4. Ekspresja informacji genetycznej

4. Ekspresja informacji genetycznej
lnformacja getretyczna !o informacja o sekwencji aminokwasów
teżo jego cochach'Nośnikiem
w białkachdaDegoorganizmu,a pośrednio
nuk]einowych'
genetycznej
kwasów
są
cząstecfi
informacji
(zaszyfrowania)
inforrnacji genetycznejnazywamykosposób zapisu
dem genetycznyn, a ujawńanię się zaszyfrowanychtreści ekspr€sją in.
formacji genetycznej'co na poziomiemolekulamymoznaczasyntezęb1ałeko okeślonejsekwencjiaminokwasów,a na poziomie oĘanizmalnym_
ujawnianiesię kontretnychcech'
4.1.Transkrypcja
Transkrypcjajest pierwszyń etapemekspresji informacji generycznej
i oznaczaprzepisarietej informacji z DNA na RNA
IstoĘ procesujest syntezacząsteczkiRNA komplementarnejdo fragmentujednejz dwóch nici DNA. subst.atamido synt€zy RNA sątrifosfofany nuk|eozydów (patrzroz. l), a enzymamikatalizującymltenprocespolińerazy RNA.
Tfanskrypcjajestpmc€sem anabolicznym, pfzy czym energiiniefbęd.
nej do jego zajściadostarczajątrifosfofanynukleozydów, bĘdącezarazem
substratamiw rym procesie.
U or8alizmów eukadotycznychtmnskypcja zachodzi w jądŹe komórkowym. mitochondriachi plastydach(a więc organellachzawierających
DNA), u organizmówprokariotycznych_ w cytoplazmie.
Tmnskrypcjazaczyna się od rozpoznaniap.zez polimerazęRNA specjalnej sekwencjinukleotydów w DNA zwanejpromotofem. Po]imeraza
przyłączasię do promotorai powodujelokalnerozerwaniewiązańwodorowych między komplementamyminićmi DNA' co doprowadzado ich rczdzielenia na pewnym odcinku. NastępniePolimerazaRNA przesuwasię
wzdłuzjednej z dwóch rozdzielonych nici DNA (tzw. nici matrycoweJ)
i odczytująckolejne fasady azotowe synletyzujekompleBentamądo niej
Dić RNA- Druga nić DNA niejest transkrybowana(rys' 4.1)'
odczytując kolejne zasady azotowenjci matrycowej,polimerMa RNA
do syntezy nowego łańcuchapolinuk]eotydowego wykorzystuje trifosfora.
ny nuk]eozydówzawierającezasady komplęmentamedo odczytywanych'
o
5
-
CTCGC!lECTi
Al
.. . m : ! \ a
A6AC
l6r('(cTACA
tL0
r(
d-
C ' T A ' ! A 6 T A A C 6 G A 6 ( A T 6 T A6IA6IA
I
)
Il
ł
ić DNA
T6GTC
5' T(T66
GCCTC6TACAII6ILAT
T
TCT6
,'ś-::.z'
ĄT6G
I(ATT
I'
46ACCCIAC'AGT
TA6CA6TA
G6a6cA
5is
0
(
-
r rG c A T c c '
a r T Gc c c 0 t a
5 ll_
I' A G A C C C T A C ! A 6 T A A C 6 G A C C A I 6 I A G C A 6 T A
. a I c 6 r c a.
OGU(AUU6CTI]C6UA(A
Rys' 4' l ' sĆhenat pŹebiegD lranskrypcji
5'
Tak więc: gdy polimerazaRNA odczytujecytozynęna nici mat'ycowejwykorzystujecTP, gdy odczytujetyminę- ATP, gdy odcfytujeadeninęUTP, gdy odczytuje guaninę- cTP. w ten sposób syntetyzowalanić
RNA wydłużasię,przy czym przedwbudowaniemdo nie,j'kazdacząsteczka trifosforanunukleozyduu]egadefosforylacjipolegającejna o.lłączeniu
dwóch resztkwasufosforowego(patrzroz. 1).Uwalnianapodczasdefosfo.
rylacji tnfosforanówenergiapokywa koszty energetycae syDtezyRNA.
