הרצאה 7 עד עמוד 110 ניסיוני

Question 1

מה אחת הסיבות בגללן אפשר לומר שהדוגמה המרכזית לפיה מה שחשוב בדנא הוא החלבון שהוא יוצר אינה נכונה?

Answer 1

שגם למולקולות רנא שלא מקודדות לחלבון יש תפקידים רבים שיכולים להיות דומים לתפקידים של חלבונים.

Question 2

פרט את הסכמה הכללית של בקרת הביטוי הגנטי

Answer 2

שעתוק בגרעין לתוצר ראשוני, עיבוד התוצר בגרעין, בקרה על הוצאת התוצר מהגרעין, משם או שיתורגם או שלא, מי שמתורגם עובר מודיפיקציות ולבסוף חיסול הרנא.

Question 3

יש דבר מיוחד במנגנון הבקרה על השעתוק, והוא נוגע לדרך שבה השלבים מתקשרים זה עם זה. מה מיוחד?

Answer 3

פקטורי בקרה משלב מסויים ישתתפו גם בבקרה בשלבים אחרים, וכך בעצם שלבי הבקרה מתקשרים זה עם זה. החלוקה לשלבים היא מלאכותית, התהליך הוא יותר מעגלי ומדובר בעצם במנגנון אחד רציף, בלי שלבים.

Question 4

מה משמעות המושג

machinery?

Answer 4

מכונות מולקולריות שיודעות לבצע עבודה אחת, והן יבצעו אותה לא משנה מה, בצורה לא ספציפית.

Question 5

מה משמעות המושג

transcription factor?

Answer 5

פקטורי שעתוק, מורים לרנא פולימרז איזה חלק בדנא לשעתק

Question 6

מה משמעות המושג

translation factors?

Answer 6

פקטורי תרגום, נמצאים בריבוזום וקובעים איזה מולקולות רנא הריבוזום יתרגם ואיזה לא

Question 7

מה משמעות המושג

Decay factors?

Answer 7

פקטורי פירוק, קובעים איזה מולקולות רנא יתפרקו

Question 8

האם ייתכן פקטור בקרה מסוג מסויים שישמש גם כפקטור מסוג אחר?

Answer 8

כן, ישנם פקטורים שאחראים לכמה סוגים שונים של בקרה. למשל פקטור שעתוק שגם אחראי לפרק רנא.

Question 9

ידוע לשלפקטורי הבקרה יש יכולת להשתתף בכל שלבי הבקרה. כיצד דבר זה מסייע?

Answer 9

זה מאפשר תקשורת בין השלבים השונים. כך הבקרה מתנהלת על פי מה שקורה בכל האיזורים בהם משתתפים פקטורי הבקרה ולא רק לפי החלטה באיזור אחד ובשלב אחד

Question 10

במהלך שכפול דנא איך יקרא הבסיס הראשון שמשועתק? איך יקרא הבסיס ששאחריו? האם כיוון השעתוק הוא

upstream

או

downstream?

איך יקרא הבסיס הראשון בכיוון ההפוך לשעתוק? איך יקרא זה שאחריו?

Answer 10

הבסיס הראשון יקרא +1 זה שאחריו +2 וכ’ו. כיוון השעתוק הוא דאונסטרים והכיוון ההפוך הוא אפסטרים. מתחיל ממינוס 1 ממשיך למינוס 2 וכ’ו

Question 11

מה כיוון הסנתוז של הרנא? 5 ל3 או 3 ל5?

Answer 11

5 ל3, כלומר הוא ישכפל את הגדיל של הדנא שהולך מ3 ל5

Question 12

מהו האתר הפעיל של הרנא פולימרז? מה תפקיד האתר הפעיל?

