Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено из транскрипции РНК )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о транскрипции в биологии. Чтобы узнать о других значениях, см. Транскрипция .
Упрощенная схема синтеза и обработки мРНК. Ферменты не показаны.

Транскрипция - это процесс копирования сегмента ДНК в РНК. Считается, что сегменты ДНК, транскрибируемые в молекулы РНК, которые могут кодировать белки , продуцируют информационную РНК (мРНК). Другие сегменты ДНК копируются в молекулы РНК, называемые некодирующими РНК (нкРНК). В среднем по нескольким типам клеток в данной ткани количество мРНК более чем в 10 раз превышает количество нкРНК (хотя в некоторых типах клеток нкРНК может превышать количество мРНК). [1] Общее преобладание мРНК в клетках достоверно, даже несмотря на то, что менее 2% генома человека можно транскрибировать в мРНК ( № генома человека Кодирующая против некодирующей ДНК), в то время как по крайней мере 80% геномной ДНК млекопитающих могут активно транскрибироваться (в один или несколько типов клеток), причем большинство из этих 80% считается нкРНК. [2]

Оба ДНК и РНК являются нуклеиновые кислоты , которые используют пар оснований из нуклеотидов в качестве дополнительного языка. Во время транскрипции последовательность ДНК считывается РНК-полимеразой, которая производит комплементарную антипараллельную цепь РНК, называемую первичным транскриптом .

Транскрипция выполняется в виде следующих общих шагов:

  1. РНК-полимераза вместе с одним или несколькими общими факторами транскрипции связывается с промоторной ДНК .
  2. РНК-полимераза создает пузырек транскрипции , который разделяет две цепи спирали ДНК. Это достигается путем разрыва водородных связей между комплементарными нуклеотидами ДНК.
  3. РНК-полимераза добавляет нуклеотиды РНК (которые комплементарны нуклеотидам одной цепи ДНК).
  4. Сахарно-фосфатный остов РНК формируется с помощью РНК-полимеразы с образованием цепи РНК.
  5. Водородные связи спирали РНК-ДНК разрываются, освобождая вновь синтезированную цепь РНК.
  6. Если у клетки есть ядро , РНК может подвергаться дальнейшей обработке. Это может включать полиаденилирование , кэппинг и сплайсинг .
  7. РНК может оставаться в ядре или выходить в цитоплазму через комплекс ядерных пор .

Если участок ДНК транскрибируется в молекулу РНК, кодирующую белок , РНК называется информационной РНК (мРНК); мРНК, в свою очередь, служит шаблоном для синтеза белка посредством трансляции . Другие участки ДНК могут быть расшифрованы в небольшой некодирующем РНК , такие как микроРНК , транспортной РНК (тРНК), небольшой ядрышковый РНК (snoRNA), малый ядерный РНК (мяРНК), или ферментативные молекулы РНКА , называемом рибозимо [3] , а также больше , некодирующие РНК, такие как рибосомная РНК (рРНК) и длинная некодирующая РНК(днРНК). В целом, РНК помогает синтезировать, регулировать и обрабатывать белки; поэтому он играет фундаментальную роль в выполнении функций внутри клетки.

В вирусологии термин «транскрипция» также может использоваться для обозначения синтеза мРНК из молекулы РНК (т.е. эквивалент репликации РНК). Например, геном одноцепочечной РНК с отрицательным смыслом (оцРНК -) вируса может быть матрицей для одноцепочечной РНК с положительным смыслом (оцРНК +) [ необходимы пояснения ] . Это связано с тем, что положительно-смысловая цепь содержит информацию о последовательности, необходимую для трансляции вирусных белков, необходимых для репликации вируса . Этот процесс катализируется вирусной РНК-репликазой . [4] [ требуется пояснение ]

Фон [ править ]

Единица транскрипции ДНК, кодирующая белок, может содержать как кодирующую последовательность , которая будет транслироваться в белок, так и регуляторные последовательности , которые направляют и регулируют синтез этого белка. Регуляторная последовательность перед кодирующей последовательностью (« перед ней ») называется пятью первичными нетранслируемыми областями (5'UTR); последовательность после (« нисходящая » от) кодирующей последовательности называется тремя первичными нетранслируемыми областями (3'UTR). [3]

В отличие от репликации ДНК , транскрипция приводит к РНК-комплементу, который включает нуклеотид урацил (U) во всех случаях, когда тимин (T) присутствовал бы в комплементе ДНК.

