Πληροφορίες

Μεταγραφή—από DNA σε RNA*# - Βιολογία

Μεταγραφή—από DNA σε RNA*# - Βιολογία


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Μεταγραφή από DNA σε RNA

Περίληψη τμήματος

Τα βακτήρια, τα αρχαιά και οι ευκαρυώτες πρέπει να μεταγράψουν όλα τα γονίδια από τα γονιδιώματά τους. Ενώ η κυτταρική θέση μπορεί να είναι διαφορετική (οι ευκαρυώτες εκτελούν μεταγραφή στον πυρήνα, τα βακτήρια και τα αρχαία εκτελούν μεταγραφή στο κυτταρόπλασμα), οι μηχανισμοί με τους οποίους οργανισμοί από κάθε ένα από αυτά τα κλάδια πραγματοποιούν αυτή τη διαδικασία είναιθεμελιωδώςτο ίδιο και μπορείνα χαρακτηριστείσε τρία στάδια: έναρξη, επιμήκυνση και τερματισμός.

Ένα κοντόεπισκόπηση της μεταγραφής

Η μεταγραφή είναιη διαδικασία τουδημιουργώντας ένα αντίγραφο RNA ενός τμήματος DNA. Αφού αυτό είναι ένα επεξεργάζομαι, διαδικασία, θέλουμε να εφαρμόσουμε τη ρουμπρίκα Energy Story για να αναπτύξουμε μια λειτουργική κατανόηση της μεταγραφής. Πώς μοιάζει το σύστημα των μορίων πριν από την έναρξη της μεταγραφής; Πώς φαίνεται στο τέλος; Ποιες μετατροπές της ύλης και μεταφορές ενέργειας συμβαίνουν κατά τη μεταγραφή και τι καταλύει τη διαδικασία; Θέλουμε επίσης να σκεφτούμε τη διαδικασία από αΠρόκληση Σχεδιασμούάποψη. Εάν το βιολογικό καθήκον είναι να δημιουργηθεί ένα αντίγραφο του DNA στη χημική γλώσσα του RNA, ποιες προκλήσεις μπορούμε εύλογα να υποθέσουμε ή να αναμένουμε, δεδομένης της γνώσης μας για άλλες διαδικασίες πολυμερών νουκλεοτιδίων, πρέπεινα ξεπεραστεί; Υπάρχουν στοιχεία ότι η Φύση έλυσε αυτά τα προβλήματα με διαφορετικούς τρόπους; Ποια φαίνεται να είναι τα κριτήρια για την επιτυχία της μεταγραφής; Παίρνετε την ιδέα.

Παραθέτοντας ορισμένες βασικές απαιτήσεις για τη μεταγραφή

Ας εξετάσουμε πρώτα τα καθήκοντα που έχουμε στη διάθεσή μας χρησιμοποιώντας κάποιες από τις θεμελιώδεις γνώσεις μας και φανταζόμαστε τι μπορεί να χρειαστεί να συμβεί κατά τη μεταγραφή εάν ο στόχος είναι να δημιουργήσουμε ένα αντίγραφο RNA ενός κομματιού ενός κλώνου ενός μορίου δίκλωνου DNA. Θα δούμε ότι η χρήση κάποιας βασικής λογικής μας επιτρέπει να συμπεράνουμε πολλά από τα σημαντικά ερωτήματα και πράγματα που πρέπει να γνωρίζουμε

για να

για να περιγράψει σωστά τη διαδικασία.

Ας φανταστούμε ότι θέλουμε να σχεδιάσουμε ένα

νανομηχανή

/nanobot που θα πραγματοποιούσε μεταγραφή. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μερικά

Πρόκληση Σχεδιασμού

σκέψη για τον εντοπισμό προβλημάτων και υποπροβλημάτων που χρειάζεται

να λυθεί

από το μικρό μας ρομπότ.

• Από πού πρέπει να ξεκινήσει το μηχάνημα; Κατά μήκος των εκατομμυρίων έως δισεκατομμυρίων ζευγών βάσεων, πού πρέπει το μηχάνημα

να κατευθυνθεί

?
• Πού πρέπει να σταματήσει το μηχάνημα;
• Εάν έχουμε τοποθεσίες εκκίνησης και διακοπής, θα χρειαστούμε τρόπους κωδικοποίησης αυτών των πληροφοριών έτσι ώστε το μηχάνημά μας

(

s) μπορεί να διαβάσει αυτές τις πληροφορίες - πώς θα γίνει αυτό

να ολοκληρωθεί

?
• Πόσα αντίγραφα RNA του DNA θα χρειαστεί να κάνουμε;
• Πόσο γρήγορα χρειάζονται τα αντίγραφα RNA

να γίνει

?
• Πόσο σωστά χρειάζονται τα αντίγραφα

να γίνει

?
• Πόση ενέργεια θα πάρει η διαδικασία και από πού θα προέλθει η ενέργεια;

Αυτά είναι μόνο μερικά βασικά ερωτήματα. Κάποιος μπορεί να σκάψει βαθύτερα αν το επιθυμεί. Ωστόσο, αυτά είναι ήδη αρκετά καλά για να έχουμε μια καλή αίσθηση για αυτή τη διαδικασία. Παρατηρήστε, επίσης, ότι πολλές από αυτές τις ερωτήσεις είναι εξαιρετικά παρόμοιες με αυτές που συμπεραίνουμε ότι μπορεί να είναι απαραίτητες για την κατανόηση της αντιγραφής του DNA.

Τα δομικά στοιχεία της μεταγραφής

Τα δομικά στοιχεία του RNA

Θυμηθείτε από τη συζήτησή μας για τη δομή των νουκλεοτιδίων ότι τα δομικά στοιχεία του RNA είναι πολύ παρόμοια με αυτά του DNA. Στο RNA, τα δομικά στοιχεία περιλαμβάνουν νουκλεοτιδικά τριφωσφορικά πουσυντίθενταιζάχαρης ριβόζης, αζωτούχου βάσης και τριών φωσφορικών ομάδων. Οι βασικές διαφορές μεταξύ των δομικών στοιχείων του DNA και εκείνων του RNA είναι ότιΣυντίθενται μόρια RNAνουκλεοτιδίων με σάκχαρα ριβόζης (σε αντίθεση με τα σάκχαρα δεοξυριβόζης) και χρησιμοποιήστε ουριδίνη, ένα νουκλεοτίδιο που περιέχει ουρακίλη (σε αντίθεση με τη θυμιδίνη στο DNA). Σημειώστε παρακάτω ότι η ουρακίλη και η θυμίνη είναι δομικά πολύ παρόμοιες - η ουρακίλη απλώς στερείται μεθυλίου (CH3) λειτουργική ομάδα σε σύγκριση με τη θυμίνη.

Φιγούρα 1Το Τα βασικά χημικά συστατικά των νουκλεοτιδίων.
Απόδοση:Μαρκ ΤΤο Facciotti (πρωτότυπο έργο)

Έναρξη μεταγραφής

Προωθητές

Οι πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για τη δημιουργία ενός αντιγράφου RNA ενός συγκεκριμένου κομματιού DNA (μεταγραφή) πρέπει πρώτα να είναι σε θέση να αναγνωρίσουν την αρχή του στοιχείουνα αντιγραφείΤο ΕΝΑ υποστηρικτής είναι μια αλληλουχία DNA πάνω στην οποία διάφορες πρωτεΐνες, συλλογικά γνωστές ως μηχανισμός μεταγραφής, συνδέονται και ξεκινούν τη μεταγραφή. Στις περισσότερες περιπτώσεις, προαγωγείς υπάρχουν ανάντη (5' προς την κωδικοποιητική περιοχή) των γονιδίων που ρυθμίζουν. Η συγκεκριμένη αλληλουχία ενός προαγωγέα είναι πολύ σημαντική επειδή καθορίζει εάν το κύτταρο μεταγράφει το αντίστοιχο κωδικοποιητικό τμήμα του γονιδίου συνεχώς, μερικές φορές ή σπάνια. Αν και οι προαγωγείς ποικίλλουν μεταξύ των ειδών, μερικά στοιχεία παρόμοιων αλληλουχιώνδιατηρούνται μερικές φορέςΤο Στο-10και-35περιοχές ανάντη της θέσης έναρξης, υπάρχουν δύουποστηρικτήςομοφωνία αλληλουχίες ή περιοχές παρόμοιες σε πολλούς προαγωγείς και σε διάφορα είδη. Μερικοί προαγωγείς θα έχουν μια αλληλουχία πολύ παρόμοια με τη συναινετική αλληλουχία (η αλληλουχία που περιέχει τα πιο κοινά στοιχεία αλληλουχίας) και άλλοι θα φαίνονται πολύ διαφορετικοί. Αυτές οι παραλλαγές αλληλουχίας επηρεάζουν την ισχύ στην οποία ο μεταγραφικός μηχανισμός μπορεί να συνδεθεί με τον προαγωγέα για να ξεκινήσει η μεταγραφή. Αυτό βοηθά στον έλεγχο του αριθμού των μεταγραφών πουγίνονται απόκαι πόσο συχνά γίνονται.

Σχήμα 2Το (α) Ένα γενικό διάγραμμα ενός γονιδίου. Το γονίδιο περιλαμβάνει την αλληλουχία προαγωγέα, μια αμετάφραστη περιοχή (UTR) και την κωδικεύουσα αλληλουχία. (σι) Μια λίστα με αρκετά ισχυρά E. coliυποστηρικτήςακολουθίες. Το κουτί -35 και το κουτί -10είναι εξαιρετικά συντηρημέναακολουθίες σε όλη τη λίστα ισχυρών προωθητών. Οι πιο αδύναμοι υποκινητές θα έχουν περισσότερες διαφορές ζεύγους βάσης σε σύγκριση με αυτές τις ακολουθίες.
Πηγή: http://www.discoveryandinnovation.co...διάλεξη12.html

Βακτηριακούς έναντι ευκαρυωτικών προαγωγέων

Στα βακτηριακά κύτταρα, η συναινετική αλληλουχία -10, που ονομάζεται περιοχή -10, είναι πλούσια σε ΑΤ, συχνά TATAAT. Η ακολουθία -35, TTGACA,

αναγνωρίζεται

και δεσμεύεται από την πρωτεΐνη σΤο Μόλις αυτή η αλληλεπίδραση πρωτεΐνης-DNA

είναι φτιαγμένο

, οι υπομονάδες της πολυμεράσης RNA του πυρήνα συνδέονται στη θέση. Λόγω της σχετικά χαμηλότερης σταθερότητας των συσχετισμών ΑΤ, η περιοχή -10 -πλούσια σε ΑΤ διευκολύνει το ξετύλιγμα του προτύπου DNA και

αρκετάφωσφοδιεστέραςγίνονται ομόλογα

.

Οι ευκαρυωτικοί προαγωγείς είναι πολύ μεγαλύτεροι και πιο σύνθετοι από τους προκαρυωτικούς προαγωγείς, αλλά και οι δύο έχουν μια περιοχή πλούσια σε ΑΤ-στους ευκαρυώτες,

ονομάζεται τυπικά

ένα κουτί TATA. Για παράδειγμα, στο γονίδιο κινάσης θυμιδίνης ποντικού,

βρίσκεται το κουτί TATA

στο

περίπου -30

Το Για αυτό το γονίδιο, η ακριβής αλληλουχία πλαισίου TATA είναι ΤΑΤΑΑΑΑ, όπως διαβάζεται στην κατεύθυνση 5' προς 3' στο

μη πρότυπο

νήμα. Αυτή η ακολουθία δεν είναι πανομοιότυπη με την Ε. Coli -10 περιοχή, αλλά και τα δύο μοιράζονται την ποιότητα του

να εισαι

Στοιχείο πλούσιο σε ΑΤ.

Αντί για μία μόνο βακτηριακή πολυμεράση, τα γονιδιώματα των περισσότερων ευκαρυωτικών κωδικοποιούν τρεις διαφορετικές πολυμεράσες RNA, η κάθε μία από δέκα πρωτεϊνικές υπομονάδες ή περισσότερες. Κάθε ευκαρυωτική πολυμεράση απαιτεί επίσης ένα ξεχωριστό σύνολο πρωτεϊνών που είναι γνωστές ως παράγοντες μεταγραφής να το στρατολογήσει σε προωθητή. Επιπλέον, ένας στρατός από άλλους παράγοντες μεταγραφής, πρωτεΐνες γνωστές ως ενισχυτές και σιγαστήρες βοηθούν στη ρύθμιση της σύνθεσης του RNA από κάθε υποκινητή. Οι ενισχυτές και οι σιγαστήρες επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα της μεταγραφής αλλά είναι

όχι απαραίτητο

για την έναρξη της μεταγραφής ή της πορείας της. Οι βασικοί μεταγραφικοί παράγοντες είναι καθοριστικοί για το σχηματισμό α συγκρότημα προκαταβολής στο πρότυπο DNA που στη συνέχεια στρατολογεί την RNA πολυμεράση για την έναρξη της μεταγραφής.

Η έναρξη της μεταγραφής ξεκινά με τη δέσμευση της RNA πολυμεράσης στο υποστηρικτήςΤο Η μεταγραφή απαιτεί τη διπλή έλικα του DNAνα χαλαρώσετε μερικώςέτσι ώστε ένα σκέλος μπορείνα χρησιμοποιηθεί ωςτο πρότυπο για σύνθεση RNA. Η περιοχή της χαλάρωσηςλέγεταιένα φούσκα μεταγραφής.

Εικόνα 3Το Κατά την επιμήκυνση, η RNA πολυμεράση παρακολουθεί κατά μήκος του εκμαγείου DNA, συντίθεταιmRNAστην κατεύθυνση 5 'έως 3' και ξετυλίγεται στη συνέχεια τυλίγει το DNA όπως αυτόδιαβάζεται.

Επιμήκυνση

Η μεταγραφή προέρχεται πάντα από το σκέλος προτύπου, ένας από τους δύο κλώνους του δίκλωνου DNA. Το προϊόν RNA είναι συμπληρωματικό με τον κλώνο μήτρας και είναι σχεδόν πανομοιότυπο με τομη-πρότυποσκέλος, που ονομάζεται το κωδικοποιητικό σκέλος, με την εξαίρεση ότι το RNA περιέχει μια ουρακίλη (U) στη θέση της θυμίνης (Τ) που βρίσκεται στο DNA. Κατά τη διάρκεια της επιμήκυνσης, ονομάζεται ένα ένζυμο RNA πολυμεράση προχωρά κατά μήκος του προτύπου DNA, προσθέτοντας νουκλεοτίδια με σύζευξη βάσεων με το πρότυπο DNA με τρόπο παρόμοιο με την αντιγραφή του DNA, με τη διαφορά να είναι ένας κλώνος RNA πουσυντίθεταιδεν παραμένει δεσμευμένο στο πρότυπο DNA. Καθώς προχωρά η επιμήκυνση, το DNAξετυλίγεται συνεχώςμπροστά από το ένζυμο του πυρήνα και αναδιπλώνεται πίσω από αυτό. Σημειώστε ότι η κατεύθυνση της σύνθεσης είναι πανομοιότυπη με αυτήν τηςsyntheαδελφήστο DNA - 5 'έως 3'.

