Transkripcija DNA Flashcards
Koja je centralna “dogma” molekularne biologije?
DNA je nosac nasljedne informacije -> umnozava se replikacijom
DNA se transkribira u RNA
RNA se translatira u proteine
Sto je transkripcija?
prepisivanje DNA u RNA
sinteza RNA
Opisi svojstva RNA
Slicna struktura kao DNA - jedino ima ribonukleotide umjesto deoksiribonukleotida te moze biti jednolancana
Ima raznolike bioloske uloge -> (osnovne vrste) mRNA - glasnicka mRNA tRNA - transfer RNA rRNA - ribosomska RNA
Koji enzimi transkribiraju DNA?
DNA ovisne RNA polimeraze
Kako rade RNA polimeraze
RNA polimeraze citaju lanac kalup DNA te sintetiziraju RNA transkript koji je komplementaran lancu kalupu, a identican kodirajucem lancu DNA (komplementaran lancu kalupu), osim sto imaju U umjesto T
Opisi mehanizam RNA polimeraza
Isti kao mehanizam DNA polimeraza -> aspartati koordiniraju magnezijeve ione -> magnezijevi ioni aktiviraju kisik na 3-kraju rastuce RNA, te stabilizraju negativni naboj fosfatnih skupina
U kojem smjeru se transkribira DNA u RNA
RNA polimeraze idu po kalupu u 3-5 smjeru, a RNA se sintetizira u 5-3 smjeru
Kako izgleda kompleks RNA polimeraze, DNA i RNA tijekom transkripcije
RNA polimeraza odvija 17 parova baza na DNA te se na tom odvojenom jednolancanom dijelu sintetizira RNA -> sve zajedno se to zove transkripcijski mjehur
Zbog odvajanja molekule DNA i topoloskog stresa dolazi do pozitivnih superzavoja ispred transkripcijskog mjehura, a negativnih superzavoja nakon transkripcijskog mjehura
Opisi strukturu bakterijske RNA polimeraze
“struktura klijesta” - srz RNA polimeraze
sigma podjedinica nije u srzi ali je jako vitalna jer ona je zasluzna za inicijaciju transkripcije
Imaju li RNA polimeraze proofreading aktivnost i odredenu procesivnost?
RNA polimeraze imaju neogranicenu procesivnost -> nikad nece otpustiti kalup
Nemaju proofreading u smislu egzonukleazne aktivnost kao kod DNA polimeraza, ali imaju backtracking
RNA polimeraza se moze translocirati na nukleotid unazad i onda se hidroliziraju dva nukleotida (dva zadnja koja su nadodana na RNA) -> potrebni su dodatni kofaktori
Opisi inicijaciju transkripcije DNA
Ona zapocinje na PROMOTORU
promotori su odredeni nukleotidni slijedovi prije tocke gdje se treba zapoceti transkripcija -> imaju -10(Pribnowljeva kutija) i -35 regije koje prepoznaje RNA polimeraza
promotori nisu egzaktni i uvijek tocno definirani -> u realnim slucajevima su samo slicni ovim koncenzusnim slijedovima
sigma podjedinica RNA polimeraze prepoznaje i veze se na promotor
postoji vise raznih s podjedinica -> mogu se aktivirati u specificnim slucajevima, ovisno koje je RNA potrebno sintetizirati
Kako se karakteriziraju promotori?
Pomocu footprinting metode -> otisak stopala
Radioaktivno se obiljezi molekula DNA te ju se onda fragmentira ali samo djelomicno i nasumicno -> svaka molekula DNA je jednom pocijepana (dobe se fragmenti svaki sa sve vecim brojem nukleotida, a ne samo mononukleotidi) -> na elektroforetogramu se vide “ljestve”
U drugom pokusu se isto sve napravi, ali prije fragmentiranja se na tu DNA veze protein na tocno odredena mjesta -> zapravo promotorska mjesta
Taj protein koji je vezan na DNA stiti molekulu od DNAza na tim dijelovima te ce faliti fragmenti dugacki onoliko nukleotida gdje je vezan protein (npr ako fale fragmenti od 20-30 nukleotida, onda je protein bio vezan na nukleotide 20-30)
Pomocu elektroforetograma mozemo vidjeti koji fragmenti fale i onda mozemo zakljuciti gdje su promotorske sekvence na molekuli DNA
Opisi elongaciju kod transkripcije DNA
Nakon sto RNA polimeraza pronade promotor, razdvaja 17pb na lancima DNA te zapocinje sinteza RNA
RNA polimeraza je potpuno procesivna i nije joj potrebna klica (zato RNA pocinje s trifosfatom)
Za elongaciju je potrebno samo srz enzima, a sigma podjedinica otpada nakon vezanja operatora tj inicijacije transkripcije
Opisi mehanizme terminacije transkripcije kod prokariota
Dva mehanizma - ro ovisan i ro neovisan
Ro neovisan
u molekuli novonastale RNA nastaje motiv ukosnice (bogat GC parovima) a nakon ukosnice je puno uridina -> to je terminacijski signal koji signalizira terminaciju transkripcije i RNA izlazi iz aktivnog mjesta
Ro ovisan
ro protein je protein s helikaznom aktivnoscu (trosi ATP) koji se veze na novonastalu RNA (na rut mjesta) koji se ide u 5-3 smjeru te kad dode do transkripijskog mjehura onda dolazi do terminacije transkripcije i odvajanja novonastale RNA iz transkripcijskog mjehura
Kako lijekovi utjecu na transkripciju?
