DUM č. 10 v sadě. 37. Bi-2 Cytologie, molekulární biologie a genetika

Transkript

1 projekt GML Brno Docens DUM č. 10 v sadě 37. Bi-2 Cytologie, molekulární biologie a genetika Autor: Martin Krejčí Datum: Ročník: 6AF, 6BF Anotace DUMu: Procesy následující bezprostředně po transkripci. Úprava hnra, pre-tra, pre-rra a malých nízkomolekulárních RA. Procesy sestřihu, RA capping, polyadenylace. Transport RA z jádra do cytoplazmy a funkce různých typů RA Materiály jsou určeny pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízení. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu.

2 Úprava RA po ukončení transkripce

3 Při transkripci jaderné dsda se syntetizují u eukaryot vždy prekurzorové RA hnra (pre-mra), pre-tra a pre-rra. Všechny tyto prekurzorové RA lze vnímat jako primární transkripty. (pozn. I při transkripci mitochondriálního genomu vzniká primární transkript). Posttranskripčními modifikacemi rozumíme úprava primárních transkriptů před jejich výstupem z jádra do cytoplazmy, kde potom plní své funkce.

4 Hlavní 1) 2) posttranskripční úpravy jsou: MDIFIKACE hnra nedochází k narušení primární struktury transkriptu. a) Tvorba komplexů hnra s proteiny. b) Úprava 5 -konce hnra připojením tzv. čepičky (capping). c) Polyadenylace 3 -konce hnra. SESTŘIH hnra vystřižení nekódujících úseků ITRŮ ze struktury hnra. Zásah do primární struktury hnra.

5 Sestřih (splicing) Tvorba čepičky (capping) na 5 - konci hnra mra (messenger RA) Polyadenylace na 3 konci hnra mra

6 Během transkripce se v jádře hnra spojuje s hnrp proteiny a s částicemi snrp hnrpkomplexy. snrp částce vznikají vazbou snrp proteinů k malým jaderným RA. Vazbou těchto částic snrp na introny hnra se tvoří SPLICEZMY částice snrp řídí proces sestřihu (splicingu) hnra, Při přechodu mra z jádra do cytoplazmy jsou hnrp proteiny nahrazeny mrp proteiny. Funkce hnrp proteinů: navozují vhodnou konformaci hnra pro posttranskripční úpravy uplatňují se při transportu mra z jádra do cytoplazmy.

7 7-methylguanosin Při uvolňování již nasyntetizované hnra H H z chromatinu se 5 konec P P P H2 rychle pokrývá H H H + H tzv. čepičkou (RA capping). CH3 5 5 trifosfátový m7g5 ppp5 1mp2mp... můstek H H2 CH3 P H CH3 Tvoří se navázáním nukleosidu mra 7 7-methylguanosinu (m G) na první nukleotid 5 konce mra řetězce přes tři 5 konec mra fosfáty. (messenger RA) Krom toho podléhají změnám prvý či druhý ribonukleotid mra (např. methylace) viz obr. RA capping probíhá pouze u eukaryontní transkripce.

8 hnra na 3 -konci tzv. poly(a)-konec Sekvence nukleotidů vznikající zapojením zbytků kys. adenylové k 3 -konci hnra. Katalýza pomocí enzymu polyadenyláza (poly(a)polymeráza) Poly(A)-konec chrání molekulu mra před enzymatickým působením exonukleáz a řídí transport mra z jádra. K polyadenylaci dochází hned po dokončení transkripce

9 Sestřih (splicing) se provádí pouze s hnra (premra): jedná se o primární transkript složených genů. hnra = exony + introny Exony = kódující sekvence podléhající translaci. Introny = nekódující sekvence, vážou se k nim snrp částice a řídí celý proces sestřihu.

10 Introny jsou součástí dsda i hn RA (pre-mra) Do cytoplazmy respektive na ribosomy se však již nedostávají. Informace v nich uložená není překládána do bílkovin. Tvoří drtivou část lidského genomu (95 %). Jejich velikost bývá různá, často mezi nukleotidy. Donorové sestřihové místo (donor splicing site) Základy buněčné biologie -- Úvod do molekulární biologie buňky - Alberts, B.; Bray, D.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P. Akceptorové sestřihové místo (acceptor splicing site)

11 Sestřih je řízen hlavně snrp částicemi (small nuclear ribonucleoprotein particles). snrp částice tvoří tzv. spliceosome, který zprostředkuje přiblížení obou konců intronů. Klíčový je specifický Adenin intronu tzv. místo větvení branching point, který rozštěpí 5 -sestřihové místo intronu vzniká smyčka (tzv. lasovitá struktura - lariat). Základy buněčné biologie -- Úvod do molekulární biologie buňky - Alberts, B.; Bray, D.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P.

12 Volný 3 -konec prvního exonu potom reaguje s 5 koncem následujícího exonu. Intron se uvolňuje v cyklické lasovité podobě a je následně odbourán. Exony se spojují do finální kodující sekvence nově se tvořící (messenger) mra. Základy buněčné biologie -- Úvod do molekulární biologie buňky - Alberts, B.; Bray, D.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P.

13 H2 5 P Místo větvení (branching point) cca 30bp před 3 sestřihovým místem - H2 H P - 5 -konec intronu Zapojený adenosin P je součástí tzv. místa H větvení (branching point). P V první fázi splicingu se vytváří 2-5 fosfodiesterová vazba mezi 5 -koncem intronu H a 2 -hydroxylem ribosy tohoto 3 adenosinu, jako klíčovou součást místa větvení uvnitř intronu. 2 H H2 H P - 3 H P 3 -konec intronu -

14 Možnost sestřihu exon-intronové sekvence primárního transkriptu různými způsoby dle buněčného typu a vývojového stádia buňky. Možnost produkce různých mra tvorba různých proteinů kódovaných jedním genem. (tvorba diverzity v biologických funkcích příslušného genu). Základy buněčné biologie -- Úvod do molekulární biologie buňky - Alberts, B.; Bray, D.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P.