Εικόνα 4Το Κατά την επιμήκυνση, η RNA πολυμεράση παρακολουθεί κατά μήκος του εκμαγείου DNA και συντίθεταιmRNAστην κατεύθυνση 5 'έως 3', ξετυλίγοντας και στη συνέχεια τυλίγοντας ξανά το DNA ωςείναι διαβασμένο.

Εικόνα 5Το Η προσθήκη νουκλεοτιδίων κατά τη διαδικασία της μεταγραφής μοιάζει πολύ με την προσθήκη νουκλεοτιδίωνσεΑντιγραφή DNA. Το RNAείναι πολυμερισμένοαπό 5 'έως 3', και με κάθε προσθήκη νουκλεοτιδίου, αφωσφοανιδρίδιοδεσμός είναιυδρολυμένοαπό το ένζυμο, με αποτέλεσμα μεγαλύτερο πολυμερές και απελευθέρωση δύο ανόργανων φωσφορικών αλάτων.
Πηγή: http://utminers.utep.edu/rwebb/html/...λαχτάρα.html

Βακτηριακή έναντι ευκαρυωτικής επιμήκυνσης

Στα βακτήρια, η επιμήκυνση αρχίζει με την απελευθέρωση του σ υπομονάδα από την πολυμεράση. Η διάσπαση των σ επιτρέπει στο κύριο ένζυμο να προχωρήσει κατά μήκος του προτύπου DNA, συνθέτοντας

mRNA

στην κατεύθυνση 5' προς 3' με ρυθμό περίπου 40 νουκλεοτιδίων ανά δευτερόλεπτο. Καθώς η επιμήκυνση προχωρά, το DNA

συνεχώς ξετυλίγεται

μπροστά από το ένζυμο του πυρήνα και τυλίγεται πίσω από αυτό. Το ζεύγος βάσεων μεταξύ DNA και RNA δεν είναι αρκετά σταθερό για να διατηρήσει τη σταθερότητα του

mRNA

συστατικά σύνθεσης. Αντ 'αυτού, η πολυμεράση RNA δρα ως σταθερός σύνδεσμος μεταξύ του προτύπου DNA και των νέων κλώνων RNA για να διασφαλιστεί η επιμήκυνση

δεν διακόπτεται

πρόωρα.

Στους ευκαρυώτες, μετά τον σχηματισμό του συμπλόκου προκαθορισμού, η πολυμεράση

απελευθερώνεται

από τους άλλους παράγοντες μεταγραφής, και

επιτρέπεται η επιμήκυνση

να προχωρήσει όπως συμβαίνει στους προκαρυώτες με τη σύνθεση της πολυμεράσης

pre-mRNA

στην κατεύθυνση 5 'έως 3'. Όπως συζητήθηκε προηγουμένως, η RNA πολυμεράση II μεταγράφει το κύριο μερίδιο των ευκαρυωτικών γονιδίων, επομένως αυτή η ενότητα θα επικεντρωθεί στον τρόπο με τον οποίο αυτή η πολυμεράση επιτυγχάνει την επιμήκυνση και τον τερματισμό.


Πιθανή συζήτηση NB Σημείο

Συγκρίνετε και αντιπαραβάλλετε την ενεργειακή ιστορία για έναρξη αντιγραφής DNA + επιμήκυνση με την ενεργειακή ιστορία για έναρξη μεταγραφής + επιμήκυνση.


Λήξη

Σε βακτήρια

Κάποτε ένα γονίδιο

μεταγράφεται

, η βακτηριακή πολυμεράση πρέπει να αποσυνδεθεί από το πρότυπο DNA και να απελευθερώσει τη νεοφτιαγμένη

mRNA

Το Ανάλογα με το γονίδιο που μεταγράφεται, υπάρχουν δύο είδη σημάτων τερματισμού. Ενα είναι

ένα

βασίζεται σε πρωτεΐνες και το άλλο βασίζεται σε RNA. Τερματισμός που εξαρτάται από το Rho

ελέγχεται

από την

rho

πρωτεΐνης, η οποία παρακολουθεί κατά μήκος της πολυμεράσης στην ανάπτυξη

mRNA

αλυσίδα. Κοντά στο τέλος του γονιδίου, η πολυμεράση συναντά μια σειρά νουκλεοτιδίων G στο πρότυπο DNA και σταματά. Ως αποτέλεσμα, το

rho

η πρωτεΐνη συγκρούεται με την πολυμεράση. Η αλληλεπίδραση με τον rho απελευθερώνει το

mRNA

από τη φούσκα μεταγραφής.

Τερματισμός ανεξάρτητος από το Rho

ελέγχεται

με συγκεκριμένες αλληλουχίες στον κλώνο μήτρας DNA. Καθώς η πολυμεράση πλησιάζει στο τέλος του γονιδίου που μεταγράφεται, συναντά μια περιοχή πλούσια σε νουκλεοτίδια CG. ο

mRNA

αναδιπλώνεται και συνδέονται τα συμπληρωματικά νουκλεοτίδια CG

μαζί

Το Το αποτέλεσμα είναι ένα σταθερό φουρκέτα που προκαλεί τη στασιμότητα της πολυμεράσης μόλις αυτή

αρχίζει να μεταγράφει

μια περιοχή πλούσια σε νουκλεοτίδια ΑΤ. Η συμπληρωματική περιοχή UA του

mRNA

Η μεταγραφή σχηματίζει μόνο μια ασθενή αλληλεπίδραση με το πρότυπο DNA. Αυτό, σε συνδυασμό με τη σταματημένη πολυμεράση, προκαλεί αρκετή αστάθεια ώστε το ένζυμο του πυρήνα να διασπαστεί και να απελευθερώσει το νέο

mRNA

αντίγραφο.

Σε ευκαρυώτες

Ο τερματισμός της μεταγραφής είναι διαφορετικός για τις διάφορες πολυμεράσες. Σε αντίθεση με τα προκαρυωτικά, λαμβάνει χώρα επιμήκυνση με RNA πολυμεράση II στους ευκαρυώτες1,000–2.000 νουκλεοτίδια πέρα ​​από το τέλος του γονιδίου που μεταγράφεται. Αυτό προ-mRNAουράαφαιρείται στη συνέχειαμε διάσπαση κατά τη διάρκειαmRNAεπεξεργασία.Από την άλλη πλευρά, το RNAΟι πολυμεράσες Ι και III απαιτούν σήματα τερματισμού. Τα γονίδια που μεταγράφονται από RNA πολυμεράση Ι περιέχουν μια συγκεκριμένη αλληλουχία 18-νουκλεοτιδίων πουαναγνωρίζεταιμε πρωτεΐνη τερματισμού. Η διαδικασία τερματισμού στην RNA πολυμεράση III περιλαμβάνει αmRNAφουρκέτα παρόμοιαπρος τοτερματισμός της μεταγραφής σε προκαρυώτες ανεξάρτητα από το rho.

Στα αρχαια

Ο τερματισμός της μεταγραφής στα αρχαιά είναι πολύ λιγότερο μελετημένος από ό, τι στους άλλους δύο τομείς της ζωής καιακόμα δεν είναι καλά κατανοητόΤο Ενώ οι λειτουργικές λεπτομέρειες είναι πιθανό να μοιάζουν με μηχανισμούς που έχουνέχει φανείστους άλλους τομείς της ζωής, οι λεπτομέρειες ξεπερνούντο πεδίο εφαρμογής τουαυτό το μάθημα.

Τοποθεσία κινητής τηλεφωνίας

Σε βακτήρια και αρχαιά

Στα βακτήρια και τα αρχαιά, η μεταγραφή συμβαίνει στοκυτόπλασμα,όπου το DNAβρίσκεταιΤο Επειδή η θέση του DNA, και επομένως η διαδικασία της μεταγραφής,δεν είναι φυσικά διαχωρισμένοιαπό το υπόλοιπο κελί, η μετάφραση ξεκινά συχνά πριν ολοκληρωθεί η μεταγραφή. Αυτό σημαίνει ότιmRNAσε βακτήρια καιαρχαίαχρησιμοποιείταιως πρότυπο για μια πρωτεΐνη πριν παράγει ολόκληρηmRNAΤο Η έλλειψη χωρικού διαχωρισμού σημαίνει επίσης ότι υπάρχει πολύ μικρός χρονικός διαχωρισμός για αυτές τις διαδικασίες. Το σχήμα 6 δείχνει τις διαδικασίες μεταγραφής και μετάφρασης που συμβαίνουν ταυτόχρονα.

Εικόνα 6Το Η προσθήκη νουκλεοτιδίων κατά τη διαδικασία της μεταγραφής είναι πολύ παρόμοια με την προσθήκη νουκλεοτιδίωνσεΑντιγραφή DNA.
Πηγή:Μαρκ ΤΤο Facciotti (δική δουλειά)

Στα ευκαρυωτικά ....

Στους ευκαρυώτες, η διαδικασία της μεταγραφήςείναι φυσικά διαχωρισμένοςαπό το υπόλοιπο κύτταρο, απομονωμένο μέσα στον πυρήνα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα δύο πράγματα:οmRNAολοκληρώθηκεπριν ξεκινήσει η μετάφραση και υπάρχει χρόνος για "προσαρμογή" ή "επεξεργασία" τουmRNAπριν ξεκινήσει η μετάφραση. Ο φυσικός διαχωρισμός αυτών των διαδικασιών δίνει στους ευκαρυωτικούς την ευκαιρία να αλλάξουνmRNAμε τέτοιο τρόπο ώστε να παρατείνεται η διάρκεια ζωής τουmRNAή ακόμη και να αλλάξετε το προϊόν πρωτεΐνης που θαπαράγεταιαπό τοmRNA.

MRNAεπεξεργασία

5' G-cap και 3' poly-A ουρά

Πότεένα ευκαρυωτικόγονίδιομεταγράφεται, το κύτταρο επεξεργάζεται την πρωτεύουσα μεταγραφή στον πυρήνα με διάφορους τρόπους. Ευκαρυωτικά κύτταρατροποποιώmRNAsστο άκρο 3 'με την προσθήκη μιας ουράς πολυ-Α. Αυτή η εκτέλεση ενός υπολείμματοςπροστίθεταιαπό ένα ένζυμο που δεν χρησιμοποιεί γονιδιωματικό DNA ως πρότυπο. οmRNAsέχουν μια χημική τροποποίηση του 5' άκρου, που ονομάζεται 5'-cap. Τα δεδομένα υποδεικνύουν ότι αυτές οι τροποποιήσεις συμβάλλουν στην αύξηση της διάρκειας ζωής τουmRNA(να αποτρέψει την πρόωρη αποικοδόμησή του στο κυτταρόπλασμα) και να βοηθήσει τηνmRNAξεκινήστε τη μετάφραση.

Εικόνα 7Το προ-mRNAsυποβάλλονται σε επεξεργασίασε μια σειρά βημάτων.Ιντρόνιααφαιρούνται, καπάκι 5 'και ουρά πολυ-Απροστίθενται.
Πηγή: http://www.discoveryandinnovation.co...διάλεξη12.html

Πιθανή συζήτηση NB Σημείο

Η μεταγραφτομική είναι ένας κλάδος της «-ωμικής» που περιλαμβάνει τη μελέτη του μεταγραφώματος ενός οργανισμού ή πληθυσμού ή του πλήρους συνόλου όλων των μορίων RNA. Τι είδους πληροφορίες μπορείτε να λάβετε από τη μελέτη του μεταγραφήματος; Μπορείτε να σκεφτείτε κάποια ωραία επιστημονικά ερωτήματα που μια μεταγραφική ανάλυση θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση; Ποιοι είναι ορισμένοι περιορισμοί για τις μεταγραφικές προσεγγίσεις που μπορεί κάποιος να έχει κατά νου κατά τη διεξαγωγή αναλύσεων;


Εναλλακτικό μάτισμα

Το μάτισμα συμβαίνει στα περισσότερα ευκαρυωτικάmRNAsστο οποίο ιντρόνιααφαιρούνταιαπό τοmRNAαλληλουχία και εξόνιασυνδέονταιμαζί. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει πολύ πιο σύντομοmRNAαπό την αρχική μεταγραφή. Το μάτισμα επιτρέπει στα κύτταρα να αναμειγνύονται και να ταιριάζουνοι οποίεςεξόνιαενσωματώνονταιστον τελικόmRNAπροϊόν. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε κωδικοποίηση πολλαπλών πρωτεϊνών από ένα μόνο γονίδιο.

Εικόνα 8Το Οι πληροφορίες που αποθηκεύονται στο DNA είναι πεπερασμένες.Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι οργανισμοί μπορούν να αναμειγνύονται και να ταιριάζουν με αυτές τις πληροφορίες για να δημιουργήσουν διαφορετικά τελικά προϊόντα. Στους ευκαρυώτες, η εναλλακτική συγκόλληση επιτρέπει τη δημιουργία διαφορετικώνmRNAπροϊόντα, τα οποίαμε τη σειρά τουείναι μεταχειρισμένασε μετάφραση για τη δημιουργία διαφορετικών αλληλουχιών πρωτεϊνών. Αυτό τελικά οδηγεί στην παραγωγή διαφορετικών πρωτεϊνικών σχημάτων, και επομένως διαφορετικών πρωτεϊνικών λειτουργιών.
Πηγή: http://www.discoveryandinnovation.co...διάλεξη12.html


Η Ανακάλυψη Προσδιορίζει μια Αντίστροφη Μεταγραφάση Ανθρώπινης Απόδοσης που μπορεί να γράψει RNA σε DNA

Διόρθωση 18/6/21: Η αρχική έκδοση αυτού του άρθρου ανέφερε ότι η πολυμεράση θήτα ήταν η πρώτη πολυμεράση θηλαστικών με την ικανότητα να μεταγράφει το RNA σε DNA. Στην πραγματικότητα, άλλες πολυμεράσες έχει αποδειχθεί ότι επιτελούν αυτή τη λειτουργία, αν και με πολύ χαμηλότερη αποτελεσματικότητα από την ανάστροφη μεταγραφάση του HIV. Το άρθρο διορθώθηκε και λυπούμαστε για το λάθος.

ΦΙΛΑΔΕΛΦΕΙΑ - Τα κύτταρα περιέχουν μηχανήματα που αντιγράφουν το DNA σε ένα νέο σύνολο που πηγαίνει σε ένα νεοσχηματισμένο κύτταρο. Η ίδια κατηγορία μηχανών, που ονομάζονται πολυμεράσες, δημιουργούν επίσης μηνύματα RNA, τα οποία είναι σαν σημειώσεις που αντιγράφονται από το κεντρικό αποθετήριο DNA των συνταγών, ώστε να μπορούν να διαβαστούν πιο αποτελεσματικά σε πρωτεΐνες. Αλλά οι πολυμεράσες πιστεύεται ότι λειτουργούν μόνο προς μία κατεύθυνση DNA προς DNA ή RNA. Αυτό εμποδίζει τα μηνύματα RNA να ξαναγραφούν στο κύριο βιβλίο συνταγών του γονιδιωματικού DNA. Τώρα, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Thomas Jefferson παρέχουν στοιχεία ότι τα τμήματα RNA μπορούν να γραφτούν πίσω στο DNA μέσω μιας πολυμεράσης που ονομάζεται θήτα, η οποία θα μπορούσε να έχει ευρείες επιπτώσεις σε πολλούς τομείς της βιολογίας.