Answer 12

מתכת – מגנזיום או מנגן. תפקידם ליצור את הקשר הפוספודיאסטרי בין הבסיסים

Question 13

מכמה תתי יחידות בנוי הרנא פולימרז בפרוקריוטים? בארכיאה? באאוקריוטים? איזו יחידה נוספת מצטרפת לאינזים (בפרוקריוטים)?

Answer 13

בפרוקריוטים – 5 תתי יחידות + תת יחידה סיגמא

בארכיאה ובאאוקריוטים – 12 תתי יחידות

Question 14

מה הדימיון ומה השוני בין רנא פולימרז של פרוקריוטים לרנא פולימרז של אאוקריוטים?

Answer 14

השוני הוא שרצף החומצות האמיניות מאוד שונה. הדימיון הוא במבנה המרחבי הסופי של החלבון.

Question 15

כמה מהרנא פולימרז פעיל במצב רגיל בפרוקריוטים?

Answer 15

50%. כדי שתהיה לו אפשרות להתמודד עם מצבים מיוחדים ולהפעיל את השאר.

Question 16

מהי יחידת הסיגמא ברנא פולימרז בפרוקריוטים? מה תפקידה? מתי היא מתנתקת?

Answer 16

הסיגמא היא לא חלק אינטגרלי מהרנא פולימרז. היא פקטור שעתוק שתפקידו לקשר את הדנא לרנא פולימרז במקום הנכון, בנקודה שממנה יש להתחיל לשעתק. היחידה מתנתקת לאחר תחילת השעתוק, כי משם הרנא פולימרז יכול להמשיך לבד.

Question 17

תאר את המודל לשלבי השעתוק בפרוקריוטים כפי שהוא מוכר כיום.

Answer 17

1. התחלה: הגדיל הכפול של הדנא נקשר ליחידת סגמא 3, שהוא האיזור שהאחראי על הספציפיות של הרנא פולימרז ויוצר קומפלקס שנקרא פרומוטור קומפלקס.
2. הפתחות הדנא: הדנא נפתח באופן טבעי במקומות עם רצפי איי וטי מכיוון שהם יוצרים פחות קשרי מימן מסי וג’י. כאשר הפתיחות הספונטניות הללו קורות, הדנא נסגר בחזרה באופן טבעי, מכיוון ששני הגדילים צמודים זה לזה. אם הדנא היה קצר יותר הוא אכן היה נפתח לגמרי. יחידות הסגמא מכילות שלוש חומצות אמיניות ארומטיות שמסוגלות להקשר לבסיסי הדנא בקשרים חזקים ולא קוולנטים, ובכך הן יכולות להחזיק את הדנא בנקודות ההפתחות הספונטניות שלו ולהכניס את הגדיל המתאים לרנא פולימרז לתחילת סינתזה באמצעות חומצות אמיניות חיוביות כמו ליזין וארגנין שנמצאות על הסגמא או על הרנא פולימרז עצמו. לסגמא יש העדפה להקשר לשתי נקודות ליד הגן. האחת 10

upstream

לנקודת השעתוק, רצף שעשיר באיי וטי ומכונה

tata box

והשניה 35

upstream

לנקודת השעתוק. גם נקודה זו עשירה באיי וטי. שם הקשר הכימי הוא

stacking interactions.

3. סינתזה: אל הרנא פולימרז נכנסים ריבונוקלאוטידים בצורה אקראית, ורק בסיס שיתאים לדנא ישאר מספיק זמן כדי שהיחידה הפעילה – המגנזיום תוכל לקשר אותו לבסיס הקודם ובכך להאריך את הגדיל. בכל פעם שבסיס חדש נקשר יש מנגנון שמזיז את הדנא קדימה להמשך שעתוק.
4. הפלה: לאחר 5-9 בסיסים יחידת הסגמא שולחת מעין לשון שמטרתה להקשות על המשך השעתוק. אם השעתוק התבצע בצורה תקינה, ונכנסו רק בסיסים מתאימים והדנא נקשר לרנא פולימרז כמו שצריך, הבסיסים ידחקו את הלשון, ויחידת הסגמא תתלש בעקבות שינוי קונפורמציה. לאחר מכן ימשיך השעתוק. אולם, אם הייתה בעיה בשעתוק, הלשון לא תאפשר את המשך השעתוק והרנא יפרד מהדנא.