Только одна из двух цепей ДНК служит шаблоном для транскрипции. Антисмысловая цепь ДНК считывается РНК - полимеразы от конца к 5' - концу 3' в процессе транскрипции (3' → 5' ). Комплементарная РНК создается в противоположном направлении, в направлении 5 '→ 3', что соответствует последовательности смысловой цепи, за исключением замены урацила на тимин. Эта направленность обусловлена ​​тем, что РНК-полимераза может добавлять нуклеотиды только к 3'-концу растущей цепи мРНК. Такое использование только 3 '→ 5' цепи ДНК устраняет необходимость во фрагментах Окадзаки , которые наблюдаются при репликации ДНК. [3] Это также устраняет необходимость в праймере РНК для инициации синтеза РНК, как в случае репликации ДНК.

Не -template (смысловой) цепь ДНК называется кодирующей нити , так как ее последовательность является такой же , как вновь созданной РНК - транскрипта (для замещения урацила тимин за исключением). Это нить, которая используется по соглашению при представлении последовательности ДНК. [5]

Транскрипция имеет некоторые механизмы корректуры, но они менее эффективны и менее эффективны, чем средства контроля для копирования ДНК. В результате транскрипция имеет более низкую точность копирования, чем репликация ДНК. [6]

Основные шаги [ править ]

Дополнительная информация: Бактериальная транскрипция и эукариотическая транскрипция

Транскрипция подразделяется на инициацию , ускользание от промотора , удлинение и завершение . [7]

Настройка для транскрипции [ править ]

Энхансеры, факторы транскрипции, медиаторный комплекс и петли ДНК в транскрипции млекопитающих [ править ]

Регуляция транскрипции у млекопитающих . Активная энхансерная регуляторная область ДНК может взаимодействовать с промоторной областью ДНК своего гена- мишени за счет образования хромосомной петли. Это может инициировать синтез информационной РНК (мРНК) с помощью РНК-полимеразы II (РНКП II), связанной с промотором в сайте начала транскрипции гена. Петля стабилизируется одним архитектурным белком, прикрепленным к энхансеру, а другой - к промотору, и эти белки соединяются вместе, образуя димер (красные зигзаги). Специфические регуляторные факторы транскрипциисвязываются с мотивами последовательности ДНК на энхансере. С промотором связываются общие факторы транскрипции. Когда фактор транскрипции активируется сигналом (здесь обозначено как фосфорилирование, показанное маленькой красной звездочкой на факторе транскрипции на энхансере), энхансер активируется и теперь может активировать свой целевой промотор. Активный энхансер транскрибируется на каждой цепи ДНК в противоположных направлениях связанными РНКП II. Медиатор (комплекс, состоящий примерно из 26 белков во взаимодействующей структуре) передает регуляторные сигналы от энхансерных ДНК-связанных факторов транскрипции к промотору.

Настройка транскрипции у млекопитающих регулируется многими цис-регуляторными элементами , включая коровый промотор и промотор-проксимальные элементы , которые расположены рядом с сайтами начала транскрипции генов. Корневые промоторы в сочетании с общими факторами транскрипции достаточны для прямой инициации транскрипции, но обычно имеют низкую базальную активность. [8] Другие важные цис-регуляторные модули локализованы в регионах ДНК, удаленных от сайтов начала транскрипции. К ним относятся усилители , глушители , изоляторы и элементы привязи. [9]Среди этой совокупности элементов энхансеры и связанные с ними факторы транскрипции играют ведущую роль в инициации транскрипции генов. [10] Энхансер, локализованный в области ДНК, удаленной от промотора гена, может иметь очень большое влияние на транскрипцию гена, при этом некоторые гены подвергаются до 100-кратному увеличению транскрипции из-за активированного энхансера. [11]

Энхансеры - это участки генома, которые являются основными регулирующими генами элементами. Энхансеры управляют программами транскрипции генов, специфичных для конкретных типов клеток, чаще всего путем обхода петель на большие расстояния, чтобы оказаться в физической близости с промоторами своих генов-мишеней. [12] Хотя существуют сотни тысяч энхансерных участков ДНК [13], для определенного типа ткани только специфические энхансеры приближаются к промоторам, которые они регулируют. При исследовании нейронов коры головного мозга было обнаружено 24 937 петель, доставляющих энхансеры к их целевым промоторам. [11] Множественные энхансеры, каждый часто на десятках или сотнях тысяч нуклеотидов, удаленных от своих генов-мишеней, замыкаются на промоторах своих генов-мишеней и могут координироваться друг с другом для контроля транскрипции их общего гена-мишени. [12]

На схематической иллюстрации в этом разделе показан энхансер, который зацикливается и находится в непосредственной физической близости с промотором целевого гена. Петля стабилизируется димером соединительного белка (например, димером CTCF или YY1 ), при этом один член димера прикреплен к его мотиву связывания на энхансере, а другой член прикреплен к его мотиву связывания на промоторе (представленном красные зигзаги на рисунке). [14] Несколько факторов транскрипции, специфичных для клеточных функций (в клетке человека около 1600 факторов транскрипции [15] ), как правило, связываются со специфическими мотивами на энхансере [16]и небольшая комбинация этих факторов транскрипции, связанных с энхансером, при приближении к промотору петлей ДНК, регулирует уровень транскрипции целевого гена. Медиатор (комплекс, обычно состоящий из примерно 26 белков во взаимодействующей структуре) передает регуляторные сигналы от энхансерных ДНК-связанных факторов транскрипции непосредственно ферменту РНК-полимераза II (pol II), связанному с промотором. [17]