Rifampicin - inhibira inicijaciju transkripcije -> koristi se za lijecenje tuberkuloze, gube i sl. -> veze se tamo gdje treba doci DNA-RNA hibrid i ne moze doci do elongacije (ali ako dode do elongacije onda nema vise inhibicije rifampicinom)
Aktinomicin -> interkalira se u DNA i inhibira replikaciju i transkripciju
Kako se doraduju sirovi transkripti rRNA i tRNA?
Cijepaju se transkripti (izbacuju odredeni dijelovi nukleotidnog lanca)
Kemijske modifikacije RNA -> metilacija, konverzija u pseudouridin ili dihidrouridin i druge forme razlicitih baza
Nastajanje zrele tRNA -> dorada 5 i 3 kraja -> hidroliticko cijepanje 5 (RNaza P) i 3 (RNaza D) krajeva + hidroliticko uklanjanje srednjeg dijela tRNA (introni) + dodavanje CCA kraja na 3 kraj
Opisi ribonukleazu P
To je ribonukleoproteinski kompleks s katalitickom RNA -> RIBOZIM (ribonukleotid+enzim)
Sudjeluje u doradi 5 kraja pre-tRNA
Koja je posebnost kod transkripcije i translacije kod bakterija?
Transkripcija i translacija se dogadaju istovremeno -> mRNA se translatira prije nego je cijela sintetizirana
Sto su operoni?
Skupina gena pod kontrolom zajednickog promotora
Opisi lac operon
Laktozni operon - kodira proteine
LacY - permeaza
LacZ - beta galaktozidaza
LacA - transacetilaza
Lac i nije dio operona ali kodira represor za ovaj operon
Kada nema laktoze, prisutan je represor Lac i koji se veze na operator lac operona i onemogucuje vezanje RNA polimeraze
induktor se veze na represor i disocira s operatora te se moze vezati RNA polimeraza -> induktor je alolaktoza, izomer laktoze koji nastaje aktivnoscu b galaktozidaze
Za potpunu indukciju lac operona je potreban i CAP (catabolite activator protein) u kompleksu s cAMPom -> cAMP je prisutan kad je malo glukoze (ima smisla jer ce se laktoza koristiti kao izvor energije ako nemamo glukoze)
Kako CAP-cAMP interagira s DNA?
CAP je homodimer i u sebi sadrzi HTH - helix turn helix
Interagira s DNA tako da ju savija i interagira preko tog HTH motiva
Koji su strukturni motivi za vezanje DNA
HTH - helix turn helix
Cinkovi prsti
Leucinski zatvarac - dvije alfa zavojnice koje imaju (izo)leucin na svakom sedmom polozaju -> medusobno interagiraju -> izgleda slicno kao ciferslus (patentni zatvarac)
Kako se prepoznaju nukleotidni slijedovi?
Svaki watson crickov par ima svoj redoslijed skupina (akceptor/donor H veze, vodik, metilna skupina) otvoren prema van na veliki/mali utor i tu dolazi do prepoznavanja
Mogu se koristiti AK za prepoznavanje WC parova - npr glutamin ili asparagin se dobro vezu na adenin u AT paru, a arginin na gvanin u CG paru -> ali je previse mogucih kombinacija za takvo prepoznavanje pa to nije prereliable
Indirect radout -> posredno ocitavanje -> iscitava fleksibilnost i konformaciju dvostruke zavojnice koja se mijenja ovisno o tome koji su nukleotidi prisutni u odredenom dijelu molekule DNA
Opisi riboswitch
Kontrola ekspresije gena vezanjem malih molekula na RNA -> npr. kontrola translacije, transkripcije i sl.
Vezanje malih molekula na RNA mijenja njihovu konformaciju i sekundarnu strukturu
npr. Ako imamo puno flavinmononukleotida (FMN), on se veze na RNA te nastaje terminatorska ukosnica i ne nastaje cijeli mRNA potreban za sintezu FMN -> ako nema FMN, ne nastaje terminatorska regija i nastaje cijela mRNA
Opisi trp operon
Kodira enzime potrebne za sintezu triptofana
Regulacija i represijom i atenuacijom
Represija - Trp se veze na represor koji se veze na operator i onemogucava transkripciju -> ako ima malo Trp on ce disocirati, te ce disocirati i represor te se omogucava sinteza mRNA potrebna za sintezu Trp
Atenuacija - kontrolirana (preuranjena) terminacija
Vazno je da ribosom odmah ide translatirati nastali mRNA kodiran trp kodonom
Leader peptid - trpL - kratka sekvenca koja kodira peptid od 14AK s puno kodona za triptofan
Postoje 4 regije na sintetiziranoj mRNA koju kodira trp operon
1 - nalazi se u dijelu za trpL
2 i 3 zajedno daju antiterminator -> moze se nastaviti transkripcija
3 i 4 zajedno daju terminator -> dolazi do prekida transkripcije
Ako imamo puno triptofana, ribosom odmah prode kroz regiju 1 (koja kodira peptid s puno triptofana) te ribosom “okupira” regiju 2 te onda nastaje terminator spajanjem regija 3 i 4 i dolazi do preuranjene terminacije transkripcije
Ako imamo malo triptofana, ribosom ne moze proci regiju 1 (jer nema dovoljno triptofana da sintetizira taj mali peptid s puno triptofana) te je onda slobodna regija 2 koja se veze s regijom 3 te nastaje antiterminator koji dozvoljava transkripciju i sintetizira se cijeli mRNA