Question 18

מהם האיזורים הקריטיים אליהם נקשרת יחידת הסגמא של הרנא פולימרז על מנת להתחיל שעתוק?

Answer 18

איזורים מינוס 10 ומינוס 35 (אפסטרים). אלו איזורים עשירים באיי וטי, ולכן הקישור בהם חלש, דבר שמקל על עבודת הרנא פולימרז.

Question 19

מהו סיגמא מסוג סיגמא 70?

Answer 19

מזהה את הטאטא בוקס. קיים בעיקר כשחיי האי קולי מצויינים, כמו בחיי מעבדה

Question 20

מהו סיגמא מסוג סיגמא 32?

Answer 20

מתבטא במצבי עקת חום. כמו הסיגמא 70 גם הוא נקשר לאיזורים מינוס 35 ומינוס 10, אבל לא לטאטא בוקס

Question 21

מהו סיגמא מסוג סיגמא 28?

Answer 21

מבוטא בביטוי גנים שאחראים על איתור מקורות מזון

Question 22

מהו סיגמא מסוג סיגמא 38?

Answer 22

מתבטא במצבי רעב

Question 23

מהו סיגמא מסוג סיגמא 54?

Answer 23

מתבטא במצבי

Nitrogen metabolism

Question 24

כידוע לתא חידק יש מספר סוגי סיגמאות שונים אפשריים לרנא פולימרז שלו. מה השימוש שלהם?

Answer 24

הם בעצם מקנים את הספציפיות. סיגמאות שונות יקשרו לביטוי של גנים אחרים. כשהתא ירגיש צורך בביטוי גן מסויים, יהיו יותר מהסיגמא הרלוונטית לביטוי הגן הזה לעומת אחרים.

Question 25

מהו אופרון?

Answer 25

מסגרת קריאה שכוללת בתוכה מספר מסגרות קריאה אחת אחרי השניה, שמופעלות על ידי פרומוטר אחד ומתורגמות לרנא אחד. כלומר, קידוד למספר חלבונים שונים בזה אחר זה. קיים בעיקר בפרוקריוטים

Question 26

מהו אופרון הלקטוז? כמה גנים הוא מכיל? מה הפונקציות של החלבונים שיוצאים ממנו?

Answer 26

אופרון הלקטוז הוא אופרון המכיל שלושה גנים, שמטרתם הוא פירוק ושינוע הלקטוז בפרוקריוטים

Question 27

מהו היתרון העיקרי של אופרון? (על פני פיזור הגנים במקומות שונים בדנא?)

Answer 27

היתרון העיקרי הוא במיקום. אם כמה חלבונים צריכים לעבוד כקומפלקס מאוד נוח שהקידודים שלהם יהיו סמוכים זה לזה בדנא, ככה שכשהריבוזום מתרגם אותם יהיה אפשר מיד לחברם לקומפלקס. אם החלבונים היו נוצרים במקום שונה בתא, היה יותר קשה לקרב ביניהם וליצור את הקומפלקס הדרוש. הקרבה מאפשרת גם בקרה ותקשורת נוחים יותר.

Question 28

איך נקרא האתר אליו נקשר חלבון דכאן (רפרסור) על גבי הדנא?

Answer 28

אופרטור

Question 29

כיצד רפרסור מעכב שעתוק של גן?

Answer 29

כאשר רפרסור נקשר לאופרייטור (המקום המיועד לו) הוא חוסם חלק מאתר הקישור של הרנא פולימרז, או שאם השעתוק כבר החל, הוא לא יוכל להמשיך אותו.