Энхансеры, когда они активны, обычно транскрибируются с обеих цепей ДНК, причем РНК-полимеразы действуют в двух разных направлениях, образуя две энхансерные РНК (эРНК), как показано на рисунке. [18] Неактивный энхансер может быть связан с неактивным фактором транскрипции. Фосфорилирование фактора транскрипции может активировать его, и этот активированный фактор транскрипции может затем активировать энхансер, с которым он связан (см. Маленькую красную звездочку, представляющую фосфорилирование фактора транскрипции, связанного с энхансером, на иллюстрации). [19] Активированный энхансер начинает транскрипцию своей РНК до активации транскрипции информационной РНК из своего гена-мишени. [20]

Инициирование [ править ]

Транскрипция начинается со связывания РНК-полимеразы вместе с одним или несколькими общими факторами транскрипции с определенной последовательностью ДНК, называемой « промотором », с образованием «замкнутого комплекса» РНК-полимераза-промотор. В «закрытом комплексе» промоторная ДНК все еще полностью двухцепочечная. [7]

РНК-полимераза с помощью одного или нескольких общих факторов транскрипции затем раскручивает приблизительно 14 пар оснований ДНК с образованием «открытого комплекса» РНК-полимераза-промотор. В «открытом комплексе» промоторная ДНК частично разматывается и является одноцепочечной. Открытая одноцепочечная ДНК называется «пузырем транскрипции». [7]

РНК-полимераза с помощью одного или нескольких общих факторов транскрипции затем выбирает сайт начала транскрипции в пузыре транскрипции, связывается с инициирующим NTP и удлиняющим NTP (или коротким праймером РНК и удлиняющим NTP), комплементарным последовательности сайта начала транскрипции. , и катализирует образование связи с получением исходного продукта РНК. [7]

У бактерий холофермент РНК-полимеразы состоит из пяти субъединиц: 2 субъединиц α, 1 субъединицы β, 1 субъединицы β 'и 1 субъединицы ω. У бактерий есть один общий фактор транскрипции РНК, известный как фактор сигма . Основной фермент РНК-полимеразы связывается с бактериальным фактором общей транскрипции (сигма) с образованием холофермента РНК-полимеразы, а затем связывается с промотором. [7] (РНК-полимераза называется холоферментом, если сигма-субъединица присоединена к коровому ферменту, который состоит из 2 субъединиц α, 1 субъединицы β, только 1 субъединицы β ').

У архей и эукариот РНК-полимераза содержит субъединицы, гомологичные каждой из пяти субъединиц РНК-полимеразы в бактериях, а также дополнительные субъединицы. У архей и эукариот функции общего бактериального фактора транскрипции сигма выполняются множеством общих факторов транскрипции, которые работают вместе. [7] У архей есть три основных фактора транскрипции: TBP , TFB и TFE . У эукариот в зависимой от РНК-полимеразы II транскрипции существует шесть общих факторов транскрипции: TFIIA , TFIIB ( ортологTFB архей), TFIID (мультисубъединичный фактор, в котором ключевая субъединица TBP является ортологом TBP архей), TFIIE ( ортолог TFE архей), TFIIF и TFIIH . TFIID является первым компонентом, связывающимся с ДНК из-за связывания TBP, тогда как TFIIH является последним компонентом, который будет задействован. У архей и эукариот закрытый комплекс РНК-полимераза-промотор обычно называют « преинициационным комплексом ». [21]

Инициация транскрипции регулируется дополнительными белками, известными как активаторы и репрессоры , и, в некоторых случаях, ассоциированными коактиваторами или корепрессорами , которые модулируют образование и функцию комплекса инициации транскрипции. [7]

Побег промоутера [ править ]

После синтеза первой связи РНК-полимераза должна покинуть промотор. В это время наблюдается тенденция к высвобождению транскрипта РНК и образованию усеченных транскриптов. Это называется преждевременной инициацией и характерно как для эукариот, так и для прокариот. [22] Прерывистая инициация продолжается до тех пор, пока не будет синтезирован продукт РНК с пороговой длиной приблизительно 10 нуклеотидов, после чего происходит ускользание промотора и образование комплекса элонгации транскрипции.

