Транскрипция. Синтез РНК по матрице ДНК

1.

Транскрипция
Синтез РНК по матрице ДНК
НГУ
Профессор СУНЦ НГУ к. б. н. О. В. Саблина

2.

Для транскрипции нужны
Матрица
ДНК
Фермент
РНК-полимераза

3.

Для транскрипции нужны
Синтезируемая
РНК
Матрица
ДНК
Фермент
РНК-полимераза
РНК-полимераза

4.

Для транскрипции нужны
ДНК
РНКполимераза

5.

Для транскрипции нужны
Мономеры:
Активированные нуклеотиды
трифосфаты
А
Г
Ц
У

6.

Нуклеозидтрифосфаты
O
O-
O
O
-
O
P
O
NH2
N
-
А
O
O
P
-
O
P
O
O
O
N
N
CH2 O
H
H
H
H
OH
OH
АТФ
-
O
P
O
O
P
O
ГТФ
O
-
O
P
O
-
O
P
O
N
O
N
O
O-
-
N
Г
P
O
O
P
O
NH2
NH2
O
P
ЦТФ
N
O
-
CH2 O
H
H
H
H
OH
OH
O
NH
O
N
УТФ
O
O
O
NH
CH2 O
H
H
H
H
OH
OH
O-
У
O
O
N
~
P
~
O
~
-
~
O
~
P
~
O
~
-
~
O-
O
N
O
O
CH2 O
H
H
H
H
OH
OH
Ц

7.

Для транскрипции нужны
Матрица ДНК
Фермент РНК-полимераза
Активированные нуклеотиды
в виде трифофатов

8.

Принципы транскрипции
1. Комплементарность
2. Антипараллельность
3'
А Ц А
У Г
5'
Г
Т Т
Г
5'
ДНК
А А матрица
У Ц А А Ц У У
3'
РНК

9.

Принципы транскрипции
1. Комплементарность
2. Антипараллельность
3. Униполярность
РНКДвижение РНК-полимеразы
полимераза
3'
А Ц А
У Г
5'
5'матрицы
5'
5'
3'
3'
5'
Г
Т Т
Г
ДНК
А А матрица
У Ц А А Ц У У
Рост цепи РНК
3'
3'
РНК

10.

Бактерия
5'
РНКполимераза
Движение рибосомы
ДНК
3'
Рост цепи РНК
5'→3' матрицы
5'→3'
5'
белок
ДНК
мРНК

11.

Транскрипция
Движение РНК-полимеразы
ДНК
3'
5'
5'
Рост цепи РНК
3'
Трансляция
Движение рибосомы
мРНК
5'
N
Рост полипептида
3'
C

12.

Принципы транскрипции
1. Комплементарность
2. Антипараллельность
3. Униполярность
4. Асимметричность
Транскрибируемая (матричная) цепь ДНК
3'
5'
У Г У Ц А А Ц У У
А Цис
Ц А Г Глн
Т Т Г Лей
А А
Тре
Вал
Глу
Т Г Т Ц А А Ц Т Т
А ЦНетранскрибируемая
А Г У У (кодирующая)
Г А
РНК- А
цепь ДНК
полимераза
5' Т Г Т Ц А А Ц Т Т 3'

13.

Принципы транскрипции
Транскрибируемая
цепь ДНК
Рост цепи
РНК
5'
3'
Нетранскрибируемая
цепь ДНК
Движение
РНК-полимеразы
Mg2+
5'
РНК-полимераза

14.

Принципы транскрипции
1. Комплементарность
2. Антипараллельность
3. Униполярность
4. Асимметричность

15.

Единица транскрипции у прокариот
Оперон
Промόтор
Оператор
Терминатор
Цистрон 1
Транскрибируемая нить ДНК
3'
Цистрон 2
Цистрон n
5'
Цистрон – ген, кодирующий один полипептид,
или одну молекулу тРНК, или одну молекулу рРНК

16.

3'
5'
П
Асимметричность
Т
А промотора-то
Промотор всегда находится на 3′-концеиоперона
нет!
5'
3'

17.

3'
Транскрибируемая
цепь ДНК
П
5'
Т
Т
5'
П
Транскрибируемая
цепь ДНК
3'

18.

Единица транскрипции у прокариот
Оперон
Промóтор
Оператор
Один или несколько цистронов
(структурных генов)
Терминатор

19.