Question 30

באופן כללי, איך פועל המנגנון של אופרון הלקטוז? מה עושה החלבון הדכאן? מתי הוא עוזב?

Answer 30

באופן כללי אפשר לומר שיש אופרון לקטוז שנוצר כל הזמן בצורה מעטה. כאשר נכנס לקטוז לתא, האנזים שמפרק את הלקטוז יוצר תוצרי לוואי שיכולים להקשר לדכאן ובעזרת שינוי קונפורמציה לשחרר אותו מהדנא. כך מתאפשרת יצירה של האנזים.

Question 31

מה מיוחד ברצף האופרייטור של אופרון הלקטוז? מה הייחודיות הזו נותנת?

Answer 31

מיד לאחר הרצף, מופיע הרצף המשלים שלו. כלומר, בגדיל השני של הדנא מופיע אותו הרצף. דבר זה מאפשר כניסה של שני מונומרים של החלבון הדכאן בצורה קרובה זה לזה, כך שבעצם הם יוצרים דימר, שהוא יותר יציב ממונומר אחד שהיה נכנס.

Question 32

תאר את מנגנון הפעולה של הקאמפ-קאם באופרון הלקטוז

Answer 32

כאשר קאפ נקשר לפרומוטור בדנא, הוא מאפשר לרנא פולימרז להשאר ליותר זמן על הדנא, מה ששמגדיל את האפשרות שיתחיל השעתוק. אם אין קאפ על הפרומוטר, הרנא פולימרז ישתחרר במהירות לאחר שניסה להקשר לדנא. הקאפ יקשר לדנא, רק אם קשור אליו הקאמפ והקאמפ יהיה קיים בנוכחות גבוהה רק כאשר חסר גלוקוז. כלומר על מנת שהמנגנון יעבוד, צריך שיהיה ריכוז נמוך של גלוקוז, מה שיגדיל את ריכוז הקאמפ, מה שיאפשר לקומפלקס קאמפ-קאפ להקשר לדנא, מה שיאפשר לרנא פולימרז להקשר אליו ויוכל להתחיל השעתוק. בנוסף, על החלבון הדכאן להשתחרר. הוא משתחרר רק כאשר הוא מזהה תוצר של פירוק לקטוז.

Question 33

מה זה

cis elements?

Answer 33

הרצפים של הדנא שקושרים חלבונים רגולטוריים.

Question 34

האם יש אפשרות לציס אלמנטס שמרוחקים מהפרומוטר לקשור חלבונים רגולטורים שישפיעו על השעתוק?

Answer 34

כן.הדנא אינו לינארי כמו בציורים, אלא הוא יכול להתקפל בצורה כזו שציס אלמנטס במרחק של מאות בסיסי ישפיע על פרומוטור רחוק.

Question 35

קיימת בקרה על שעתוק הגן

glnA.

כיצד היא מתבצעת?

Answer 35

כשיש רעב לחנקן שני דימרים של חלבון בשם

NtrC

עוברים פוספורילציה מה שמאפשר להם להקשר לשני אתרי ציס אלמנט שמרוחקים מהפרומוטר. הדנא מתקפל כך שהם באים במגע עם יחידת סיגמא 54 של רנא פולימרז, שנמצאת על דנא סגור. הם עושים לאתפ של הסיגמא 54 הידרוליזה, ודבר זה מאפשר לרנא פולימרז לפתוח את הדנא ולהתחיל לשעתק

Question 36

כמה סוגי רנא פולימרז יש באאוקריוטים?

Answer 36

יש שלושה. רנא פול 1 אחראי על שעתוק של ררנא. רנא פול 2 אחראי על שעתוק של מרנא. רנא פול 3 אחראי על שעתוק של תרנא ועוד מולקולות רנא קצרות.

Question 37

מהו ה

upstream activating sequence?