Механически ускользание промотора происходит за счет сжатия ДНК , обеспечивая энергию, необходимую для разрыва взаимодействий между холоферментом РНК-полимеразы и промотором. [23]

У бактерий исторически считалось, что сигма-фактор определенно высвобождается после того, как происходит клиренс промотора. Эта теория была известна как модель обязательного выпуска. Однако более поздние данные показали, что после удаления промотора сигма-фактор высвобождается в соответствии со стохастической моделью, известной как модель стохастического высвобождения . [24]

У эукариот на промоторе, зависимом от РНК-полимеразы II, после клиренса промотора TFIIH фосфорилирует серин 5 на карбоксиконцевом домене РНК-полимеразы II, что приводит к рекрутированию кэпирующего фермента (CE). [25] [26] Точный механизм того, как CE вызывает клиренс промотора у эукариот, пока не известен.

Удлинение [ править ]

Простая диаграмма удлинения транскрипции

Одна цепь ДНК, матричная цепь (или некодирующая цепь), используется в качестве матрицы для синтеза РНК. По мере того как транскрипция продолжается, РНК-полимераза пересекает цепь матрицы и использует комплементарность спаривания оснований с шаблоном ДНК для создания копии РНК (которая удлиняется во время обхода). Хотя РНК-полимераза пересекает матричную цепь от 3 '→ 5', кодирующая (не матричная) цепь и вновь образованная РНК также могут использоваться в качестве контрольных точек, поэтому транскрипцию можно описать как происходящую 5 '→ 3'. Это дает молекулу РНК из 5 '→ 3', точную копию кодирующей цепи (за исключением того, что тимины заменены урацилами)., а нуклеотиды состоят из рибозного (5-углеродного) сахара, где ДНК содержит дезоксирибозу (на один атом кислорода меньше) в сахарно-фосфатном скелете). [ необходима цитата ]

Транскрипция мРНК может включать множественные РНК-полимеразы на одной матрице ДНК и множественные раунды транскрипции (амплификация определенной мРНК), поэтому из одной копии гена можно быстро получить множество молекул мРНК. [ необходима цитата ] Характерные скорости удлинения у прокариот и эукариот составляют около 10-100 нт / сек. [27] У эукариот, однако, нуклеосомы действуют как основные барьеры для транскрипции полимераз во время элонгации транскрипции. [28] [29] У этих организмов пауза, вызванная нуклеосомами, может регулироваться факторами элонгации транскрипции, такими как TFIIS. [29]

Удлинение также включает в себя механизм корректуры, который может заменить неправильно встроенные основы. У эукариот это может соответствовать коротким паузам во время транскрипции, которые позволяют соответствующим факторам редактирования РНК связываться. Эти паузы могут быть характерны для РНК-полимеразы или из-за структуры хроматина. [ необходима цитата ]

Прекращение действия [ править ]

Основная статья: Терминатор (генетика)

Бактерии используют две разные стратегии терминации транскрипции - Rho-независимое завершение и Rho-зависимое завершение. При Rho-независимой терминации транскрипции транскрипция РНК останавливается, когда вновь синтезированная молекула РНК образует GC-богатую шпильочную петлю, за которой следует цикл Us. Когда образуется шпилька, механическое напряжение разрывает слабые связи rU-dA, заполняя гибрид ДНК-РНК. Это вытягивает транскрипт поли-U из активного сайта РНК-полимеразы, прекращая транскрипцию. В «Rho-зависимом» типе терминации белковый фактор, называемый « Rho », дестабилизирует взаимодействие между матрицей и мРНК, высвобождая, таким образом, вновь синтезированную мРНК из комплекса элонгации. [30]

Терминация транскрипции у эукариот менее изучена, чем у бактерий, но включает расщепление нового транскрипта с последующим независимым от матрицы добавлением аденинов на его новом 3'-конце в процессе, называемом полиаденилированием . [31]

Роль РНК-полимеразы в посттранскрипционных изменениях в РНК [ править ]

Изображение, показывающее РНК-полимеразу, взаимодействующую с различными факторами и ДНК во время транскрипции, особенно CTD (C-концевой домен)

РНК-полимераза играет очень важную роль на всех этапах, включая посттранскрипционные изменения в РНК.

Изображение показывает, как CTD несет белок для дальнейших изменений в РНК.