«Αυτή η εργασία ανοίγει την πόρτα σε πολλές άλλες μελέτες που θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τη σημασία των πολυμερασών που μπορούν να γράψουν μηνύματα RNA στο DNA», λέει ο Richard Pomerantz, PhD, αναπληρωτής καθηγητής βιοχημείας και μοριακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Thomas Jefferson. "Αυτό το θήμα πολυμεράσης μπορεί να το κάνει με υψηλή απόδοση, εγείρει πολλά ερωτήματα." Για παράδειγμα, αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι τα μηνύματα RNA μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρότυπα για την επιδιόρθωση ή την επανεγγραφή γονιδιωματικού DNA.

Η εργασία δημοσιεύτηκε στις 11 Ιουνίου στο περιοδικό Προόδους της Επιστήμης.

Μαζί με τον πρώτο συγγραφέα Gurushankar Chandramouly και άλλους συνεργάτες, η ομάδα του Dr. Pomerantz ξεκίνησε με τη διερεύνηση μιας πολύ ασυνήθιστης πολυμεράσης, που ονομάζεται πολυμεράση θήτα.Από τις 14 πολυμεράσες DNA στα κύτταρα των θηλαστικών, μόνο τρεις κάνουν το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας για την αντιγραφή ολόκληρου του γονιδιώματος για να προετοιμαστούν για κυτταρική διαίρεση. Οι υπόλοιποι 11 συμμετέχουν ως επί το πλείστον στην ανίχνευση και την πραγματοποίηση επισκευών όταν υπάρχει διακοπή ή σφάλμα στα σκέλη του DNA. Η πολυμεράση θήτα επιδιορθώνει το DNA, αλλά είναι πολύ επιρρεπής σε λάθη και κάνει πολλά λάθη ή μεταλλάξεις. Οι ερευνητές λοιπόν παρατήρησαν ότι μερικές από τις "κακές" ιδιότητες της πολυμεράσης θήτα ήταν αυτές που μοιράστηκαν με μια άλλη κυτταρική μηχανή, αν και μια πιο κοινή στους ιούς - την αντίστροφη μεταγραφάση. Όπως το Pol θήτα, η ανάστροφη μεταγραφάση του HIV δρα ως πολυμεράση DNA, αλλά μπορεί επίσης να δεσμεύσει το RNA και να γράψει το RNA πίσω σε έναν κλώνο DNA.

Σε μια σειρά κομψών πειραμάτων, οι ερευνητές δοκίμασαν την πολυμεράση θήτα έναντι της αντίστροφης μεταγραφάσης από τον ιό HIV, η οποία είναι μία από τις καλύτερα μελετημένες στο είδος της. Έδειξαν ότι η πολυμεράση θήτα ήταν ικανή να μετατρέπει μηνύματα RNA σε DNA, κάτι που έκανε όπως και η ανάστροφη μεταγραφάση του HIV, και ότι στην πραγματικότητα έκανε καλύτερη δουλειά από ό,τι όταν αναδιπλασίαζε DNA σε DNA. Η πολυμεράση θήτα ήταν πιο αποτελεσματική και εισήγαγε λιγότερα σφάλματα όταν χρησιμοποιούσε ένα πρότυπο RNA για να γράψει νέα μηνύματα DNA, παρά όταν αντιγράφει το DNA σε DNA, υποδηλώνοντας ότι αυτή η λειτουργία θα μπορούσε να είναι ο κύριος σκοπός της στο κύτταρο.

Η ομάδα συνεργάστηκε με το εργαστήριο του Δρ. Xiaojiang S. Chen στο USC και χρησιμοποίησε κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ για να καθορίσει τη δομή και διαπίστωσε ότι αυτό το μόριο ήταν σε θέση να αλλάξει σχήμα προκειμένου να φιλοξενήσει το πιο ογκώδες μόριο RNA - ένα κατόρθωμα μοναδικό μεταξύ των πολυμερασών.

"Η έρευνά μας υποδηλώνει ότι η κύρια λειτουργία της πολυμεράσης θήτα είναι να δρα ως αντίστροφη μεταγραφάση", λέει ο Δρ Πομέραντζ. «Στα υγιή κύτταρα, ο σκοπός αυτού του μορίου μπορεί να είναι η επιδιόρθωση του DNA με τη μεσολάβηση RNA. Σε ανθυγιεινά κύτταρα, όπως τα καρκινικά κύτταρα, η πολυμεράση θήτα εκφράζεται σε μεγάλο βαθμό και προάγει την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων και την αντοχή στα φάρμακα. Θα είναι συναρπαστικό να κατανοήσουμε περαιτέρω πώς η δραστηριότητα της πολυμεράσης theta στο RNA συμβάλλει στην επιδιόρθωση του DNA και στον πολλαπλασιασμό των καρκινικών κυττάρων ».

Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από τις επιχορηγήσεις NIH 1R01GM130889-01 και 1R01GM137124-01 και R01CA197506 και R01CA240392. Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε επίσης εν μέρει από επιχορήγηση του Ιδρύματος Tower Cancer Research Foundation. Οι συγγραφείς δεν αναφέρουν σύγκρουση συμφερόντων.


Μεταγραφή (Για προχωρημένους)

Η μεταγραφή είναι η διαδικασία με την οποία οι πληροφορίες στο DNA αντιγράφονται σε αγγελιοφόρο RNA (mRNA) για παραγωγή πρωτεΐνης. Η μεταγραφή ξεκινά με μια δέσμη παραγόντων που συγκεντρώνονται στην αλληλουχία προαγωγέα στο DNA (με κόκκινο χρώμα). Εδώ, δύο παράγοντες μεταγραφής

Διάρκεια: 1 λεπτά, 53 δευτερόλεπτα

Το κεντρικό δόγμα της μοριακής βιολογίας: "Το DNA κάνει το RNA να κάνει πρωτεΐνη" Εδώ ξεκινά η διαδικασία. Οι μεταγραφικοί παράγοντες συγκεντρώνονται σε μια συγκεκριμένη περιοχή προαγωγέα κατά μήκος του DNA. Το μήκος του DNA που ακολουθεί τον υποκινητή είναι ένα γονίδιο και περιέχει τη συνταγή για μια πρωτεΐνη. Φτάνει ένα πρωτεϊνικό σύμπλοκο μεσολαβητή που φέρει το ένζυμο RNA πολυμεράση. Ενεργοποιεί τη RNA πολυμεράση στη θέση της. παρεμβάλλοντάς το με τη βοήθεια άλλων παραγόντων μεταξύ των κλώνων της διπλής έλικας του DNA. Η συγκεντρωτική συλλογή όλων αυτών των παραγόντων αναφέρεται ως σύμπλεγμα έναρξης μεταγραφής. και τώρα είναι έτοιμο για ενεργοποίηση. Το σύμπλεγμα έναρξης απαιτεί επαφή με πρωτεΐνες ενεργοποιητές, οι οποίες συνδέονται με συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA γνωστές ως περιοχές ενισχυτή. Αυτές οι περιοχές μπορεί να απέχουν χιλιάδες ζεύγη βάσεων από την αρχή του γονιδίου. Η επαφή μεταξύ των πρωτεϊνών ενεργοποιητή και του συμπλέγματος έναρξης απελευθερώνει τον μηχανισμό αντιγραφής. Η RNA πολυμεράση αποσυνδέει ένα μικρό τμήμα της έλικας του DNA εκθέτοντας τις βάσεις σε κάθε κλώνο. Μόνο ένα από τα σκέλη αντιγράφεται. Λειτουργεί ως πρότυπο για τη σύνθεση ενός μορίου RNA που συναρμολογείται μία υπομονάδα τη φορά ταιριάζοντας τον κωδικό γράμματος DNA στον κλώνο του προτύπου. Οι υπο-μονάδες φαίνονται εδώ που εισέρχονται στο ένζυμο μέσω της οπής εισαγωγής του και ενώνονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν τη μακρά αλυσίδα αγγελιοφόρου RNA που ξεφύγει από την κορυφή.

dna διπλής έλικας κεντρικό δόγμα μοριακής βιολογίας ένζυμο rna πολυμεράση μόριο μόριο dna έλικα έναρξη μεταγραφής dna αλυσίδα dna κάνει ενεργοποιητής RNA πρωτεΐνες προαγωγέας περιοχή αγγελιοφόρος δόγμα μοριακής βιολογίας πρότυπο κλώνου πρόσληψη οπή ζεύγη βάσης μεταγραφή παράγοντες αλληλουχία μικρού τμήματος σκέλη


Νέα ανακάλυψη δείχνει ότι τα ανθρώπινα κύτταρα μπορούν να γράφουν αλληλουχίες RNA στο DNA

Τα κύτταρα περιέχουν μηχανήματα που αντιγράφουν το DNA σε ένα νέο σύνολο που μπαίνει σε ένα νεοσυσταθέν κύτταρο. Η ίδια κατηγορία μηχανών, που ονομάζονται πολυμεράσες, δημιουργούν επίσης μηνύματα RNA, τα οποία είναι σαν σημειώσεις που αντιγράφονται από το κεντρικό αποθετήριο DNA των συνταγών, ώστε να μπορούν να διαβαστούν πιο αποτελεσματικά σε πρωτεΐνες. Αλλά οι πολυμεράσες πιστεύεται ότι λειτουργούν μόνο προς μία κατεύθυνση DNA προς DNA ή RNA. Αυτό εμποδίζει τα μηνύματα RNA να ξαναγραφούν στο κύριο βιβλίο συνταγών του γονιδιωματικού DNA. Τώρα, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Thomas Jefferson παρέχουν τις πρώτες αποδείξεις ότι τμήματα RNA μπορούν να εγγραφούν ξανά στο DNA, το οποίο ενδέχεται να αμφισβητήσει το κεντρικό δόγμα στη βιολογία και θα μπορούσε να έχει ευρείες επιπτώσεις που επηρεάζουν πολλούς τομείς της βιολογίας.

«Αυτή η εργασία ανοίγει την πόρτα σε πολλές άλλες μελέτες που θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τη σημασία της ύπαρξης ενός μηχανισμού για τη μετατροπή των μηνυμάτων RNA σε DNA στα δικά μας κύτταρα», λέει ο Richard Pomerantz, PhD, αναπληρωτής καθηγητής βιοχημείας και μοριακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Thomas Jefferson. Το "Η πραγματικότητα ότι μια ανθρώπινη πολυμεράση μπορεί να το κάνει αυτό με υψηλή απόδοση, εγείρει πολλά ερωτήματα". Για παράδειγμα, αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι τα μηνύματα RNA μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρότυπα για την επιδιόρθωση ή την επανεγγραφή γονιδιωματικού DNA.

Το έργο δημοσιεύτηκε στις 11 Ιουνίου στο περιοδικό Προόδους της Επιστήμης.

Μαζί με τον πρώτο συγγραφέα Gurushankar Chandramouly και άλλους συνεργάτες, η ομάδα του Dr. Pomerantz ξεκίνησε με τη διερεύνηση μιας πολύ ασυνήθιστης πολυμεράσης, που ονομάζεται πολυμεράση θήτα. Από τις 14 πολυμεράσες DNA στα κύτταρα των θηλαστικών, μόνο τρεις κάνουν το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας για την αντιγραφή ολόκληρου του γονιδιώματος για να προετοιμαστούν για κυτταρική διαίρεση. Οι υπόλοιποι 11 συμμετέχουν ως επί το πλείστον στην ανίχνευση και την επισκευή όταν υπάρχει διακοπή ή σφάλμα στα σκέλη του DNA. Η πολυμεράση θήτα επιδιορθώνει το DNA, αλλά είναι πολύ επιρρεπής σε λάθη και κάνει πολλά λάθη ή μεταλλάξεις. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι ορισμένες από τις «κακές» ιδιότητες της πολυμεράσης θήτα ήταν αυτές που μοιραζόταν με μια άλλη κυτταρική μηχανή, αν και μια πιο κοινή στους ιούς -- την αντίστροφη μεταγραφάση. Όπως και η Pol theta, η αντίστροφη μεταγραφάση του HIV δρα ως πολυμεράση DNA, αλλά μπορεί επίσης να δεσμεύσει το RNA και να ξαναδιαβάσει το RNA σε έναν κλώνο DNA.

Σε μια σειρά κομψών πειραμάτων, οι ερευνητές δοκίμασαν την πολυμεράση θήτα έναντι της αντίστροφης μεταγραφάσης από τον ιό HIV, η οποία είναι μία από τις καλύτερα μελετημένες στο είδος της. Έδειξαν ότι η πολυμεράση θήτα ήταν ικανή να μετατρέπει μηνύματα RNA σε DNA, κάτι που έκανε όπως και η ανάστροφη μεταγραφάση του HIV, και ότι στην πραγματικότητα έκανε καλύτερη δουλειά από ό,τι όταν αναδιπλασίαζε DNA σε DNA. Η πολυμεράση θήτα ήταν πιο αποτελεσματική και εισήγαγε λιγότερα σφάλματα όταν χρησιμοποιούσε ένα πρότυπο RNA για να γράψει νέα μηνύματα DNA, παρά όταν αντιγράφει το DNA σε DNA, υποδηλώνοντας ότι αυτή η λειτουργία θα μπορούσε να είναι ο κύριος σκοπός της στο κύτταρο.

Η ομάδα συνεργάστηκε με το εργαστήριο του Δρ Xiaojiang S. Chen στο USC και χρησιμοποίησε κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ για να καθορίσει τη δομή και διαπίστωσε ότι αυτό το μόριο ήταν σε θέση να αλλάξει σχήμα για να φιλοξενήσει το πιο ογκώδες μόριο RNA-ένα μοναδικό κατόρθωμα μεταξύ των πολυμερασών.

"Η έρευνά μας υποδηλώνει ότι η κύρια λειτουργία της πολυμεράσης θήτα είναι να δρα ως αντίστροφη μεταγραφάση", λέει ο Δρ Πομεράντζ. "Σε υγιή κύτταρα, ο σκοπός αυτού του μορίου μπορεί να είναι η επιδιόρθωση του DNA με τη μεσολάβηση του RNA. Σε ανθυγιεινά κύτταρα, όπως τα καρκινικά κύτταρα, η θήτα πολυμεράσης εκφράζεται έντονα και προάγει την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων και την αντοχή στα φάρμακα. Θα είναι συναρπαστικό να κατανοήσουμε περαιτέρω πώς Η δραστηριότητα της πολυμεράσης θήτα στο RNA συμβάλλει στην επιδιόρθωση του DNA και στον πολλαπλασιασμό των καρκινικών κυττάρων ».

Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από τις επιχορηγήσεις NIH 1R01GM130889-01 και 1R01GM137124-01 και R01CA197506 και R01CA240392. Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε επίσης εν μέρει από επιχορήγηση του Ιδρύματος Tower Cancer Research Foundation.


Περιεχόμενα

Μια μονάδα μεταγραφής DNA που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη μπορεί να περιέχει και τα δύο α ακολουθία κωδικοποίησης, η οποία θα μεταφραστεί στην πρωτεΐνη, και ρυθμιστικές ακολουθίες, που κατευθύνουν και ρυθμίζουν τη σύνθεση αυτής της πρωτεΐνης. Η ρυθμιστική αλληλουχία πριν από ("ανοδικά" από) την κωδικεύουσα αλληλουχία ονομάζεται η πέντε πρωταρχική αμετάφραστη περιοχή (5'UTR) η ακολουθία μετά ("κατάντη" από) την κωδικεύουσα αλληλουχία ονομάζεται η τριών πρώτων αμετάφραστη περιοχή (3'UTR). [3]

Σε αντίθεση με την αντιγραφή του DNA, η μεταγραφή οδηγεί σε ένα συμπλήρωμα RNA που περιλαμβάνει το νουκλεοτίδιο ουρακίλη (U) σε όλες τις περιπτώσεις όπου η θυμίνη (Τ) θα είχε συμβεί σε ένα συμπλήρωμα DNA.