Answer 37

מדובר בפרומוטר בשמרים, הוא האתר הרגולטורי היחיד בדנא שלהם. הוא קושר פקטורי שעתוק שעל ידי קיפול של הדנא יכולים להגיע ולהקשר עם רנא פולימרז. הוא בעצם cis regulatory system. הוא נמצא מכל הפרומוטר ואחראי להגברת הביטוי של הגן מתחתיו.

Question 38

איזה סוג מקטע בדנא ייחודי ליונקים? בהקשר של בקרה על שעתוק גנים

Answer 38

אצל יונקים יש מקטעים

enhancer

שעושים הגברה לשעתוק. המקטעים הללו יכולים להופיע או אפסטרים לפרומוטר או דאונסטרים ועדיין להשפיע על תחילת השעתוק בגלל ההתקפלות של הדנא

Question 39

פרט את מעגל השעתוק באאוקריוטים

Answer 39

1.pre-initiation complex

ארגון רנא פולימרז באיזור השעתוק, עם הקומפלקס המקביל לסיגמא ופקטורים רלוונטים אחרים. בזמן זה, ה-דנאעוד סגור, ולכן הוא נקרא

.closed promotor complex

2.open complex formation

פתיחת הדנ”א. שלב זה מאפשר את החדירה של ה-

template

אל תוך האתר הפעיל ברנ”א פולימראז

3.initiation

אירוע ראשון של הכנסת ריבונוקלאוטיד ועוד כמה כאלה עד שלב ההפלה

.4.abortive step

סביב הנוקליאוטיד ה9 בשרשרת, מתרחש שלב הראשון של בקרת הרנ”א – מוודאים שהשעתוק התחיל כמו שצריך. אם קרה משהו לא בסדר השעתוק מפסיק, כל הרנא יוצא ויש נסיון מחודש להתחיל שעתוק. אם הכל בסדר, הסיגמא יעזוב והרנ”א פולימראז ימשיך לבד את השעתוק

5. promoter clearence
   - עם ההתווספות של 30-15 בסיסים נוספים, יהיה פינוי של רנ”א פולימראז מהפרומוטור, והוא ילך

stream down

אל הגן. הפקטורים שהיו אחראים על ייצוב הפולימרז נשארים מאחור.

6.transcript elongation

שלב הארכת הרנ”א. שלב זה הוא מבוקר מאוד, אפילו יותר מהאיניציאציה. זאת כדי לוודא שה-רנאשנוצר יהיה תקין. אם הוא לא תקין הוא יעבור דגרגציה )משערים כי ב-%90 מהמקרים ה-רנאנופל(.

7.קביעת קצה 3 של הרנא

לא נעשה על ידי הרנ”א פולימראז אלא על ידי פקטורים שחותכים את ה- רנאבמקום מוגדר ומוסיפים קטעים של פולי-איי .זה זנב של אדנינינים שחוזרים על עצמם )בערך -200 250 פעמים( בסוף הרנא. הם לא מקודדים ע”י הדנ”א אלא מתווספים מאוחר יותר. זה נחשב לתוספת שלאחר השעתוק ומתרחש לפני הטרמינציה.

8.termination

רנ”א פולימראז מתנתק מהדנ”א ובזה מסתיים השעתוק.

Question 40

איפה נמצא הטאטא בוקס בתאים אאוקריוטים?

Answer 40

מינוס 30, אפסטרים לתחילת השעתוק

Question 41

מהם

control elements?

Answer 41

מקטעים שיכולים לקשור פקטורי שעתוק. מצאו אותם בתא שמר, והם חשובים לתהליך השעתוק

Question 42

כיצד ניתן לחקור פקטורי שעתוק? מהי דרך מקובלת לעשות זאת?