Как показано на изображении справа, очевидно, что CTD (C-терминальный домен) - это хвост, который меняет свою форму; этот хвост будет использоваться в качестве носителя для сплайсинга, укупорки и полиаденилирования , как показано на изображении слева. [32]

Ингибиторы [ править ]

Ингибиторы транскрипции можно использовать в качестве антибиотиков , например, против патогенных бактерий ( антибактериальные препараты ) и грибов ( противогрибковые ). Примером такого антибактериального средства является рифампицин , который ингибирует бактериальную транскрипцию ДНК в мРНК, ингибируя ДНК-зависимую РНК-полимеразу путем связывания ее бета-субъединицы, в то время как 8-гидроксихинолин является противогрибковым ингибитором транскрипции. [33] Эффекты метилирования гистоновтакже может подавлять действие транскрипции. Сильные, биоактивные природные продукты, такие как триптолид, которые ингибируют транскрипцию млекопитающих посредством ингибирования субъединицы XPB общего фактора транскрипции TFIIH, недавно были описаны в качестве конъюгата глюкозы для нацеливания на гипоксические раковые клетки с повышенной экспрессией переносчика глюкозы. [34]

Эндогенные ингибиторы [ править ]

Основная статья: Регуляция транскрипции при раке

У позвоночных большинство промоторов генов содержат островок CpG с многочисленными сайтами CpG . [35] Когда многие из промоторных сайтов CpG гена метилированы, ген становится подавленным (заглушенным). [36] Колоректальный рак обычно имеет от 3 до 6 мутаций водителя и от 33 до 66 мутаций автостопщика или пассажира. [37] Однако подавление транскрипции (молчание) может иметь большее значение, чем мутации, в развитии рака. Например, при колоректальном раке от 600 до 800 генов транскрипционно ингибируются метилированием CpG-островков (см. Регуляцию транскрипции при раке).). Репрессия транскрипции при раке также может происходить за счет других эпигенетических механизмов, таких как измененная экспрессия микроРНК . [38] При раке груди репрессия транскрипции BRCA1 может происходить чаще за счет сверхэкспрессии микроРНК-182, чем за счет гиперметилирования промотора BRCA1 (см. Низкая экспрессия BRCA1 при раке груди и яичников ).

Фабрики транскрипции [ править ]

Основная статья: Фабрики транскрипции

Активные единицы транскрипции сгруппированы в ядре в дискретных участках, называемых фабриками транскрипции или эухроматином . Такие сайты можно визуализировать, позволив задействованным полимеразам расширить свои транскрипты в помеченных предшественниках (Br-UTP или Br-U) и пометив иммуно-меченую зарождающуюся РНК. Фабрики транскрипции также можно локализовать с помощью флуоресцентной гибридизации in situ или пометить антителами, направленными против полимераз. В нуклеоплазме клетки HeLa насчитывается ~ 10 000 фабрик., среди которых ~ 8000 фабрик полимеразы II и ~ 2000 фабрик полимеразы III. Каждая фабрика полимеразы II содержит ~ 8 полимераз. Поскольку наиболее активные единицы транскрипции связаны только с одной полимеразой, каждая фабрика обычно содержит ~ 8 различных единиц транскрипции. Эти единицы могут быть связаны через промоторы и / или энхансеры, при этом петли образуют «облако» вокруг фактора. [39]

История [ править ]

Молекула, позволяющая реализовать генетический материал в виде белка, была впервые выдвинута Франсуа Жакобом и Жаком Моно . Северо Очоа получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1959 году за разработку процесса синтеза РНК in vitro с полинуклеотидфосфорилазой , который был полезен для взлома генетического кода . Синтез РНК с помощью РНК-полимеразы был установлен in vitro в нескольких лабораториях к 1965 г .; однако РНК, синтезируемая этими ферментами, обладала свойствами, свидетельствующими о существовании дополнительного фактора, необходимого для правильного завершения транскрипции. [цитата необходима ]

В 1972 году Уолтер Фирс стал первым человеком, который действительно доказал существование терминирующего фермента.

Роджер Д. Корнберг получил Нобелевскую премию по химии 2006 года «за исследования молекулярных основ эукариотической транскрипции ». [40]

Измерение и обнаружение [ править ]

Электронная микрофотография транскрипции рибосомальной РНК. Формующие рибосомных РНК нити видны как ветви от главной цепи ДНК. [ необходима цитата ]

Транскрипцию можно измерить и обнаружить разными способами: [ необходима ссылка ]