PolimerazaRNA przesuwasię po odczytywanejnici DNA tylko w jednym kieruŃu: 3'-5'. synteza nici RNA odbywasię w kierunkuprzeciw.
do maĘnićjestzawszeantyrówno]egła
nym:5'-3', stądteżpowstająca
nuna
końcu
5,'
a
ostamim
nuldeotyd
cy,jejpielwszymnuk]eotydemjes!
kleotydnakońcu3, (rys.4.l)'
Transkrypcjakończy się, gdy polimerazaRNA natrafi na specjalnąsekwencję nuldeorydóww DNA (tzw. ŚekwencjQt€rmin8|ną)' NasĘpuje
wtedy oddzieleniepolimerazyod DNA, odłączeniesię gotowejcząsteczki
produktemprocesu(tzw' transkryptem) ofaz
RNA, będącejwłaściwym
ponownewytworzenięwiązań wodorcwych pomiędzy rozdzielonyml na
czas transkrypcjinićmi DNATranskryptysąjednoniciowe.przy czym w obĘbiejednejnici RNA mogą występowaćodcinki o sekwencjachkomplementamych(patrzmz t).
Na tych odcintachpomiędzynukleotydamiWytwarająsię wiązaniawodoIow€, a iednoniciowecząstecfki lokalnie przyjmująstrukturędi\'uniciową
przypominającą
podwójny he]ik DNA. Pomiędzyodcinkamidwuniciowy.
pętle zlożonez fra8mentówniekomplemenróżnej
długości
mi twoŹą się
j€
d
noniciowej
budowycząsteczek,strukturaprzetamych.Tak wię' mimo
strzennaRNA iest zróżnicowana'
w procesie transkrypcji powstają ttzy rodzaje RNA: matrycowy
(w skócie nRNA), rybosomowy (w skócie rRNA) i transportujący
(w skócie tRNA)' wszystkie one biorą udzial w kolejnym etapie€kspresji inforrDacjigenetycfnej traislacji, jednak na skutek pewnychróżnic
w budowie,wie]kościi sEulÓ'tfze pflest'zennej kaŻdyz nich pełniw tym
procesienieco i Iąro1ę.
cfąsteczki nRNA zawielają infofinację o sekwencji aminokwasów
w białkacbi służąjakomatrycado ich syntezy.są to pfoste,jednoniciowe
(za]eznejod dfugości
kodowan€8o łalicuchapo'
lńcuchy o ńżnej dfugości
lipeptydowego),bardzonietlwatei sfybko ulegającedegradacji.
łńcuchy (zawielając€ od l0o do
cząsteczki rRNA to różDejdługości
przestrzenrcj.wchodzą
strukturze
nukleotydów)
o
skomplikowanej
4000
one w składrybosomówi uczestniczą
wraz z białkamirybosomalnymi
w odczytywaniuinformacjigenetycznejzapisanejw cząsteozkachmRNA'
cuąsteczki IRNA to bardzo kótkie łańcuchy(zbudowanez okolo 80
nukleo|ydów),
o skomplikowanej
Śtrukturzeprzestrfennej'
Na Śchemaci€
dwuwymiarowym,Jozpłaszczona',cząsleczk^IRNA pŹypomina liśćkoniczyny,gdyżposiadaczteryramionao ]okalniedwuniciowejstrukturze,
przy czymvzy z nich zakończonesąpętlaminiesparowanychnuk|eotydów
(rys'4'2)' Najważniejszą
pętląjest pętlaantykodonowa,
na któĘ micści
sjętfójkanukleotydówzwanaantykodon€ m . Koniec3' cząsteczki
IRNA.
gdzieZnajdDje
siĘstałasekw€ n Ćj. ccA. jest miejscem,w którymIRNA
łączyeię7 aminokwasem'
cf4sleczki tRNA pelniąfunkcjętransponową
podczastranslacji:
łączą
się z aminokwasami
je do rybosomów,w którychzaĆhodzi
i dostarczają
syntezałańcucbów
polipeptydowych'
Rys.4'2'schematbudowycząst€ c zkitRNA' 1'2,3- kolejn€ nuk]eolydy
antykodo
nu' Wytłuszczdnyzostałantykodoni stałasekwencja
cCA na końću3', cdzie
przyłącza
sięminokwas'
'76