Промотор
РНК-полимераза
Начало
транскрипции
ТТГАЦА 16-19 пар нуклеотидов ТАТААТ
-35
П О
3'
-10
Т
5'

20.

Оператор
П О
Т
3'
5'
Белокрепрессор

21.

Этапы транскрипции
1. Инициация (начало)
2. Элонгация (удлинение)
3. Терминация (конец)

22.

Инициация
Образование первой фосфодиэфирной связи
O-
O
O
-
O
P
O
P
O
O
Г
O
O
O
-
P
~
O
-
NH2
N
N
O
N
CH2 O
H
H
H
H
OH
OH
Пурины!
O
P
~
P
~
А
O
~
-
O-
O
-
O
P
O
O
N
O
N
N
O
3'- 5'-фосфодиэфирная связь
CH2 O
H
H
H
H
OH
OH
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Ф
Г
Ц
Г
NH
Ц
Г
N
NH2
пирофосфат
Ц
Т

23.

Элонгация
5'
Ф
Ф
Ф
Г
Ц
Ф
Ц
Г
Ф
Ф
Ф
Ц
Г
Ф
Ф
Ф
У
А
Ф
Ф
Ф
А
Т
Скорость элонгации – 40-50 нукл./сек.

24.

Элонгация
5'
Ф
Ф
Ц
Ц
Г
Ф
Ф
Ц
Г
Ф
У
А
Ф
А
Т
Скорость элонгации – 40-50 нукл./сек.

25.

Терминация
не гни папин ген
П О
3'
Т
5'

26.

Терминация
не гни папин ген
П О
3'
Т
5'

27.

Задачи

28.

Задача 1
Участок нетранскрибируемой цепи ДНК имеет следующее
строение:
5 …ТТА ГГГ ТГТ ГАЦ ЦАЦ ЦГТ…3
Как будет выглядеть молекула м-РНК, считанная с этого
участка молекулы ДНК?
3 …ААТ ЦЦЦ АЦА ЦТГ ГТГ ГЦА…5
5 …УУА ГГГ УГУ ГАЦ ЦАЦ ЦГУ…3
Ответ: молекула мРНК будет идентична
нетранскрибируемой нити ДНК с заменой Т на У.

29.

Задача 2
Известно, что в участке ДНК находится ген, кодирующий
тетрапептид. Фрагмент гена имеет следующий состав:
5
3
…Г Т А А А Т Г Ц Ц Т А А Ц Г Ц Т Т А А Г Ц Ц А…
Обозначить концы фрагмента и определить состав
пептида.
мРНК
5 старт-ХХХ-ХХХ-ХХХ-стоп 3
старт АУГ (мРНК)
АТГ (нетранскр. ДНК)
ТАЦ (транкр. ДНК)
стоп УАА УАГ УГА (мРНК)
ТАА ТАГ ТГА
(нетранскр. ДНК)
5 ГУАА АУГ ЦЦУ ААЦ ГЦУ УАА ГЦЦА 3
мет-про-асн-ала
Ответ: это нетранскрибируемая нить ДНК, 5 -конец слева;
закодирован тетрапептид мет-про-асн-ала.

30.

Задача 3
Участок цепи ДНК одного из концов бактериального гена
имеет следующий состав:
5 …Ц А Ц Г Т Ц Т Ц Г Г А Г Ц А Г А Г Ц Ц А Т А Т… 3
Это начало или конец гена? Обозначьте концы участка.
Какая последовательность аминокислот в нем
зашифрована?
старт АУГ (мРНК)
АТГ (нетранскр. ДНК)
ТАЦ (транкр. ДНК)
стоп УАА УАГ УГА мРНК)
ТАА ТАГ ТГА
АТТ АТЦ АЦТ
3 ТАЦ ЦГА ГАЦ ГАГ ГЦТ ЦТГ ЦАЦ
5 АУГ ГЦУ ЦУГ ЦУЦ ЦГА ГАЦ ГУГ
Мет-Ала-Лей-Лей-Арг-Асп-Вал
Ответ: это начало гена, транскрибируемая нить ДНК;
Транскрипция идет справа налево, последовательность
аминокислот: Мет-Ала-Лей-Лей-Арг-Асп-Вал...