Answer 42

אחת השיטות נקראת

Gel shit

לוקחים מקטע דנא ערום מהיסטונים, מריצים אותו ומכניסים את פקטור השעתוק. מקטעים כבדים ירוצו יותר לאט, לאחר מקטע שיקשר אליו פקטור השעתוק יסיים גבוה יותר מהמקטעים האחרים. כיצד נדע שמה שהתחבר לדנא וגרם לו להאט הוא אכן החלבון? נשתמש בנוגדן לחלבון. אם החלבון שם הוא יאט את הדנא עוד יותר ויגרום ל

Super shift

Question 43

לאחר שהשתמשנו בשיטת

gel shift

אילו שתי דכים יש לדעת שמה שהתחבר הוא הפקטור שעתוק?

Answer 43

1. שימוש בפרטאזות שיודעות לעכל חלבונים. אם אכן פקטור השעתוק נקשר לדנא, הפרוטאזה תוריד אותו ותבטל את הgel shift של הדנא.
2. שימוש בנוגדן לפקטור השעתוק (יעבוד רק אם אנחנו מכירים את פקטור השעתוק ויכולים להביא נוגדן שלו). התחברות הנוגדן תגרום להאטה נוספת של הדנא ותביא ל

Super shift.

Question 44

מה זה

GTF?

Answer 44

General transcription factors

אלו פקטורי שעתוק כלליים שדרושים לשעתוק של רוב הגנים באאוקריוטים. הם מקבילים לסיגמא בפרוקריוטים. הם מסייעים לרנא פולימרז 2 להקשר לפרומוטר במקום הנכון, מסייעים לו להפריד את גדילי הדנא ולהתקדם על הגן להמשך שעתוק.

Question 45

מהו

TF2D?

Answer 45

גן שעתוק כללי, שנמצא באאוקריוטים והוא מדמה את תפקיד הסגמא בפרוקריוטים. הוא זה שנקשר לטאטא בוקס.

Question 46

מה המרכיבים ההכרחיים ליצירת

pre initiation complex

באאוקריוטים?

Answer 46

פקטורי שעתוק כלליים, רנא פולימרז, ומדיאטור (לא נלמד)

Question 47

מהו

PIC? pre initiation complex?

Answer 47

זהו קומפלקס חלבונים שנצמד לרנא פולימרז ומשמש לשעתוק של גנים באאוקריוטים וארכיאה. הוא מסייע בהקשר הרנא פולימרז לדנא, בפתיחתו ותחילת שעתוקו. הפיק המינימלי ביותר כולל ששה פקטורי שעתוק כלליים, רנא פולימרז ומדיאטור.

Question 48

מהם ה

unstructured domains?

כיצד הוא נקרא ואיפה הוא נמצא? מה נמצא בקצהו?

Answer 48

חלק של הרנא פולימרז שיש לו מבנה משתנה. הוא נמצא בקצה הסי טרמינלי של הרנא פולימרז ונקרא

Rpb1.

בקצהו נמצא רצף של חומצות אמינו שחוזר על עצמו 26 פעמים בשמרים ו52 פעמים בבני אדם. הרצף הזה נקרא CTD.

Question 49

מהו ה

CTD?

איפה הוא נמצא? מה מטרתו? כיצד הוא מקבל את הספציפיות שלו?

Answer 49

הסיטידי נמצא אחרי ה

unsctructured domain

של הרנא פולימרז. הוא רצף של חומצות אמינו שחוזר על עצמו 26 פעמים בשמרים ו52 פעמים בבני אדם. נקשרים אליו פקטורים שקשורים לבקרה של שעתוק. הם מבקרים את תהליך ה

capping

בקצה 5 של הרנא, ומסייעים בקישור של הספלייסוזום, מערכת שאחראית לתהליך השחבור של הרנא. הסיטידי הוא בעצם נקודת השקה בין מערכת שעתוק הרנא לעיבודו. מדובר ב52 חזרות של רצף חומצות אמינו, על כל רצף יש 16 אפשרויות שונות לזרחון, ולכן יש 16 בחזקת 52 אפשרויות שונותלזרחון של ה סיטידי.