  • Анализ транскрипции кассеты G-Less : измерение силы промотора
  • Анализ транскрипции на выходе: определяет сайты начала транскрипции (TSS)
  • Ядерный анализ: измеряет относительное количество вновь образованных транскриптов.
  • KAS-seq : измеряет одноцепочечную ДНК, генерируемую РНК-полимеразами; может работать с 1000 ячеек. [41]
  • Анализ на защиту от РНКазы и ЧИП-Чип из РНКПА : обнаружение активных центров транскрипции
  • ОТ-ПЦР : измеряет абсолютное содержание общей или ядерной РНК, которое, однако, может отличаться от скорости транскрипции.
  • ДНК-микрочипы : измеряет относительное содержание глобальных уровней общей или ядерной РНК; однако они могут отличаться от показателей транскрипции.
  • Гибридизация in situ : обнаруживает наличие транскрипта
  • Мечение MS2 : путем включения в ген петель ствола РНК , такой как MS2, они включаются во вновь синтезированную РНК. Затем петли ствола могут быть обнаружены с помощью слияния GFP и белка оболочки MS2, который имеет высокое сродство, специфичное для последовательности взаимодействие с петлями ствола MS2. Рекрутирование GFP в сайт транскрипции визуализируется как единое флуоресцентное пятно. Этот новый подход показал, что транскрипция происходит прерывистыми пакетами или импульсами (см. Транскрипционный пакет ). За заметным исключением методов in situ, большинство других методов обеспечивают средние значения клеточной популяции и не способны обнаружить это фундаментальное свойство генов. [42]
  • Нозерн-блоттинг : традиционный метод и до появления RNA-Seq наиболее количественный
  • RNA-Seq : применяет методы секвенирования следующего поколения для секвенирования полных транскриптомов , что позволяет измерять относительное количество РНК, а также обнаруживать дополнительные вариации, такие как гены слияния, посттранскрипционные правки и новые сайты сплайсинга
  • Одноклеточная RNA-Seq : амплифицирует и считывает частичные транскриптомы из изолированных клеток, что позволяет проводить подробный анализ РНК в тканях, эмбрионах и раковых опухолях.

Обратная транскрипция [ править ]

Схема обратной транскрипции
Основная статья: обратная транскрипция

Некоторые вирусы (например, ВИЧ , вызывающий СПИД ) обладают способностью транскрибировать РНК в ДНК. У ВИЧ есть геном РНК, который обратно транскрибируется в ДНК. Полученная ДНК может быть объединена с геномом ДНК клетки-хозяина. Основной фермент, ответственный за синтез ДНК из матрицы РНК, называется обратной транскриптазой .

В случае ВИЧ обратная транскриптаза отвечает за синтез комплементарной цепи ДНК (кДНК) геному вирусной РНК. Затем фермент рибонуклеаза H переваривает цепь РНК, а обратная транскриптаза синтезирует комплементарную цепь ДНК с образованием двойной спиральной структуры ДНК («кДНК»). КДНК интегрируется в геном клетки-хозяина с помощью фермента интегразы , который заставляет клетку-хозяина генерировать вирусные белки, которые собираются в новые вирусные частицы. В ВИЧ, после этого, клетка - хозяин подвергается запрограммированной гибели клеток или апоптоз в Т - клетках . [43] Однако в других ретровирусах клетка-хозяин остается интактной, пока вирус выходит из клетки.

Некоторые эукариотические клетки содержат фермент с активностью обратной транскрипции, называемый теломеразой . Теломераза - это обратная транскриптаза, удлиняющая концы линейных хромосом. Теломераза несет матрицу РНК, из которой она синтезирует повторяющуюся последовательность ДНК, или «мусорную» ДНК. Эта повторяющаяся последовательность ДНК называется теломер и может рассматриваться как «крышка» для хромосомы. Это важно, потому что каждый раз, когда удваивается линейная хромосома, она укорачивается. С помощью этой «мусорной» ДНК или «крышки» на концах хромосом сокращение устраняет некоторую несущественную повторяющуюся последовательность, а не последовательность ДНК, кодирующую белок, которая находится дальше от конца хромосомы.

Теломераза часто активируется в раковых клетках, чтобы раковые клетки могли бесконечно дублировать свои геномы без потери важной последовательности ДНК, кодирующей белок. Активация теломеразы может быть частью процесса, который позволяет раковым клеткам стать бессмертными . Фактор бессмертия рака посредством удлинения теломер за счет теломеразы, как было доказано, встречается в 90% всех канцерогенных опухолей in vivo, а в остальных 10% используется альтернативный путь поддержания теломер, называемый ALT или альтернативное удлинение теломер. [44]

См. Также [ править ]

