ribonucleoproteins (hnRNPs) may preferentially associate with intron sequences, further helping the spliceosome distinguish introns from exons.
The exon definition
hypothesis
According to this idea, SR proteins bind to each exon sequence in the pre-mRNA and thereby help to guide the snRNPs to the proper intron/ exon boundaries. This demarcation of exons by the SR proteins occurs co-transcriptionally, beginning at the CBC (cap-binding complex) at the 5ʹ end. It has been proposed that a group of proteins known as the heterogeneous nuclear ribonucleoproteins (hnRNPs) may preferentially associate with intron sequences, further helping the spliceosome distinguish introns from exons.
hnRNPs
מסייעים להבחין בין אינטרונים לאקסונים
השפעת מבנה הכרומטין על השחבור
משמשים כמעין באמפרים בכביש,
מכריחים את הפולימראז להוריד את מהירות השעתוק ומאפשרים יתרת זהירות.
וגם, מודיפיקציות היסטונים מסויימות מגייסות את מרכיבי הספלייסוזום
RNA Splicing Shows Remarkable Plasticity
בהשוואה לתהליכים אחרים בשכפול ושעתוק, השחבור מראה גמישות.
למשל, מוטציה באתר שחבור לא תמנע לחלוטין שחבור. אלא, בהרבה מקרים יתרחש שחבור חליפי שייתן חלבון אחר
מנגנון השחבור התפתח כך שתבחר אופציית השחבור הזמינה הטובה ביותר.
מחלות שקשורות לשחבור לא תקין:
תלסמיה, ציסטיק פיבורזיס, דמנציה, פרקינסון, רטיניטיס פיגמנטוזה, אטרופיה ספינלית, מיוטוניק דיסטרופיה, היזדקנות מוקדמת וסרטן.
משוער שכ-10% מהתסמונות הגנטיות קשורות לשחבור “עקר” של הגן המוטנטי.
ביתא תלסמיה
נגרמת עי מוטציה באתר שחבור בגן ביתא גלובין
תמונה בעמ’ 324
Spliceosome-Catalyzed RNA Splicing Probably Evolved from
Self-splicing Mechanisms
הספלייסוזום מזורז רנא ככל הנראה התפתח ממנגנון
Self-splicing
ישנם אורגנימזים בהם יכול להתרחש שחבור ללא חלבונים כלל, רק עם רנא.
ככל הנראה מדובר בשארית של עולם קדום של קטליזת רנא
ככל הנראה זה התפתח מהיכול הקדומה של רנא
to self-splice!!
הרנא מתקפל למבנה תלת ממדי שמביא את שני הקצוות קרוב ומזרז ריאקציה של טרנסאסטריפיקציה
עיבוד קצה 3 של מולקולת מרנא
מיקום קצה 3 נקבע לפי הרצף שמהווה רצף קישור לחלבוני עיבוד. נקשרים שני חלבונים: CstF - cleavage stimulating factor CPSF - cleavage and polyadenliation specifity אז הרנא נחתך מהפולימראז וחלבון PAP מוסיף כ-200 אדנוזיניםת ללא תבנית - לפיכך זנב הפולי לא מקודד בגנום!! PAB אז נקשרים
הפולימראז ממשיך לשעתק אחרי שהמרנא נחתך, אבל בגלל שזה לא מכיל כובע 5 זה נאכל ישר עי נוקלאזות.
ייצוא סלקטיבי של מרנא מהגרעין
התא מבחין בין פסולת מרנא לבין לא באמצעות:
5 אמצעים
התא מבחין בין פסולת מרנא לבין לא באמצעות: CBC - cup binding protein PAB EJC העדר חלבונים הקשורים לעיבוד hnRNPs
ייצוא סלקטיבי של מרנא מהגרעין
התא מבחין בין פסולת מרנא לבין לא באמצעות: 5 דרכים
התא מבחין בין פסולת מרנא לבין לא באמצעות: CBC - cup binding protein PAB EJC העדר חלבונים הקשורים לעיבוד hnRNPs
Exosome מהו
קומפלקס חלבוני גדול בגרעין,
עשיר בנוקלאזות המפרקות את פסולת הרנא
בגרעין משתתף בעיבור רנא
בציטוזול מבקר זמן חיים של מרנא
יציאה של מולקולת מרנא מהגרעין
דרך ה NPC
באמצעות אקספורטין מיוחד המוסף על אתר הביקוע של קצה 3, לפני הפוליאדנילציה
המרנא מקופל ודחוס לפני שהוא יוצא, הקיפול קצת נפתח במעבר דרך NPC
יציאה של מולקולת מרנא מהגרעין
דרך ה NPC
באמצעות אקספורטין מיוחד המוסף על אתר הביקוע של קצה 3, לפני הפוליאדנילציה
המרנא מקופל ודחוס לפני שהוא יוצא, הקיפול קצת נפתח במעבר דרך NPC
מתרחשת תוך עשרות מילישניות בודדות מהרגע שהתחילה האינטראקציה עם NPC
5CAP ראשון עובר ה
שלושה רצפים מסמנים את סוף התרגום, מהם?
AAUAAA
CA
G and U rich sequence
CstF
קומפלקס רב יחידות הרוכב על זנב ה
CTD
ומזהה רצף עשיר ב
GU
CPSF
קומפלקס רב יחידות הרוכב על זנב ה
CTD
ומזהה רצף
AAUAAA
נקודות לתשומת לב אודות סיום שעתוק
רוכבים על זנב הפולימראז CstF, CPSF
PAP ואילו הוא לא
CSTF משתחרר אחרי שהמרנא נחתך
PAPת CPSF נשארים עד שזנב הפולי הושלם
היסוטונים לא עוברים פוליאדנליציה!!
רנא פולימראז 1
מוקדש לייצור רנא ריבוזומלי.
אין לו זנב
טרמינלי-C
כך שהתוצרים שלו לא מקבלים פולי איי וכובע
rRNA
כ-80% מהרנא בתאים מתחלקים
מסונתז עי פולימראז 1
כדי לייצר הרבה ררנא התא מכיל עותקים רבים של הגנים, בערך 200 רק בגנום ההפלואידי
כל ריבוזום יוקריוטי מכיל 4 סוגי של ררנא
היחידות 28,5.8, 18 מיוצרות מפרוקורסר אחד ארוך בן 13,00 בסיסים שעובר חיתוך ועיבוד
שלושתן מיוצרות עי פולימראז 1 בגרעינון.
יחידה 5 משעותקת עי פולימראז 3 במיקום אחר בגרעין, ולא מצריכה עיבוד או חיתוך
כל ריבוזום יוקריוטי מכיל 4 סוגי של ררנא
היחידות 28,5.8, 18 מיוצרות מפרוקורסר אחד ארוך בן 13,00 בסיסים שעובר חיתוך ועיבוד:
100 מתילציות על פחמן שתיים
100 איזומרציות של יורידין לפסאודו-יורידין
שלושתן מיוצרות עי פולימראז 1 בגרעינון.
יחידה 5 משעותקת עי פולימראז 3 במיקום אחר בגרעין, ולא מצריכה עיבוד או חיתוך
עיבוד של rRNA
snoRNP המודיפיקציות מבוצעות עי חלקיקי
המכילים רנא מכווין אליו מחוברים האנזימים החלבוניים.
חלק מחלקיקי ….
מקודדים על גבי אינטרונים