Μόνο ένας από τους δύο κλώνους DNA χρησιμεύει ως πρότυπο για μεταγραφή. Ο αντινοηματικός κλώνος του DNA διαβάζεται με πολυμεράση RNA από το άκρο 3 'έως το άκρο 5' κατά τη μεταγραφή (3 '→ 5'). Το συμπληρωματικό RNA δημιουργείται προς την αντίθετη κατεύθυνση, στην κατεύθυνση 5 '→ 3', που ταιριάζει με την ακολουθία του κλώνου αίσθησης με την εξαίρεση της αλλαγής ουρακίλης για θυμίνη. Αυτή η κατευθυντικότητα οφείλεται στο ότι η RNA πολυμεράση μπορεί να προσθέσει νουκλεοτίδια μόνο στο 3' άκρο της αναπτυσσόμενης αλυσίδας mRNA. Αυτή η χρήση μόνο του 3' → 5' κλώνου DNA εξαλείφει την ανάγκη για τα θραύσματα Okazaki που φαίνονται στην αντιγραφή του DNA. [3] Αυτό αφαιρεί επίσης την ανάγκη για έναν εκκινητή RNA για την έναρξη της σύνθεσης RNA, όπως συμβαίνει στην αντιγραφή του DNA.

ο μη- η κλώνος του DNA του προτύπου (νοηματική) ονομάζεται κωδικοποιητική αλυσίδα, επειδή η αλληλουχία της είναι ίδια με το νεοδημιουργημένο μεταγράφημα RNA (εκτός από την υποκατάσταση της θυμίνης με ουρακίλη). Αυτό είναι το σκέλος που χρησιμοποιείται κατά σύμβαση όταν παρουσιάζεται μια αλληλουχία DNA. [5]

Η μεταγραφή έχει κάποιους μηχανισμούς διόρθωσης, αλλά είναι λιγότεροι και λιγότερο αποτελεσματικοί από τους ελέγχους για την αντιγραφή του DNA. Ως αποτέλεσμα, η μεταγραφή έχει χαμηλότερη πιστότητα αντιγραφής από την αντιγραφή του DNA. [6]

Η μεταγραφή χωρίζεται σε την έναρξη, διαφυγής υποκινητή, επιμήκυνση, και λήξη. [7]

Ρύθμιση για μεταγραφή Επεξεργασία

Ενισχυτές, παράγοντες μεταγραφής, σύμπλοκο μεσολαβητή και βρόχοι DNA στη μεταγραφή θηλαστικών Επεξεργασία

Η εγκατάσταση για μεταγραφή σε θηλαστικά ρυθμίζεται από πολλά στοιχεία ρύθμισης της cis, συμπεριλαμβανομένων των βασικών στοιχείων προαγωγού και προαγωγού-εγγύς που βρίσκονται κοντά στις θέσεις έναρξης μεταγραφής των γονιδίων. Οι βασικοί προαγωγείς σε συνδυασμό με γενικούς παράγοντες μεταγραφής είναι αρκετοί για να κατευθύνουν την έναρξη της μεταγραφής, αλλά γενικά έχουν χαμηλή βασική δραστηριότητα. [8] Άλλες σημαντικές ενότητες ρύθμισης του cis εντοπίζονται σε περιοχές DNA που απέχουν πολύ από τις θέσεις έναρξης της μεταγραφής. Αυτά περιλαμβάνουν ενισχυτές, σιγαστήρες, μονωτές και στοιχεία πρόσδεσης. [9] Μεταξύ αυτού του αστερισμού στοιχείων, οι ενισχυτές και οι σχετικοί μεταγραφικοί παράγοντες έχουν πρωταγωνιστικό ρόλο στην έναρξη της γονιδιακής μεταγραφής. [10] Ένας ενισχυτής που εντοπίζεται σε μια περιοχή DNA μακριά από τον προαγωγέα ενός γονιδίου μπορεί να έχει πολύ μεγάλη επίδραση στη μεταγραφή γονιδίων, με ορισμένα γονίδια να υφίστανται έως και 100 φορές αυξημένη μεταγραφή λόγω ενός ενεργοποιημένου ενισχυτή. [11]

Οι ενισχυτές είναι περιοχές του γονιδιώματος που είναι κύρια γονιδιακά ρυθμιστικά στοιχεία. Οι ενισχυτές ελέγχουν προγράμματα μεταγραφής γονιδίων ειδικά για τον τύπο κυττάρων, τις περισσότερες φορές κάνοντας βρόχο σε μεγάλες αποστάσεις για να έρθουν σε φυσική εγγύτητα με τους υποκινητές των γονιδίων-στόχων τους. [12] Ενώ υπάρχουν εκατοντάδες χιλιάδες περιοχές ενισχυτή DNA, [13] για έναν συγκεκριμένο τύπο ιστού μόνο συγκεκριμένοι ενισχυτές έρχονται κοντά με τους υποκινητές που ρυθμίζουν. Σε μια μελέτη νευρώνων του φλοιού του εγκεφάλου, βρέθηκαν 24.937 βρόχοι, που έφεραν ενισχυτές στους προαγωγείς -στόχους τους. [11] Πολλαπλοί ενισχυτές, ο καθένας συχνά σε δεκάδες ή εκατοντάδες χιλιάδες νουκλεοτιδίων μακριά από τα γονίδια -στόχους τους, βρόχο στους προαγωγείς γονιδίων -στόχων τους και μπορούν να συντονιστούν μεταξύ τους για τον έλεγχο της μεταγραφής του κοινού γονιδίου -στόχου τους. [12]

Η σχηματική απεικόνιση σε αυτήν την ενότητα δείχνει έναν ενισχυτή που περιστρέφεται για να έρθει σε στενή φυσική εγγύτητα με τον υποκινητή ενός γονιδίου στόχου. Ο βρόχος σταθεροποιείται από ένα διμερές μιας συνδετικής πρωτεΐνης (π.χ. διμερές CTCF ή YY1), με ένα μέλος του διμερούς να είναι αγκυροβολημένο στο μοτίβο σύνδεσης του στον ενισχυτή και το άλλο μέλος αγκυροβολημένο στο μοτίβο σύνδεσής του στον προαγωγό (που αντιπροσωπεύεται από το κόκκινα ζιγκ -ζαγκ στην εικόνα). [14] Αρκετοί παράγοντες μεταγραφής για συγκεκριμένη λειτουργία κυττάρων (υπάρχουν περίπου 1.600 παράγοντες μεταγραφής σε ένα ανθρώπινο κύτταρο [15]) συνδέονται γενικά με συγκεκριμένα μοτίβα ενός ενισχυτή [16] και ένα μικρό συνδυασμό αυτών των παραγόντων μεταγραφής που συνδέονται με τον ενισχυτή, όταν πλησιάζουν σε έναν υποκινητή μέσω ενός βρόχου DNA, ρυθμίζει το επίπεδο μεταγραφής του γονιδίου στόχου. Ο διαμεσολαβητής (ένα σύμπλεγμα που αποτελείται συνήθως από περίπου 26 πρωτεΐνες σε δομή αλληλεπίδρασης) επικοινωνεί ρυθμιστικά σήματα από παράγοντες μεταγραφής που συνδέονται με ενισχυτή DNA απευθείας στο ένζυμο RNA πολυμεράσης II (pol II) που συνδέεται με τον προαγωγέα. [17]

Οι ενισχυτές, όταν είναι ενεργοί, μεταγράφονται γενικά και από τους δύο κλώνους του DNA με RNA πολυμεράσες που δρουν σε δύο διαφορετικές κατευθύνσεις, παράγοντας δύο ενισχυτικά RNA (eRNA) όπως απεικονίζεται στο σχήμα. [18] Ένας ανενεργός ενισχυτής μπορεί να συνδέεται με έναν ανενεργό συντελεστή μεταγραφής. Η φωσφορυλίωση του μεταγραφικού παράγοντα μπορεί να τον ενεργοποιήσει και αυτός ο ενεργοποιημένος παράγοντας μεταγραφής μπορεί στη συνέχεια να ενεργοποιήσει τον ενισχυτή στον οποίο είναι δεσμευμένος (βλέπε μικρό κόκκινο αστέρι που αντιπροσωπεύει φωσφορυλίωση του μεταγραφικού παράγοντα που είναι συνδεδεμένο με ενισχυτή στην εικόνα). [19] Ένας ενεργοποιημένος ενισχυτής ξεκινά τη μεταγραφή του RNA του πριν ενεργοποιήσει τη μεταγραφή του αγγελιαφόρου RNA από το γονίδιο στόχο του. [20]

CpG νησί μεθυλίωση και απομεθυλίωση Επεξεργασία

Η ρύθμιση της μεταγραφής στο 60% περίπου των υποκινητών ελέγχεται επίσης με μεθυλίωση των κυτοσινών εντός των δινουκλεοτιδίων CpG (όπου η 5 'κυτοσίνη ακολουθείται από τις θέσεις 3' της γουανίνης ή της CpG). Η 5-μεθυλκυτοσίνη (5-mC) είναι μια μεθυλιωμένη μορφή της κυτταροσίνης βάσης DNA (βλέπε σχήμα). Το 5-mC είναι ένας επιγενετικός δείκτης που βρίσκεται κυρίως στις θέσεις CpG. Περίπου 28 εκατομμύρια δινουκλεοτίδια CpG εμφανίζονται στο ανθρώπινο γονιδίωμα. [21] Στους περισσότερους ιστούς θηλαστικών, κατά μέσο όρο, το 70% έως 80% των κυτοσινών CpG μεθυλιώνονται (σχηματίζοντας 5-μεθυλCpG ή 5-mCpG). [22] Μεθυλιωμένες κυτοσίνες μέσα σε αλληλουχίες 5 ’κυτοσίνης-γουανίνης 3’ εμφανίζονται συχνά σε ομάδες, που ονομάζονται νησιά CpG. Περίπου το 60% των αλληλουχιών προαγωγέα έχουν νησίδα CpG ενώ μόνο το 6% περίπου των αλληλουχιών ενισχυτών έχουν νησίδα CpG. [23] Οι νησίδες CpG αποτελούν ρυθμιστικές αλληλουχίες, καθώς εάν οι νησίδες CpG μεθυλιωθούν στον υποκινητή ενός γονιδίου, αυτό μπορεί να μειώσει ή να αποσιωπήσει τη μεταγραφή του γονιδίου. [24]

Η μεθυλίωση του DNA ρυθμίζει τη γονιδιακή μεταγραφή μέσω αλληλεπίδρασης με πρωτεΐνες του τομέα δέσμευσης μεθυλίου (MBD), όπως MeCP2, MBD1 και MBD2. Αυτές οι πρωτεΐνες MBD συνδέονται πιο ισχυρά με εξαιρετικά μεθυλιωμένα CpG νησίδες. [25] Αυτές οι πρωτεΐνες MBD έχουν τόσο τομέα σύνδεσης μεθυλο-CpG όσο και τομέα καταστολής μεταγραφής. [25] Συνδέονται με μεθυλιωμένο DNA και καθοδηγούν ή κατευθύνουν σύμπλοκα πρωτεϊνών με αναδιαμόρφωση χρωματίνης ή/και δραστικότητα τροποποίησης ιστόνης σε μεθυλιωμένα νησιά CpG. Οι πρωτεΐνες MBD γενικά καταστέλλουν την τοπική χρωματίνη, όπως καταλύοντας την εισαγωγή κατασταλτικών σημάτων ιστόνης ή δημιουργώντας ένα συνολικό κατασταλτικό περιβάλλον χρωματίνης μέσω αναδιαμόρφωσης νουκλεοσωμάτων και αναδιοργάνωσης χρωματίνης. [25]

Όπως σημειώθηκε στην προηγούμενη ενότητα, οι παράγοντες μεταγραφής είναι πρωτεΐνες που συνδέονται με συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA προκειμένου να ρυθμίσουν την έκφραση ενός γονιδίου. Η αλληλουχία σύνδεσης για έναν μεταγραφικό παράγοντα στο DNA είναι συνήθως περίπου 10 ή 11 νουκλεοτίδια. Όπως συνοψίστηκε το 2009, οι Vaquerizas et al. υποδεικνύεται ότι υπάρχουν περίπου 1.400 διαφορετικοί παράγοντες μεταγραφής που κωδικοποιούνται στο ανθρώπινο γονιδίωμα από γονίδια που αποτελούν περίπου το 6% όλων των γονιδίων που κωδικοποιούν ανθρώπινη πρωτεΐνη. [26] Περίπου το 94% των θέσεων σύνδεσης με παράγοντες μεταγραφής (TFBS) που σχετίζονται με γονίδια που ανταποκρίνονται στο σήμα εμφανίζονται σε ενισχυτές ενώ μόνο περίπου το 6% αυτών των TFBS εμφανίζονται σε υποκινητές. [16]

Η πρωτεΐνη EGR1 είναι ένας ιδιαίτερος μεταγραφικός παράγοντας που είναι σημαντικός για τη ρύθμιση της μεθυλίωσης των νησιών CpG. Μια θέση σύνδεσης παράγοντα μεταγραφής EGR1 εντοπίζεται συχνά σε αλληλουχίες ενισχυτή ή προαγωγού. [27] Υπάρχουν περίπου 12.000 θέσεις δέσμευσης για το EGR1 στο γονιδίωμα των θηλαστικών και περίπου οι μισές από τις θέσεις σύνδεσης του EGR1 βρίσκονται σε υποκινητές και οι μισές σε ενισχυτές. [27] Η δέσμευση του EGR1 στη θέση δέσμευσης του DNA -στόχου δεν είναι ευαίσθητη στη μεθυλίωση κυτοσίνης στο DNA. [27]

Ενώ μόνο μικρές ποσότητες πρωτεΐνης του μεταγραφικού παράγοντα EGR1 είναι ανιχνεύσιμες σε κύτταρα που δεν διεγείρονται, η μετάφραση του EGR1 γονίδιο σε πρωτεΐνη μία ώρα μετά την δραστική αύξηση της διέγερσης. [28] Η έκφραση των πρωτεϊνών μεταγραφικού παράγοντα EGR1, σε διάφορους τύπους κυττάρων, μπορεί να διεγερθεί από αυξητικούς παράγοντες, νευροδιαβιβαστές, ορμόνες, στρες και τραυματισμούς. [28] Στον εγκέφαλο, όταν ενεργοποιούνται οι νευρώνες, οι πρωτεΐνες EGR1 ρυθμίζονται προς τα πάνω και συνδέονται (προσλαμβάνουν) τα προϋπάρχοντα ένζυμα TET1 που εκφράζονται σε μεγάλο βαθμό στους νευρώνες. Τα ένζυμα TET μπορούν να καταλύσουν την απομεθυλίωση της 5-μεθυλκυτοσίνης. Όταν οι μεταγραφικοί παράγοντες EGR1 φέρνουν τα ένζυμα TET1 σε θέσεις δέσμευσης EGR1 σε προαγωγείς, τα ένζυμα TET μπορούν να απομεθυλιώσουν τις μεθυλιωμένες νησίδες CpG σε αυτούς τους προαγωγείς. Κατά την απομεθυλίωση, αυτοί οι προαγωγείς μπορούν στη συνέχεια να ξεκινήσουν τη μεταγραφή των γονιδίων-στόχων τους. Εκατοντάδες γονίδια σε νευρώνες εκφράζονται διαφορικά μετά την ενεργοποίηση νευρώνων μέσω της στρατολόγησης EGR1 του TET1 σε μεθυλιωμένες ρυθμιστικές αλληλουχίες στους προαγωγείς τους. [27]