  • Жизнь
  • Клетка (биология)
  • Деление клеток
  • ген
  • генная регуляция
  • экспрессия гена
  • Эпигенетика
  • Геном
  • Центральная догма Крика , согласно которой продукт транскрипции, мРНК, транслируется с образованием полипептидов , и где утверждается, что обратные процессы никогда не происходят.
  • Генная регуляция
  • Длинная некодирующая РНК
  • Миссенс мРНК
  • Сплайсинг - процесс удаления интронов из матричной РНК-предшественницы ( пре-мРНК ) для создания информационной РНК ( мРНК )
  • Транскриптомика
  • Перевод (биология)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Лю SJ, Новаковски TJ, Пыльца AA, Луи JH, Horlbeck MA, Аттенелло FJ, He D, Weissman JS, Kriegstein AR, Diaz AA, Lim DA (апрель 2016 г.). «Одноклеточный анализ длинных некодирующих РНК в развивающемся неокортексе человека» . Genome Biol . 17 : 67. DOI : 10.1186 / s13059-016-0932-1 . PMC  4831157 . PMID  27081004 .
  2. Перейти ↑ Li J, Liu C (2019). «Кодирование или некодирование, сходящиеся концепции РНК» . Фронт Жене . 10 : 496. DOI : 10,3389 / fgene.2019.00496 . PMC 6538810 . PMID 31178900 .  
  3. ^ a b c Эльдра П. Соломон, Линда Р. Берг, Дайана В. Мартин. Биология, 8-е издание, международное студенческое издание . Томсон Брукс / Коул. ISBN 978-0495317142 
  4. ^ Кунин Е.В., Gorbalenya А.Е., Чумаков К. (июль 1989). «Предварительная идентификация РНК-зависимых РНК-полимераз вирусов дцРНК и их отношения к вирусным полимеразам с положительной цепью РНК» . Письма FEBS . 252 (1–2): 42–6. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (89) 80886-5 . PMID 2759231 . S2CID 36482110 .  
  5. ^ «Нити ДНК» . www.sci.sdsu.edu . Архивировано 27 октября 2017 года . Проверено 1 мая 2018 .
  6. ^ Berg J, Tymoczko JL, Stryer L (2006). Биохимия (6-е изд.). Сан-Франциско: WH Freeman. ISBN 0-7167-8724-5.
  7. ^ Б с д е е г Watson JD, Baker Т.А., Bell С.П., Ганна А.А., Левин М, Losick РМ (2013). Молекулярная биология гена (7-е изд.). Пирсон.
  8. ^ Haberle В, Старк А (октябрь 2018). «Промоторы ядра эукариот и функциональные основы инициации транскрипции» . Nat Rev Mol Cell Biol . 19 (10): 621–637. DOI : 10.1038 / s41580-018-0028-8 . PMC 6205604 . PMID 29946135 .  
  9. ^ Verheul ТС, ван Hijfte л, Perenthaler Е, Баракат TS (2020). «Почему YY1: механизмы регуляции транскрипции Инь Ян 1» . Front Cell Dev Biol . 8 : 592164. DOI : 10,3389 / fcell.2020.592164 . PMC 7554316 . PMID 33102493 .  
  10. ↑ Spitz F, Furlong EE (сентябрь 2012 г.). «Факторы транскрипции: от связывания энхансера до контроля развития». Nat Rev Genet . 13 (9): 613–26. DOI : 10.1038 / nrg3207 . PMID 22868264 . 
  11. ^ a b Биган Дж. А., Пастузын Э. Д., Фернандес Л. Р., Го М. Х., Фенг К., Титус К. Р., Чандрашекар Х., Шеперд Д. Д., Филлипс-Креминс Д. Е. (июнь 2020 г.). «Трехмерная реструктуризация генома в масштабе времени вызванной активностью экспрессии нейрональных генов» . Nat Neurosci . 23 (6): 707–717. DOI : 10.1038 / s41593-020-0634-6 . PMC 7558717 . PMID 32451484 .  
  12. ↑ a b Schoenfelder S, Fraser P (август 2019 г.). «Дальние контакты энхансер-промотор в контроле экспрессии генов». Nat Rev Genet . 20 (8): 437–455. DOI : 10.1038 / s41576-019-0128-0 . PMID 31086298 . 
  13. ^ Pennacchio Л.А., Bickmore W, декан A, Nobrega MA, Бехерано G (апрель 2013). «Энхансеры: пять основных вопросов» . Nat Rev Genet . 14 (4): 288–95. DOI : 10.1038 / nrg3458 . PMC 4445073 . PMID 23503198 .  
  14. ^ Weintraub AS, Li CH, Zamudio AV, Sigova AA, Hannett NM, Day DS, Abraham BJ, Cohen MA, Nabet B, Buckley DL, Guo YE, Hnisz D, Jaenisch R, Bradner JE, Gray NS, Young RA (декабрь 2017). «YY1 является структурным регулятором петель энхансер-промотор» . Cell . 171 (7): 1573–1588.e28. DOI : 10.1016 / j.cell.2017.11.008 . PMC 5785279 . PMID 29224777 .  