Η μεθυλίωση των υποκινητών αλλάζει επίσης ως απόκριση στα σήματα. Οι τρεις μεθυλοτρανσφεράσες DNA θηλαστικών (DNMT1, DNMT3A και DNMT3B) καταλύουν την προσθήκη μεθυλομάδων σε κυτοσίνες στο DNA. Ενώ το DNMT1 είναι μια μεθυλοτρανσφεράση «συντήρησης», τα DNMT3A και DNMT3B μπορούν να πραγματοποιήσουν νέες μεθυλιώσεις. Υπάρχουν επίσης δύο ισομορφές πρωτεΐνης ματίσματος που παράγονται από το DNMT3A γονίδιο: πρωτεΐνες DNA μεθυλοτρανσφεράσης DNMT3A1 και DNMT3A2. [29]

Η ισομορφή ματίσματος DNMT3A2 συμπεριφέρεται σαν το προϊόν ενός κλασικού γονιδίου άμεσης-πρώιμης και, για παράδειγμα, παράγεται ισχυρά και παροδικά μετά από νευρωνική ενεργοποίηση. [30] Όπου η ισομορφή μεθυλοτρανσφεράσης DNA DNMT3A2 συνδέεται και προσθέτει ομάδες μεθυλίου στις κυτοσίνες φαίνεται να καθορίζεται από μετασχηματιστικές τροποποιήσεις ιστόνης. [31] [32] [33]

Από την άλλη πλευρά, η νευρική ενεργοποίηση προκαλεί υποβάθμιση του DNMT3A1 συνοδευόμενη από μειωμένη μεθυλίωση τουλάχιστον ενός αξιολογημένου στοχευμένου προαγωγού. [34]

Εκκίνηση Επεξεργασία

Η μεταγραφή ξεκινά με τη σύνδεση της πολυμεράσης RNA, μαζί με έναν ή περισσότερους γενικούς παράγοντες μεταγραφής, σε μια συγκεκριμένη αλληλουχία DNA που αναφέρεται ως "προαγωγέας" για να σχηματίσει ένα "κλειστό σύμπλεγμα" προαγωγέα πολυμεράσης RNA. Στο «κλειστό σύμπλεγμα» το DNA του προαγωγέα εξακολουθεί να είναι πλήρως δίκλωνο. [7]

Η RNA πολυμεράση, υποβοηθούμενη από έναν ή περισσότερους γενικούς μεταγραφικούς παράγοντες, στη συνέχεια ξετυλίγει περίπου 14 ζεύγη βάσεων DNA για να σχηματίσει ένα «ανοικτό σύμπλεγμα» προαγωγέα RNA πολυμεράσης. Στο «ανοιχτό σύμπλεγμα» το DNA του προαγωγέα είναι εν μέρει ξετυλιγμένο και μονόκλωνο.Το εκτεθειμένο, μονόκλωνο DNA αναφέρεται ως "φούσκα μεταγραφής". [7]

Η RNA πολυμεράση, υποβοηθούμενη από έναν ή περισσότερους γενικούς μεταγραφικούς παράγοντες, στη συνέχεια επιλέγει α ιστότοπος έναρξης μεταγραφής στη φυσαλίδα μεταγραφής, δεσμεύεται σε ένα ΝΤΡ εκκίνησης και ένα επεκτεινόμενο ΝΤΡ (ή ένα σύντομο εκκινητή RNA και ένα εκτεινόμενο ΝΤΡ) συμπληρωματικά προς την αλληλουχία της θέσης έναρξης της μεταγραφής και καταλύει το σχηματισμό δεσμού για να δώσει ένα αρχικό προϊόν RNA. [7]

Στα βακτήρια, το ολοένζυμο πολυμεράσης RNA αποτελείται από πέντε υπομονάδες: 2 α υπομονάδες, 1 β υπομονάδα, 1 β' υπομονάδα και 1 ω υπομονάδα. Στα βακτήρια, υπάρχει ένας γενικός παράγοντας μεταγραφής RNA γνωστός ως παράγοντας σίγμα. Το ένζυμο πυρήνα RNA πολυμεράσης συνδέεται με τον βακτηριακό γενικό παράγοντα μεταγραφής (σίγμα) για να σχηματίσει ολοένζυμο RNA πολυμεράσης και στη συνέχεια συνδέεται με έναν προαγωγέα. [7] (Η RNA πολυμεράση ονομάζεται ολοένζυμο όταν η υπομονάδα σίγμα συνδέεται με το ένζυμο πυρήνα που αποτελείται από 2 α υπομονάδες, 1 β υπομονάδα, 1 β' υπομονάδα μόνο). Σε αντίθεση με τους ευκαρυώτες, το νουκλεοτίδιο έναρξης του εκκολαπτόμενου βακτηριακού mRNA δεν καλύπτεται με ένα τροποποιημένο νουκλεοτίδιο γουανίνης. Το νουκλεοτίδιο έναρξης των βακτηριακών μεταγραφών φέρει ένα 5' τριφωσφορικό (5'-ΡΡΡ), το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για χαρτογράφηση σε όλο το γονιδίωμα των θέσεων έναρξης της μεταγραφής. [35]

Στα αρχαία και στους ευκαρυώτες, η RNA πολυμεράση περιέχει υπομονάδες ομόλογες με καθεμία από τις πέντε υπομονάδες πολυμεράσης RNA στα βακτήρια και επίσης περιέχει επιπλέον υπομονάδες. Στα αρχαιά και τους ευκαρυώτες, οι λειτουργίες του γενικού βακτηριακού παράγοντα μεταγραφής σίγμα εκτελούνται από πολλαπλούς γενικούς παράγοντες μεταγραφής που συνεργάζονται. [7] Στα αρχαιά, υπάρχουν τρεις γενικοί παράγοντες μεταγραφής: TBP, TFB και TFE. Στους ευκαρυωτικούς, στη μεταγραφή που εξαρτάται από την πολυμεράση II του RNA, υπάρχουν έξι γενικοί παράγοντες μεταγραφής: TFIIA, TFIIB (ορθολογικός αρχαιολογικός TFB), TFIID (παράγοντας πολλών υπομονάδων στον οποίο η βασική υπομονάδα, TBP, είναι ορθολογία του αρχαιολογικού TBP), TFIIE (ορθολογία αρχαιολογικού TFE), TFIIF και TFIIH. Το TFIID είναι το πρώτο συστατικό που συνδέεται με το DNA λόγω της δέσμευσης του TBP, ενώ το TFIIH είναι το τελευταίο συστατικό που προσλαμβάνεται. Στα αρχαιά και τους ευκαρυώτες, το κλειστό σύμπλεγμα RNA πολυμεράσης-προαγωγέα αναφέρεται συνήθως ως "σύμπλεγμα προκαταβολής". [36]

Η έναρξη της μεταγραφής ρυθμίζεται από πρόσθετες πρωτεΐνες, γνωστές ως ενεργοποιητές και καταστολείς, και, σε ορισμένες περιπτώσεις, συναφείς ενεργοποιητές ή συμπιεστές, οι οποίοι ρυθμίζουν το σχηματισμό και τη λειτουργία του συμπλόκου έναρξης μεταγραφής. [7]

Διαφυγή προωθητή Επεξεργασία

Μετά τη σύνθεση του πρώτου δεσμού, η RNA πολυμεράση πρέπει να διαφύγει από τον προαγωγό. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου υπάρχει μια τάση απελευθέρωσης του μεταγράφου RNA και παραγωγής περικομμένων μεταγραφών. Αυτό ονομάζεται αποβολή εκκίνησης και είναι κοινό τόσο για τους ευκαρυωτικούς όσο και για τους προκαρυωτικούς. [37] Η αποτυχία έναρξης συνεχίζει να συμβαίνει έως ότου συντεθεί ένα προϊόν RNA μήκους κατωφλίου περίπου 10 νουκλεοτιδίων, οπότε λαμβάνει χώρα διαφυγή προαγωγέα και σχηματίζεται ένα σύμπλοκο επιμήκυνσης μεταγραφής.

Μηχανιστικά, η διαφυγή του προαγωγέα λαμβάνει χώρα μέσω θρυμματισμού του DNA, παρέχοντας την ενέργεια που απαιτείται για τη διακοπή των αλληλεπιδράσεων μεταξύ του ολοενζύμου πολυμεράσης RNA και του προαγωγέα. [38]

Στα βακτήρια, θεωρήθηκε ιστορικά ότι ο παράγοντας σίγμα απελευθερώνεται οπωσδήποτε μετά την κάθαρση του υποκινητή. Αυτή η θεωρία ήταν γνωστή ως η μοντέλο υποχρεωτικής απελευθέρωσης. Ωστόσο, μεταγενέστερα δεδομένα έδειξαν ότι μετά και μετά την κάθαρση του υποκινητή, ο παράγοντας σίγμα απελευθερώνεται σύμφωνα με ένα στοχαστικό μοντέλο γνωστό ως μοντέλο στοχαστικής απελευθέρωσης. [39]

Σε ευκαρυώτες, σε έναν εξαρτώμενο από RNA πολυμεράση II προαγωγέα, κατά την κάθαρση του προαγωγέα, ο TFIIH φωσφορυλιώνει τη σερίνη 5 στην καρβοξυτελική περιοχή της RNA πολυμεράσης II, οδηγώντας στη στρατολόγηση του ενζύμου κάλυψης (CE). [40] [41] Ο ακριβής μηχανισμός του τρόπου με τον οποίο το CE επάγει την κάθαρση του προαγωγού στα ευκαρυωτικά δεν είναι ακόμη γνωστός.

Επιμήκυνση Επεξεργασία

Ένας κλώνος του DNA, το σκέλος προτύπου (ή μη κωδικοποιητικό κλώνο), χρησιμοποιείται ως πρότυπο για τη σύνθεση RNA. Καθώς η μεταγραφή προχωρά, η RNA πολυμεράση διασχίζει τον κλώνο του εκμαγείου και χρησιμοποιεί τη συμπληρωματικότητα ζευγών βάσεων με το πρότυπο DNA για να δημιουργήσει ένα αντίγραφο RNA (το οποίο επιμηκύνεται κατά τη διάρκεια της διέλευσης). Αν και η RNA πολυμεράση διασχίζει τον κλώνο του εκμαγείου από 3' → 5', ο κωδικοποιητικός (μη-πρότυπος) κλώνος και το νεοσχηματισμένο RNA μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως σημεία αναφοράς, επομένως η μεταγραφή μπορεί να περιγραφεί ως λαμβάνει χώρα 5' → 3'. Αυτό παράγει ένα μόριο RNA από 5 '→ 3', ένα ακριβές αντίγραφο της κωδικοποιητικής αλυσίδας (εκτός από το ότι οι θυμίνες αντικαθίστανται με ουρακίλες και τα νουκλεοτίδια αποτελούνται από ένα σάκχαρο ριβόζης (5 άνθρακα) όπου το DNA έχει δεοξυριβόζη (ένα λιγότερο οξυγόνο) ατόμου) στη ραχοκοκαλιά του σακχάρου-φωσφορικού). [ αναφορά που απαιτείται ]

Η μεταγραφή του mRNA μπορεί να περιλαμβάνει πολλαπλές πολυμεράσες RNA σε ένα μόνο πρότυπο DNA και πολλαπλούς γύρους μεταγραφής (ενίσχυση συγκεκριμένου mRNA), έτσι πολλά μόρια mRNA μπορούν να παραχθούν γρήγορα από ένα μόνο αντίγραφο ενός γονιδίου. [ αναφορά που απαιτείται ] Τα χαρακτηριστικά ποσοστά επιμήκυνσης σε προκαρυώτες και ευκαρυώτες είναι περίπου 10-100 nts/sec. [42] Στους ευκαρυώτες, ωστόσο, τα νουκλεοσώματα λειτουργούν ως κύρια εμπόδια στη μεταγραφή πολυμερασών κατά τη διάρκεια της επιμήκυνσης μεταγραφής. [43] [44] Σε αυτούς τους οργανισμούς, η παύση που προκαλείται από τα νουκλεοσώματα μπορεί να ρυθμιστεί με παράγοντες επιμήκυνσης μεταγραφής όπως το TFIIS. [44]

Η επιμήκυνση περιλαμβάνει επίσης έναν μηχανισμό διόρθωσης που μπορεί να αντικαταστήσει λανθασμένα ενσωματωμένες βάσεις. Στους ευκαρυώτες, αυτό μπορεί να αντιστοιχεί με μικρές παύσεις κατά τη διάρκεια της μεταγραφής που επιτρέπουν τη δέσμευση κατάλληλων παραγόντων επεξεργασίας RNA. Αυτές οι παύσεις μπορεί να είναι εγγενείς στην RNA πολυμεράση ή να οφείλονται στη δομή της χρωματίνης. [ αναφορά που απαιτείται ]

Επεξεργασία τερματισμού

Τα βακτήρια χρησιμοποιούν δύο διαφορετικές στρατηγικές για τερματισμό μεταγραφής-τερματισμό ανεξάρτητο από Rho και τερματισμό εξαρτώμενο από Rho. Στον τερματισμό μεταγραφής ανεξάρτητος από Rho, η μεταγραφή RNA σταματά όταν το νεοσυντιθέμενο μόριο RNA σχηματίζει έναν βρόχο φουρκέτας πλούσιο σε G-C που ακολουθείται από μια σειρά Us. Όταν σχηματίζεται η φουρκέτα, η μηχανική καταπόνηση σπάει τους αδύναμους δεσμούς rU-dA, γεμίζοντας τώρα το υβρίδιο DNA-RNA. Αυτό απομακρύνει το αντίγραφο poly-U από την ενεργό θέση της πολυμεράσης RNA, τερματίζοντας τη μεταγραφή. Στον "εξαρτώμενο από Rho" τύπο τερματισμού, ένας πρωτεϊνικός παράγοντας που ονομάζεται "Rho" αποσταθεροποιεί την αλληλεπίδραση μεταξύ του εκμαγείου και του mRNA, απελευθερώνοντας έτσι το νεοσυντιθέμενο mRNA από το σύμπλεγμα επιμήκυνσης. [45]

Ο τερματισμός μεταγραφής στους ευκαρυώτες είναι λιγότερο καλά κατανοητός από ό, τι στα βακτήρια, αλλά περιλαμβάνει τη διάσπαση της νέας μεταγραφής ακολουθούμενη από ανεξάρτητη προσθήκη αδενινών στο νέο της άκρο 3 ', σε μια διαδικασία που ονομάζεται πολυαδενυλίωση. [46]


Επιμήκυνση

Λίγο μετά την έναρξη της μεταγραφής, ο παράγοντας σίγμα διαχωρίζεται από την RNA πολυμεράση. Το RNA συντίθεται πάντα στην κατεύθυνση 5′ →𠀳′ (Εικόνες 10-10 και 10-11), με τα τριφωσφορικά νουκλεοσίδια (NTPs) να δρουν ως υποστρώματα για τα ένζυμα Η ακόλουθη εξίσωση αντιπροσωπεύει την προσθήκη κάθε ριβονουκλεοτιδίου.

Εικόνα 10-10

Η διαδοχική προσθήκη νουκλεοτιδίων πραγματοποιείται μία κάθε φορά στην κατεύθυνση 5 ′-to-3 ′. Η αλυσίδα αναπτύσσεται με το σχηματισμό ενός δεσμού μεταξύ του άκρου 3′ υδροξυλίου του αναπτυσσόμενου κλώνου και ενός τριφωσφορικού νουκλεοζίτη, απελευθερώνοντας έναν (περισσότερο. )

Εικόνα 10-11

Μεταγραφή με RNA πολυμεράση. Ένας κλώνος RNA συντίθεται στην κατεύθυνση 5′ →𠀳′ από μια τοπικά μονόκλωνη περιοχή DNA. (Μετά τους E. J. Gardner, M. J. Simmons και D. P. Snustad, Αρχές Γενετικής, (περισσότερο. )


2. RNA

Το RNA, είναι ένα άλλο μακρομόριο απαραίτητο για όλες τις γνωστές μορφές ζωής. Όπως το DNA, το RNA αποτελείται από νουκλεοτίδια. Κάποτε θεωρήθηκε ότι παίζουν βοηθητικούς ρόλους, τα RNA είναι πλέον κατανοητό ότι είναι μεταξύ των βασικών ρυθμιστικών παικτών ενός κυττάρου όπου καταλύουν βιολογικές αντιδράσεις, ελέγχουν και ρυθμίζουν την έκφραση γονιδίων, ανιχνεύουν και μεταδίδουν αποκρίσεις σε κυτταρικά σήματα κ.λπ.

Η χημική δομή του RNA είναι πολύ παρόμοια με αυτή του DNA: κάθε νουκλεοτίδιο αποτελείται από μια νουκλεοβάση, ένα σάκχαρο ριβόζης και μια φωσφορική ομάδα. Υπάρχουν δύο διαφορές που διακρίνουν το DNA από το RNA: (α) το RNA περιέχει τη ριβόζη σακχάρου, ενώ το DNA περιέχει την ελαφρώς διαφορετική δεοξυριβόζη σακχάρου (ένας τύπος ριβόζης που στερείται ενός ατόμου οξυγόνου), και (β) το RNA έχει τη νουκλεοβάση ουρακίλη ενώ το DNA περιέχει θυμίνη. Σε αντίθεση με το DNA, τα περισσότερα μόρια RNA είναι μονόκλωνα και μπορούν να υιοθετήσουν πολύ περίπλοκες τρισδιάστατες δομές.

Ομοιότητες και διαφορές DNA και RNA

Το σύμπαν των RNA που κωδικοποιούν και δεν κωδικοποιούν πρωτεΐνες (ncRNAs) είναι πολύ διαφορετικό σε σχέση με τη βιογένεση, τη σύνθεση και τη λειτουργία και επεκτείνεται ταχέως 5𔃇. Μεταξύ των ncRNAs, τα microRNA (miRNAs) αντιπροσωπεύουν την κατηγορία που έχει μελετηθεί καλύτερα μέχρι σήμερα και έχει αποδειχθεί ότι ρυθμίζουν την έκφραση των γονιδιακών στόχων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες με τρόπο που εξαρτάται από την αλληλουχία 10󈝸.

2.1 Μονοκιστρονικό έναντι πολυκιστρονικού RNA

Ένα μόριο RNA λέγεται ότι είναι μονοκιστρονικό όταν συλλαμβάνει τις γενετικές πληροφορίες για ένα μόνο μοριακό προϊόν μεταγραφής, π.χ. ένα μόνο πρόδρομο miRNA ή ένα μόνο πρωτεύον mRNA. Τα περισσότερα ευκαρυωτικά mRNA είναι πράγματι μονοκιστρονικά. Από την άλλη πλευρά, τα rRNA και ορισμένα miRNA είναι γνωστό ότι είναι πολυκυστρονικά. Στην περίπτωση των πολυκιστρονικών mRNAs, το πρωτεύον μεταγράφημα περιλαμβάνει πολλά back-to-back mRNA, καθένα από τα οποία τελικά θα μεταφραστεί σε μια αλληλουχία αμινοξέων (πολυπεπτίδιο). Τέτοια πολυπεπτίδια έχουν συνήθως μια σχετική λειτουργία (συχνά είναι οι υπομονάδες που συνθέτουν μια τελική σύνθετη πρωτεΐνη) και οι κωδικοποιητικές αλληλουχίες τους ομαδοποιούνται σε ένα μόνο πρωτότυπο αντίγραφο, το οποίο με τη σειρά του τους επιτρέπει να μοιράζονται έναν κοινό προαγωγό και να ρυθμίζονται μαζί.

2.2 RNAs / γονιδιακή έκφραση που κωδικοποιεί πρωτεΐνη

Μία από τις πιο γνωστές και καλύτερα μελετημένες κατηγορίες RNA είναι τα αγγελιοφόρα RNA (mRNA). Τα MRNA μεταφέρουν τη γενετική πληροφορία που κατευθύνει τη σύνθεση πρωτεϊνών από τα ριβοσώματα. Όλοι οι κυτταρικοί οργανισμοί χρησιμοποιούν mRNAs. Η διαδικασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης χρησιμοποιεί δύο ακόμη κατηγορίες RNA, τα RNA μεταφοράς (tRNA) και τα ριβοσωματικά RNA (rRNA). Ο ρόλος των tRNA είναι η παράδοση αμινοξέων στο ριβόσωμα όπου τα rRNA τα συνδέουν μεταξύ τους για να σχηματίσουν πρωτεΐνες.

  • mRNA: Ένα πλήρως επεξεργασμένο mRNA τυπικά περιλαμβάνει πολλαπλά εξόνια που έχουν συναρμολογηθεί σε μία μόνο αλυσίδα μετά τη συγκόλληση του πρωτοεμφανιζόμενου πρωτογενούς μεταγράφου και την αφαίρεση των ενδιάμεσων εσώνων. Το μόριο mRNA περιλαμβάνει ένα κάλυμμα 5´, τη λεγόμενη 5´ αμετάφραστη περιοχή (UTR), την περιοχή κωδικοποίησης, το 3´UTR και μια ουρά μεταβλητού μήκους πολυ (Α).
  • 5 ′ καπάκι: Το καπάκι 5´ είναι ένα τροποποιημένο νουκλεοτίδιο γουανίνης που προστίθεται στο “ μπροστά ” (άκρο 5´) του προ-mRNA χρησιμοποιώντας έναν σύνδεσμο 5´-5´-τριφωσφορικού. Αυτή η τροποποίηση είναι κρίσιμη για την αναγνώριση και τη σωστή σύνδεση του mRNA στο ριβόσωμα, καθώς και για την προστασία από τις 5' εξωνουκλεάσες.
  • Μη μεταφρασμένες περιοχές: Οι μη μεταφρασμένες περιοχές (UTR) είναι εκτάσεις νουκλεοτιδίων που πλαισιώνουν την κωδικοποιητική περιοχή και δεν μεταφράζονται σε αμινοξέα. Υπάρχουν δύο UTR: η "πέντε πρωταρχική αμετάφραστη περιοχή" ή 5'UTR, και η "τριών πρωτεύων αμετάφραστη περιοχή" ή 3'UTR. Αυτές οι περιοχές αποτελούν μέρος της κύριας μεταγραφής και παραμένουν μετά τη συγκόλληση εξονίων στο mRNA. Ως τέτοιες οι UTR είναι εξωνικές περιοχές. Αρκετοί λειτουργικοί ρόλοι έχουν αποδοθεί στις μη μεταφρασμένες περιοχές, συμπεριλαμβανομένης της σταθερότητας του mRNA, του εντοπισμού του mRNA και της μεταφραστικής αποτελεσματικότητας. Η ικανότητα και η φύση των λειτουργιών που εκτελούνται από ένα UTR εξαρτάται από την πραγματική ακολουθία του UTR και συνήθως διαφέρει από το ένα mRNA στο άλλο. Ο έλεγχος της μεταφραστικής απόδοσης των UTRs έχει αποδειχθεί ότι καλύπτει όλο το φάσμα, από τη βελτίωση έως την πλήρη αναστολή της μετάφρασης. Οι πρωτεΐνες δέσμευσης RNA που συνδέονται είτε με το 5´ είτε με το 3´UTR μπορούν να επηρεάσουν τη μετάφραση τροποποιώντας την ικανότητα του ριβοσώματος να συνδέεται με το mRNA. Επιπλέον, τα miRNA που συνδέονται με το 3'UTR μπορεί επίσης να επηρεάσουν τη μεταφραστική αποτελεσματικότητα ή τη σταθερότητα του mRNA.
  • Περιοχές κωδικοποίησης: Ένα υποσύνολο της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας που εκτείνεται από τα εξόνια του μεταγράφου χρησιμοποιείται για να καθοδηγήσει τη μετάφραση στην αντίστοιχη αλληλουχία αμινοξέων και αναφέρεται ως κωδικοποιητικές περιοχές. Το μήκος μιας περιοχής κωδικοποίησης είναι πάντα πολλαπλάσιο του τριών, και άμεση συνέπεια του γεγονότος ότι κάθε αμινοξύ απαιτεί τρία νουκλεϊκά οξέα (το «κωδικόνιο») για τον ορισμό του. Εφόσον υπάρχουν 4 3 = 64 τριπλέτες νουκλεοτιδίων αλλά μόνο 20 αμινοξέα, συνεπάγεται ότι ένα δεδομένο αμινοξύ μπορεί να κωδικοποιηθεί από περισσότερες από μία τριάδες. Η αντιστοιχία μεταξύ ενός τριπλού και ενός αμινοξέος δίνεται από τον πίνακα κωδικώνων ο οποίος καθορίζει επίσης τον «γενετικό κώδικα». Οι πίνακες κωδικώνων των οργανισμών είναι σε μεγάλο βαθμό πανομοιότυποι, αλλά μικρές παραλλαγές έχουν ανακαλυφθεί τα τελευταία 30 χρόνια. Τα κωδικόνια «αποκωδικοποιούνται» και μεταφράζονται σε πεπτιδικά πολυμερή από το ριβόσωμα. Οι περιοχές κωδικοποίησης ξεκινούν με το κωδικόνιο έναρξης και τελειώνουν με ένα κωδικόνιο λήξης. Σε γενικές γραμμές, το κωδικόνιο έναρξης είναι ένα τρίδυμο AUG και το κωδικόνιο στάσης είναι ένα UAA, UAG ή UGA.
  • Ουρά πολυ (Α): Η ουρά μεταβλητού μήκους 3´ πολυ (Α) είναι μια μεγάλη ακολουθία νουκλεοτιδίων αδενίνης (συχνά αρκετές εκατοντάδες) που προστίθενται στο άκρο 3´ του προ-mRNA. Αυτή η ουρά προάγει την εξαγωγή από τον πυρήνα, τη μετάφραση και τη σταθερότητα του mRNA 13,14.

Το γενετικό υλικό αποθηκεύεται με τη μορφή DNA στους περισσότερους οργανισμούς. Στους ανθρώπους, ο πυρήνας κάθε κυττάρου περιέχει 3 × 10 9 ζεύγη βάσεων DNA κατανεμημένα σε 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων και κάθε κύτταρο έχει δύο αντίγραφα του γενετικού υλικού. Αυτό είναι γνωστό συλλογικά ως ανθρώπινο γονιδίωμα. Το ανθρώπινο γονιδίωμα περιέχει περίπου 30.000 γονίδια, καθένα από τα οποία κωδικοποιεί μία πρωτεΐνη.

Μεγάλα τμήματα DNA στο ανθρώπινο γονιδίωμα μεταγράφονται αλλά δεν κωδικοποιούν πρωτεΐνες. Αυτές οι περιοχές ονομάζονται εσώνια και αποτελούν περίπου το 95% του γονιδιώματος. Η νουκλεοτιδική αλληλουχία του ανθρώπινου γονιδιώματος είναι πλέον γνωστή με εύλογο βαθμό ακρίβειας, αλλά δεν καταλαβαίνουμε ακόμη γιατί τόσο μεγάλο μέρος της δεν είναι κωδικοποιητική. Κάποιο από αυτό το μη κωδικοποιητικό DNA ελέγχει την έκφραση γονιδίων, αλλά ο σκοπός μεγάλου μέρους του δεν είναι ακόμη κατανοητός. Αυτό είναι ένα συναρπαστικό θέμα που είναι βέβαιο ότι θα προχωρήσει γρήγορα τα επόμενα χρόνια.

ο Κεντρικό Δόγμα Μοριακής Βιολογίας δηλώνει ότι Το DNA κάνει το RNA παράγει πρωτεΐνες (Φιγούρα 1).

Εικόνα 1 | Το κεντρικό δόγμα της μοριακής βιολογίας: Το DNA κάνει το RNA να παράγει πρωτεΐνες

Η διαδικασία με την οποία το DNA αντιγράφεται στο RNA ονομάζεται μεταγραφή και αυτή με την οποία το RNA χρησιμοποιείται για την παραγωγή πρωτεϊνών ονομάζεται μετάφραση.

Αντιγραφή DNA

Κάθε φορά που ένα κύτταρο διαιρείται, κάθε διπλό σκέλος του DNA χωρίζεται σε δύο μονόκλωνους. Καθένας από αυτούς τους μεμονωμένους κλώνους λειτουργεί ως πρότυπο για έναν νέο κλώνο συμπληρωματικού DNA. Ως αποτέλεσμα, κάθε νέο κύτταρο έχει το δικό του πλήρες γονιδίωμα. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως Αντιγραφή DNAΤο Ο αναδιπλασιασμός ελέγχεται από το ζεύγος Watson-Crick των βάσεων στον κλώνο του εκμαγείου με εισερχόμενους τριφωσφορικούς δεοξυνουκλεοζίτες και κατευθύνεται από ένζυμα πολυμεράσης DNA. Είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, ιδιαίτερα στους ευκαρυώτες, που περιλαμβάνει μια σειρά από ένζυμα. Μια απλοποιημένη έκδοση αντιγραφής του βακτηριακού DNA περιγράφεται στο σχήμα 2.

Εικόνα 2 | Αντιγραφή DNA σε βακτήρια Απλοποιημένη αναπαράσταση αντιγραφής DNA σε βακτήρια.

Η βιοσύνθεση του DNA προχωρά στην κατεύθυνση 5 & πρώτης έως 3 & πρώτης. Αυτό καθιστά αδύνατο για τις πολυμεράσες DNA να συνθέσουν και τους δύο κλώνους ταυτόχρονα. Ένα τμήμα της διπλής έλικας πρέπει πρώτα να ξετυλιχθεί, και αυτό μεσολαβείται από ελικάση ένζυμα

Ο κύριος κλώνος συντίθεται συνεχώς, αλλά ο αντίθετος κλώνος αντιγράφεται σε σύντομες εκρήξεις περίπου 1000 βάσεων, καθώς το πρότυπο κλώνου που καθυστερεί καθίσταται διαθέσιμο. Οι προκύπτοντες σύντομοι κλώνοι ονομάζονται Θραύσματα Okazaki (μετά τους ανακαλυπτές τους, Reiji και Tsuneko Okazaki). Τα βακτήρια έχουν τουλάχιστον τρεις διακριτές πολυμεράσες DNA: Pol I, Pol II και Pol III είναι το Pol III που εμπλέκεται σε μεγάλο βαθμό στην επιμήκυνση της αλυσίδας. Παραδόξως, οι πολυμεράσες DNA δεν μπορούν να ξεκινήσουν τη σύνθεση DNA de novo, αλλά απαιτούν ένα κοντό αστάρι με μια ελεύθερη ομάδα 3 & prime-hydroxyl. Αυτό παράγεται στον υστερούντα κλώνο από μια πολυμεράση RNA (που ονομάζεται πριμάση DNA) που είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει το πρότυπο DNA και να συνθέσει ένα μικρό κομμάτι RNA μήκους περίπου 20 βάσεων. Το Pol III μπορεί στη συνέχεια να αναλάβει, αλλά τελικά συναντά ένα από τα προηγουμένως συντεθειμένα σύντομα θραύσματα RNA στην πορεία του. Σε αυτό το σημείο το Pol I αναλαμβάνει, χρησιμοποιώντας τη δραστηριότητά του από 5&πρώτες έως 3&πρώτες-εξωνουκλεάσες για να αφομοιώσει το RNA και να γεμίσει το κενό με DNA μέχρι να φτάσει σε μια συνεχή έκταση του DNA. Αυτό αφήνει ένα χάσμα μεταξύ του 3 & πρώτου άκρου του νεοσυντιθέμενου DNA και του 5 & πρώτου άκρου του DNA που είχε προηγουμένως συντεθεί από τον Pol III. Το κενό συμπληρώνεται από τη λιγάση DNA, ένα ένζυμο που δημιουργεί έναν ομοιοπολικό δεσμό μεταξύ μιας 5&πρωταρχικής-φωσφορικής και μιας ομάδας 3&πρώτων-υδροξυλίου (Εικόνα 3). Η έναρξη της αντιγραφής του DNA στον προπορευόμενο κλώνο είναι πιο περίπλοκη και αναλύεται λεπτομερώς σε πιο εξειδικευμένα κείμενα.

Εικόνα 3 | Πολυμεράσες DNA σε αντιγραφή DNA Απλοποιημένη αναπαράσταση της δράσης των πολυμεράσεων DNA στην αντιγραφή του DNA σε βακτήρια.

Λάθη στην αντιγραφή του DNA

Η αντιγραφή του DNA δεν είναι τέλεια. Εμφανίζονται σφάλματα στην αντιγραφή του DNA, όταν η εσφαλμένη βάση ενσωματώνεται στον αναπτυσσόμενο κλώνο DNA. Αυτό οδηγεί σε αναντιστοιχία ζεύγη βάσεων, ή κακέςΤο Οι πολυμεράσες του DNA έχουν δραστική διόρθωση και τα ένζυμα επιδιόρθωσης του DNA έχουν εξελιχθεί για να διορθώσουν αυτά τα λάθη. Περιστασιακά, οι εσφαλμένες ζημιές επιβιώνουν και ενσωματώνονται στο γονιδίωμα στον επόμενο γύρο αναπαραγωγής. Αυτές οι μεταλλάξεις μπορεί να μην έχουν καμία συνέπεια, μπορεί να οδηγήσουν στο θάνατο του οργανισμού, μπορεί να οδηγήσουν σε γενετική ασθένεια ή καρκίνο ή να δώσουν στον οργανισμό ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτημα έναντι των γειτόνων του, το οποίο οδηγεί στην εξέλιξη με φυσική επιλογή.

Μεταγραφή

Η μεταγραφή είναι η διαδικασία με την οποία αντιγράφεται το DNA (μεταγράφηκε) στο mRNA, το οποίο μεταφέρει τις πληροφορίες που απαιτούνται για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Η μεταγραφή πραγματοποιείται σε δύο μεγάλα βήματα. Πρώτον, σχηματίζεται προ-αγγελιοφόρο RNA, με τη συμμετοχή ενζύμων RNA πολυμεράσης. Η διαδικασία βασίζεται στη σύζευξη βάσης Watson-Crick και η προκύπτουσα μονή αλυσίδα RNA είναι το αντίστροφο συμπλήρωμα της αρχικής αλληλουχίας DNA. Το προ-αγγελιοφόρο RNA στη συνέχεια «επεξεργάζεται» για να παραχθεί το επιθυμητό μόριο mRNA σε μια διαδικασία που ονομάζεται Συναρμολόγηση RNA.

Σχηματισμός προ-αγγελιοφόρου RNA

Ο μηχανισμός της μεταγραφής έχει παραλληλισμούς με αυτόν της αντιγραφής του DNA. Όπως και με την αντιγραφή του DNA, πρέπει να συμβεί μερικό ξετύλιγμα της διπλής έλικας πριν να πραγματοποιηθεί η μεταγραφή και είναι τα ένζυμα πολυμεράσης RNA που καταλύουν αυτή τη διαδικασία.

Σε αντίθεση με την αντιγραφή του DNA, στην οποία αντιγράφονται και οι δύο κλώνοι, μεταγράφεται μόνο ένας κλώνος. Το σκέλος που περιέχει το γονίδιο ονομάζεται έννοια σκέλος, ενώ το συμπληρωματικό σκέλος είναι το αντινοηματικά νήμα. Το mRNA που παράγεται κατά τη μεταγραφή είναι ένα αντίγραφο της αίσθησης, αλλά είναι το αντινόημα που μεταγράφεται.

Τα τριφωσφορικά ριβονουκλεοζίδια (NTPs) ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του κλώνου αντινόημα DNA, με ζεύξη βάσης Watson-Crick (Α ζεύγη με U). Η πολυμεράση RNA ενώνει τα ριβονουκλεοτίδια για να σχηματίσει ένα μόριο προ-αγγελιοφόρου RNA που είναι συμπληρωματικό σε μια περιοχή του αντινοηματικού κλώνου DNA. Η μεταγραφή τελειώνει όταν το ένζυμο πολυμεράσης RNA φτάσει σε μια τριάδα βάσεων που διαβάζεται ως σήμα "σταματήματος". Το μόριο DNA αναδιπλώνεται για να σχηματίσει ξανά τη διπλή έλικα.

Εικόνα 4 | Μεταγραφή Απλοποιημένη αναπαράσταση του σχηματισμού προ-αγγελιοφόρου RNA (πορτοκαλί) από δίκλωνο DNA (μπλε) στη μεταγραφή.

Συναρμολόγηση RNA

Το προ-αγγελιοφόρο RNA που σχηματίζεται με αυτόν τον τρόπο περιέχει εσώνια που δεν απαιτούνται για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Το προ-αγγελιοφόρο RNA τεμαχίζεται για να αφαιρεθούν τα εσώνια και να δημιουργηθεί αγγελιαφόρο RNA (mRNA) σε μια διαδικασία που ονομάζεται μάτισμα RNA (Εικόνα 5).

Εικόνα 5 | Συνδυασμός RNA Τα ιντρόνια ματίζονται από το προ-αγγελιοφόρο RNA για να δώσουν αγγελιοφόρο RNA (mRNA).

Εναλλακτικό μάτισμα

Σε εναλλακτική συγκόλληση, μεμονωμένα εξόνια είτε συνδέονται είτε περιλαμβάνονται, δημιουργώντας αρκετά διαφορετικά πιθανά προϊόντα mRNA. Κάθε προϊόν mRNA κωδικοποιεί μια διαφορετική ισομορφή πρωτεΐνης αυτές οι ισομορφές πρωτεΐνης διαφέρουν ως προς την πεπτιδική τους αλληλουχία και συνεπώς τη βιολογική τους δράση. Υπολογίζεται ότι έως και το 60% των προϊόντων ανθρώπινων γονιδίων υφίστανται εναλλακτικό μάτισμα. Είναι γνωστοί διάφοροι διαφορετικοί μηχανισμοί εναλλακτικής συγκόλλησης, δύο από τους οποίους απεικονίζονται στο σχήμα 6.

Εικόνα 6 | Εναλλακτικό μάτισμα Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί μηχανισμοί εναλλακτικού ματίσματος - ένα εξόνιο κασέτας μπορεί είτε να συμπεριληφθεί είτε να εξαιρεθεί από το τελικό RNA (πάνω), ή δύο εξόνια κασέτας μπορεί να είναι αμοιβαία αποκλειόμενα (κάτω).

Η εναλλακτική συγκόλληση συμβάλλει στην πρωτεϊνική ποικιλομορφία - ένα ενιαίο γονιδιακό αντίγραφο (RNA) μπορεί να έχει χιλιάδες διαφορετικά μοτίβα συγκόλλησης και, ως εκ τούτου, θα κωδικοποιεί χιλιάδες διαφορετικές πρωτεΐνες: ένα ποικίλο πρωτέωμα παράγεται από ένα σχετικά περιορισμένο γονιδίωμα. Η συγκόλληση είναι σημαντική στη γενετική ρύθμιση (η αλλαγή του μοτίβου ματίσματος ως απάντηση στις κυτταρικές συνθήκες αλλάζει την έκφραση της πρωτεΐνης). Notσως δεν προκαλεί έκπληξη, τα ανώμαλα μοτίβα ματίσματος μπορούν να οδηγήσουν σε καταστάσεις ασθένειας συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου.

Αντίστροφη μεταγραφή

Στην αντίστροφη μεταγραφή, το RNA "μεταγράφεται αντίστροφα" σε DNA. Αυτή η διαδικασία, που καταλύεται από ένζυμα αντίστροφης μεταγραφάσης, επιτρέπει στους ρετροϊούς, συμπεριλαμβανομένου του ιού της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV), να χρησιμοποιούν το RNA ως γενετικό υλικό τους. Τα ένζυμα της αντίστροφης μεταγραφάσης έχουν επίσης βρει εφαρμογές στη βιοτεχνολογία, επιτρέποντας στους επιστήμονες να μετατρέψουν το RNA σε DNA για τεχνικές όπως η PCR.

Μετάφραση

Το mRNA που σχηματίζεται κατά τη μεταγραφή μεταφέρεται έξω από τον πυρήνα, στο κυτταρόπλασμα, στο ριβόσωμα (εργοστάσιο πρωτεϊνοσύνθεσης του κυττάρου). Εδώ, κατευθύνει τη σύνθεση πρωτεϊνών. Το αγγελιοφόρο RNA δεν εμπλέκεται άμεσα στη σύνθεση πρωτεϊνών - απαιτείται RNA μεταφοράς (tRNA) για αυτό. Η διαδικασία με την οποία το mRNA κατευθύνει την πρωτεϊνική σύνθεση με τη βοήθεια του tRNA ονομάζεται μετάφραση.

Το ριβόσωμα είναι ένα πολύ μεγάλο σύμπλεγμα μορίων RNA και πρωτεϊνών. Κάθε τμήμα τριών βάσεων του mRNA (τριπλό) είναι γνωστό ως α κωδικόνιοκαι ένα κωδικόνιο περιέχει τις πληροφορίες για ένα συγκεκριμένο αμινοξύ. Καθώς το mRNA διέρχεται από το ριβόσωμα, κάθε κωδικόνιο αλληλεπιδρά με το αντικόδον ενός συγκεκριμένου μορίου μεταφοράς RNA (tRNA) με σύζευξη βάσεων Watson-Crick. Αυτό το μόριο tRNA φέρει ένα αμινοξύ στο 3 & πρώτο άκρο του, το οποίο ενσωματώνεται στην αναπτυσσόμενη αλυσίδα πρωτεϊνών. Στη συνέχεια, το tRNA αποβάλλεται από το ριβόσωμα. Το Σχήμα 7 δείχνει τα στάδια που εμπλέκονται στη σύνθεση πρωτεϊνών.

Εικόνα 7 | Τα μόρια μετάφρασης (a) και (b) tRNA συνδέονται με τις δύο θέσεις σύνδεσης του ριβοσώματος και συνδέοντας υδρογόνο με το mRNA (γ) σχηματίζεται ένας πεπτιδικός δεσμός μεταξύ των δύο αμινοξέων για να γίνει ένα διπεπτίδιο, ενώ το μόριο tRNA απομένει. αφόρτιστο (δ) το αφόρτιστο μόριο tRNA φεύγει από το ριβόσωμα, ενώ το ριβόσωμα μετακινεί ένα κωδικόνιο προς τα δεξιά (το διπεπτίδιο μετατοπίζεται από τη μια θέση δέσμευσης στην άλλη) (ε) ένα άλλο μόριο tRNA δεσμεύεται (στ) σχηματίζεται ένας πεπτιδικός δεσμός μεταξύ του δύο αμινοξέα για να γίνει ένα τριπεπτίδιο (g) το μη φορτισμένο μόριο tRNA φεύγει από το ριβόσωμα.

Μεταφορά RNA

Το RNA μεταφοράς υιοθετεί μια καλά καθορισμένη τριτοταγή δομή η οποία κανονικά παριστάνεται σε δύο διαστάσεις ως σχήμα τριφύλλι, όπως στο Σχήμα 7. Η δομή του tRNA φαίνεται λεπτομερέστερα στο Σχήμα 8.

Εικόνα 8 | Δισδιάστατες δομές του tRNA (μεταφορικό RNA) Σε μερικά tRNA ο βραχίονας DHU έχει μόνο τρία ζεύγη βάσεων.

Κάθε αμινοξύ έχει το δικό του ειδικό tRNA (ή σύνολο tRNAs). Για παράδειγμα, το tRNA για τη φαινυλαλανίνη (tRNAPhe) είναι διαφορετικό από αυτό για την ιστιδίνη (tRNAHis). Κάθε αμινοξύ συνδέεται με το tRNA του μέσω της ομάδας 3&prime-OH για να σχηματίσει έναν εστέρα που αντιδρά με την α-αμινο ομάδα του τερματικού αμινοξέος της αναπτυσσόμενης πρωτεϊνικής αλυσίδας για να σχηματίσει έναν νέο δεσμό αμιδίου (πεπτιδικός δεσμός) κατά τη διάρκεια της πρωτεϊνοσύνθεσης (Εικόνα 9). Η αντίδραση των εστέρων με αμίνες είναι γενικά ευνοϊκή αλλά ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται πολύ στο ριβοσώμα.

Εικόνα 9 | Πρωτεϊνοσύνθεση Αντίδραση της αναπτυσσόμενης πολυπεπτιδικής αλυσίδας με το 3&πρώτο άκρο του φορτισμένου tRNA. Το αμινοξύ μεταφέρεται από το μόριο tRNA στην πρωτεΐνη.

Κάθε μόριο RNA μεταφοράς έχει μια καλά καθορισμένη τριτοταγή δομή που αναγνωρίζεται από το ένζυμο αμινοακυλο tRNA συνθετάση, το οποίο προσθέτει το σωστό αμινοξύ στο 3&πρώτο άκρο του μη φορτισμένου tRNA. Η παρουσία τροποποιημένων νουκλεοζιτών είναι σημαντική για τη σταθεροποίηση της δομής του tRNA. Μερικές από αυτές τις τροποποιήσεις φαίνονται στο Σχήμα 10.

Εικόνα 10 | Τροποποιημένες βάσεις σε tRNA Δομές ορισμένων από τις τροποποιημένες βάσεις που βρίσκονται στο tRNA.

Ο γενετικός κώδικας

Ο γενετικός κώδικας είναι σχεδόν καθολικός. Είναι η βάση της μετάδοσης κληρονομικής πληροφορίας από τα νουκλεϊκά οξέα σε όλους τους οργανισμούς. Υπάρχουν τέσσερις βάσεις στο RNA (A, G, C και U), οπότε υπάρχουν 64 πιθανοί τριπλοί κωδικοί (4 3 = 64). Θεωρητικά απαιτούνται μόνο 22 κωδικοί: ένας για καθένα από τα 20 φυσικώς απαντώμενα αμινοξέα, με την προσθήκη ενός κωδικόνιο έναρξης και ενός κωδικόνιο διακοπής (για να υποδείξει την αρχή και το τέλος μιας αλληλουχίας πρωτεΐνης). Πολλά αμινοξέα έχουν πολλούς κωδικούς (εκφυλισμός), έτσι ώστε να χρησιμοποιούνται και οι 64 πιθανοί κωδικοί τριπλής. Για παράδειγμα, το Arg και το Ser έχουν 6 κωδικόνια, ενώ το Trp και το Met έχουν μόνο ένα. Κανένα αμινοξύ δεν έχει τον ίδιο κωδικό, αλλά τα αμινοξέα των οποίων οι πλευρικές αλυσίδες έχουν παρόμοιες φυσικές ή χημικές ιδιότητες τείνουν να έχουν παρόμοιες ακολουθίες κωδικονίων, π.χ. οι πλευρικές αλυσίδες των Phe, Leu, Ile, Val είναι όλες υδρόφοβες και τα Asp και Glu είναι και τα δύο καρβοξυλικά οξέα (βλέπε σχήμα 11). Αυτό σημαίνει ότι εάν επιλεγεί το λανθασμένο tRNA κατά τη μετάφραση (λόγω λανθασμένης σύζευξης μιας μεμονωμένης βάσης στη διεπιφάνεια κωδικονίου-αντικωδονίου) το κακώς ενσωματωμένο αμινοξύ θα έχει πιθανώς παρόμοιες ιδιότητες με το επιδιωκόμενο μόριο tRNA. Αν και η προκύπτουσα πρωτεΐνη θα έχει ένα λανθασμένο αμινοξύ, έχει μεγάλη πιθανότητα να είναι λειτουργική. Οι οργανισμοί δείχνουν "προκατάληψη κωδικονίου" και χρησιμοποιούν ορισμένα κωδικόνια για ένα συγκεκριμένο αμινοξύ περισσότερο από άλλα. Για παράδειγμα, η χρήση κωδικονίου στους ανθρώπους είναι διαφορετική από εκείνη στα βακτήρια, μερικές φορές μπορεί να είναι δύσκολο να εκφραστεί μια ανθρώπινη πρωτεΐνη σε βακτήρια επειδή το σχετικό tRNA μπορεί να υπάρχει σε πολύ χαμηλή συγκέντρωση.

Εικόνα 11 | Ο Γενετικός Κώδικας - Εκχωρήσεις κωδικονίων τριπλής για τα 20 αμινοξέα. Εκτός από την κωδικοποίηση της μεθειονίνης, το AUG χρησιμοποιείται ως κωδικόνιο έναρξης, ξεκινώντας τη βιοσύνθεση πρωτεϊνών

Μια άσκηση στη χρήση του γενετικού κώδικα

Ένας κλώνος γονιδιωματικού DNA (κλώνος Α, κωδικοποιητικός κλώνος) περιέχει την ακόλουθη αλληλουχία που διαβάζει από 5&prime- έως 3&prime-:

Αυτό το σκέλος θα σχηματίσει την ακόλουθη διπλή όψη:

Η ακολουθία των βάσεων στον άλλο κλώνο του DNA (σκέλος Β) που γράφεται 5 & πρώτος έως 3 & πρώτος- είναι επομένως

Η αλληλουχία των βάσεων στο mRNA που μεταγράφεται από τον κλώνο Α του DNA που γράφεται 5 & πρώτος σε 3 & πρώτος είναι

Η αλληλουχία αμινοξέων που κωδικοποιείται από το παραπάνω mRNA είναι

Ωστόσο, εάν η αλυσίδα Β DNA είναι η κωδικεύουσα αλυσίδα, η αλληλουχία mRNA θα είναι:

και η αλληλουχία αμινοξέων θα είναι:

Η υπόθεση Wobble

Η προσεκτική επιθεώρηση όλων των διαθέσιμων κωδικονίων για ένα συγκεκριμένο αμινοξύ αποκαλύπτει ότι η απόκλιση είναι μεγαλύτερη στην τρίτη θέση (για παράδειγμα, τα κωδικόνια για την αλανίνη είναι GCU, GCC, GCA και GCG). Ο Crick και ο Brenner πρότειναν ότι ένα μόριο tRNA μπορεί να αναγνωρίσει κωδικόνια με διαφορετικές βάσεις στο 3ο και το πρώτο άκρο λόγω του σχηματισμού ζεύγους βάσεων μη Watson-Crick με την τρίτη βάση στην αλληλεπίδραση κωδικονίου-αντικωδικονίου. Αυτά τα μη τυποποιημένα ζεύγη βάσεων διαφέρουν σε σχήμα από τα A·U και G·C και τον όρο ταραγμένη υπόθεση υποδεικνύει ότι επιτρέπεται ένας ορισμένος βαθμός ευελιξίας ή «ταλαντεύσεων» σε αυτή τη θέση στο ριβοσώμα. Δεν είναι όλοι οι συνδυασμοί πιθανά παραδείγματα "επιτρεπόμενων" ζευγαριών που φαίνονται στο σχήμα 12.

Εικόνα 12 | Δομές ζευγών βάσεων ταλάντωσης που βρέθηκαν στο RNA

Η ικανότητα των βάσεων DNA να σχηματίζουν ζεύγη βάσεων ταλάντωσης καθώς και τα ζεύγη βάσεων Watson-Crick μπορεί να οδηγήσει σε αναντιστοιχίες ζευγών βάσεων που εμφανίζονται κατά την αντιγραφή του DNA. Εάν δεν επιδιορθωθούν με ένζυμα επιδιόρθωσης του DNA, αυτές οι αναντιστοιχίες μπορεί να οδηγήσουν σε γενετικές ασθένειες και καρκίνο.


Έναρξη Μεταγραφής στους Προκαρυώτες

Η πολυμεράση RNA ξεκινά τη μεταγραφή σε συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA που ονομάζονται υποκινητές.

Στόχοι μάθησης

Συνοψίστε τα αρχικά βήματα της μεταγραφής σε προκαρυώτες

Βασικά Takeaways

Βασικά σημεία

  • Η μεταγραφή του mRNA ξεκινά από τη θέση έναρξης.
  • Δύο αλληλουχίες συναίνεσης προαγωγών βρίσκονται στις περιοχές -10 και -35 ανάντη της θέσης έναρξης.
  • Η σ υπομονάδα της RNA πολυμεράσης αναγνωρίζει και δεσμεύει την περιοχή -35.
  • Πέντε υπομονάδες (α, α, β, β ’, και σ) αποτελούν το πλήρες ολοένζυμο πολυμεράσης RNA.

Βασικοί Όροι

  • ολοένζυμο: ένα πλήρως λειτουργικό ένζυμο, που αποτελείται από όλες τις υπομονάδες του
  • υποστηρικτής: το τμήμα του DNA που ελέγχει την έναρξη της μεταγραφής RNA

Προκαρυωτική RNA πολυμεράση

Οι προκαρυώτες χρησιμοποιούν την ίδια RNA πολυμεράση για να μεταγράψουν όλα τα γονίδιά τους. Σε Ε. Coli, η πολυμεράση αποτελείται από πέντε πολυπεπτιδικές υπομονάδες, δύο από τις οποίες είναι πανομοιότυπες. Τέσσερις από αυτές τις υπομονάδες, με α, α, β, και β ’, περιλαμβάνουν το ένζυμο πυρήνα πολυμεράσης. Αυτές οι υπομονάδες συγκεντρώνονται κάθε φορά που μεταγράφεται ένα γονίδιο, αποσυναρμολογούνται μόλις ολοκληρωθεί η μεταγραφή. Κάθε υπομονάδα έχει έναν μοναδικό ρόλο: οι δύο α-υπομονάδες είναι απαραίτητες για τη συναρμολόγηση της πολυμεράσης στο DNA, η β-υπομονάδα συνδέεται με το τριφωσφορικό ριβονουκλεοζίδιο που θα γίνει μέρος του νεογέννητου “ πρόσφατα γεννημένου ” mRNA μορίου και του β &# Το 8217 δεσμεύει τον κλώνο του προτύπου DNA. Η πέμπτη υπομονάδα, σ, εμπλέκεται μόνο στην έναρξη της μεταγραφής. Προσδίδει μεταγραφική εξειδίκευση έτσι ώστε η πολυμεράση αρχίζει να συνθέτει mRNA από μια κατάλληλη θέση έναρξης. Χωρίς σ, το ένζυμο πυρήνα θα μεταγραφεί από τυχαίες θέσεις και θα παρήγαγε μόρια mRNA που καθορίζουν την ακαταστασία της πρωτεΐνης. Η πολυμεράση που αποτελείται και από τις πέντε υπομονάδες ονομάζεται ολοένζυμο.

Προκαρυωτικοί Προαγωγείς και Έναρξη Μεταγραφής

Το ζεύγος νουκλεοτιδίων στη διπλή έλικα του DNA που αντιστοιχεί στη θέση από την οποία μεταγράφεται το πρώτο νουκλεοτίδιο 5′ mRNA ονομάζεται θέση +1 ή θέση έναρξης. Στα νουκλεοτίδια που προηγούνται της θέσης έναρξης δίνονται αρνητικοί αριθμοί και ορίζονται ανάντη. Αντιστρόφως, τα νουκλεοτίδια που ακολουθούν τη θέση έναρξης συμβολίζονται με αρίθμηση “+” και ονομάζονται κατάντη νουκλεοτίδια.

Ένας προαγωγέας είναι μια αλληλουχία DNA πάνω στην οποία ο μηχανισμός μεταγραφής συνδέεται και ξεκινά τη μεταγραφή. Στις περισσότερες περιπτώσεις, υπάρχουν προαγωγείς ανάντη των γονιδίων που ρυθμίζουν. Η συγκεκριμένη αλληλουχία ενός προαγωγέα είναι πολύ σημαντική γιατί καθορίζει εάν το αντίστοιχο γονίδιο μεταγράφεται συνεχώς, μερικές φορές ή σπάνια. Αν και οι προαγωγείς διαφέρουν μεταξύ των προκαρυωτικών γονιδιωμάτων, διατηρούνται μερικά στοιχεία. Στις περιοχές -10 και -35 ανάντη της θέσης έναρξης, υπάρχουν δύο αλληλουχίες συναίνεσης προαγωγών ή περιοχές που είναι παρόμοιες σε όλους τους υποκινητές και σε διάφορα είδη βακτηρίων. Η συναινετική ακολουθία -10, που ονομάζεται περιοχή -10, είναι TATAAT. Η ακολουθία -35, TTGACA, αναγνωρίζεται και δεσμεύεται από το σ. Μόλις γίνει αυτή η αλληλεπίδραση, οι υπομονάδες του ενζύμου πυρήνα συνδέονται με τη θέση. Η περιοχή -10 -πλούσια σε Α -Τ διευκολύνει το ξετύλιγμα του προτύπου DNA δημιουργούνται αρκετοί φωσφοδιεστερικοί δεσμοί. Η φάση έναρξης της μεταγραφής τελειώνει με την παραγωγή αποτυχημένων μεταγραφών, τα οποία είναι πολυμερή περίπου 10 νουκλεοτιδίων που παράγονται και απελευθερώνονται.

Υποστηρικτής: Η σ υπομονάδα της προκαρυωτικής RNA πολυμεράσης αναγνωρίζει τις συναινετικές αλληλουχίες που βρίσκονται στην περιοχή του προαγωγέα ανάντη της όψης έναρξης της μεταγραφής. Η υπομονάδα σ διαχωρίζεται από την πολυμεράση μετά την έναρξη της μεταγραφής.


Το αντίστροφο Polθ μεταγράφει RNA και προάγει την επιδιόρθωση DNA με πρότυπο RNA

Τα ριβονουκλεοτίδια ενσωματωμένα στο γονιδίωμα συλλαμβάνουν αντιγραφικές πολυμεράσες DNA (Pols) και προκαλούν σπασίματα DNA. Το κατά πόσον επισκευαστικό DNA θηλαστικών Τα pols χρησιμοποιούν αποτελεσματικά τα πρότυπα ριβονουκλεοτίδια και προωθούν τη σύνθεση επισκευής DNA με πρότυπο RNA παραμένει άγνωστο. Διαπιστώνουμε ότι η ανθρώπινη αντίστροφη Polθ μεταγράφει RNA, παρόμοια με τις ρετροϊικές αντίστροφες μεταγραφάσες (RTs). Το Polθ παρουσιάζει σημαντικά υψηλότερη ταχύτητα και πιστότητα ενσωμάτωσης δεοξυριβονουκλεοτιδίου στο RNA έναντι του DNA. Η 3.2-Å κρυσταλλική δομή του Polθ σε ένα πρότυπο εκκινητή DNA/RNA με δεσμευμένο δεοξυριβονουκλεοτίδιο αποκαλύπτει ότι το ένζυμο υφίσταται έναν σημαντικό δομικό μετασχηματισμό εντός του υποτομέα του αντίχειρα για να φιλοξενήσει DNA-RNA Α-μορφής και σχηματίζει πολλούς δεσμούς υδρογόνου με πρότυπο ριβόζη 2 ' -υδροξυλομάδες όπως οι ρετροϊικοί RTs. Τέλος, διαπιστώνουμε ότι το Polθ προάγει την επιδιόρθωση DNA με πρότυπο RNA σε κύτταρα θηλαστικών. Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι το Polθ επιλέχθηκε για να φιλοξενήσει πρότυπο ριβονουκλεοτίδια κατά τη διάρκεια της επιδιόρθωσης DNA.

Πνευματικά δικαιώματα © 2021 The Authors, ορισμένα δικαιώματα διατηρούνται αποκλειστικός κάτοχος άδειας American Association for the Advancement of Science. Δεν υπάρχει αξίωση για πρωτότυπα έργα της αμερικανικής κυβέρνησης. Διανέμεται υπό Creative Commons Attribution NonCommercial License 4.0 (CC BY-NC).

Φιγούρες

Εικ. 1. Ο Polθ παρουσιάζει αντίστροφη δραστικότητα μεταγραφάσης.

Εικ. 1. Ο Polθ παρουσιάζει αντίστροφη δραστικότητα μεταγραφάσης.

( ΕΝΑ ) Σχηματικό πλήρους μήκους Polθ. (…

Εικ. 2. Ο Polθ παρουσιάζει υψηλότερη πιστότητα…

Εικ. 2. Το Polθ παρουσιάζει υψηλότερη πιστότητα και ταχύτητα ενσωμάτωσης δεοξυριβονουκλεοτιδίου στο RNA.


Δες το βίντεο: 13. Μεταγραφή DNA 3 2ο κεφ. - Βιολογία Γ λυκείου. (Οκτώβριος 2022).