  15. ^ Lambert SA, Jolma A, Campitelli LF, Das PK, Yin Y, Albu M, Chen X, Taipale J, Hughes TR, Weirauch MT (февраль 2018 г.). «Факторы транскрипции человека» . Cell . 172 (4): 650–665. DOI : 10.1016 / j.cell.2018.01.029 . PMID 29425488 . 
  16. ^ Гроссман С.Р., Engreitz J, Рэй JP, Нгуен TH, Hacohen N, Ландер ES (июль 2018). «Позиционная специфичность различных классов факторов транскрипции в энхансерах» . Proc Natl Acad Sci USA . 115 (30): E7222 – E7230. DOI : 10.1073 / pnas.1804663115 . PMC 6065035 . PMID 29987030 .  
  17. ^ Аллен BL, Taatjes DJ (март 2015). «Медиаторный комплекс: центральный интегратор транскрипции» . Nat Rev Mol Cell Biol . 16 (3): 155–66. DOI : 10.1038 / nrm3951 . PMC 4963239 . PMID 25693131 .  
  18. ↑ Михайличенко О., Бондаренко В., Харнетт Д., Шор И. Е., Самцы М., Виалес Р. Р., Ферлонг Е. Е. (январь 2018 г.). «Степень активности энхансера или промотора отражается уровнями и направленностью транскрипции эРНК» . Genes Dev . 32 (1): 42–57. DOI : 10,1101 / gad.308619.117 . PMC 5828394 . PMID 29378788 .  
  19. ↑ Li QJ, Yang SH, Maeda Y, Sladek FM, Sharrocks AD, Martins-Green M (январь 2003 г.). «Зависимая от фосфорилирования MAP-киназы активация Elk-1 приводит к активации соактиватора p300» . EMBO J . 22 (2): 281–91. DOI : 10,1093 / emboj / cdg028 . PMC 140103 . PMID 12514134 .  
  20. ^ Карулло Н.В., Филлипс И. Р., Саймон Р. К., Сото С. А., Хайндс Дж. Э., Солсбери А. Дж., Реванна Дж. С., Баннер К. Д., Янов Л., Султан Ф. А., Савелл К. Э., Герсбах, Калифорния, Дэй Джей-Джей (сентябрь 2020 г.) «Энхансерные РНК предсказывают регуляторные связи энхансер-ген и имеют решающее значение для функции энхансера в нейронных системах» . Nucleic Acids Res . 48 (17): 9550–9570. DOI : 10.1093 / NAR / gkaa671 . PMC 7515708 . PMID 32810208 .  
  21. ↑ Roeder, Роберт Г. (1991). «Сложности инициации эукариотической транскрипции: регуляция сборки преинициативного комплекса». Направления биохимических наук . 16 (11): 402–408. DOI : 10.1016 / 0968-0004 (91) 90164-Q . ISSN 0968-0004 . PMID 1776168 .  
  22. ↑ Goldman SR, Ebright RH , Nickels BE (май 2009 г.). «Прямое обнаружение абортивных транскриптов РНК in vivo» . Наука . 324 (5929): 927–8. Bibcode : 2009Sci ... 324..927G . DOI : 10.1126 / science.1169237 . PMC 2718712 . PMID 19443781 .  
  23. Перейти ↑ Revyakin A, Liu C, Ebright RH, Strick TR (ноябрь 2006 г.). «Прерывистая инициация и продуктивная инициация с помощью РНК-полимеразы включают сжатие ДНК» . Наука . 314 (5802): 1139–43. Bibcode : 2006Sci ... 314.1139R . DOI : 10.1126 / science.1131398 . PMC 2754787 . PMID 17110577 .  
  24. ↑ Raffaelle M, Kanin EI, Vogt J, Burgess RR, Ansari AZ (ноябрь 2005 г.). «Переключение голоферментов и стохастическое высвобождение сигма-факторов из РНК-полимеразы in vivo». Молекулярная клетка . 20 (3): 357–66. DOI : 10.1016 / j.molcel.2005.10.011 . PMID 16285918 . 
  25. Перейти ↑ Mandal SS, Chu C, Wada T, Handa H, Shatkin AJ, Reinberg D (май 2004 г.). «Функциональные взаимодействия фермента, улавливающего РНК, с факторами, которые положительно и отрицательно регулируют ускользание промотора с помощью РНК-полимеразы II» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (20): 7572–7. Bibcode : 2004PNAS..101.7572M . DOI : 10.1073 / pnas.0401493101 . PMC 419647 . PMID 15136722 .  
  26. ↑ Goodrich JA, Tjian R (апрель 1994). «Факторы транскрипции IIE и IIH и прямой клиренс промотора гидролиза АТФ РНК-полимеразой II». Cell . 77 (1): 145–56. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (94) 90242-9 . PMID 8156590 . S2CID 24602504 .  
  27. ^ Майло, Рон; Филипс, Роб. «Клеточная биология в цифрах: что быстрее, транскрипция или перевод?» . book.bionumbers.org . Архивировано 20 апреля 2017 года . Проверено 8 марта 2017 года .
  28. ^ Ходжес C, Bintu L, Lubkowska L, M Кашлев, Бустаманте C (июль 2009). «Нуклеосомные колебания определяют динамику транскрипции РНК-полимеразы II» . Наука . 325 (5940): 626–8. Bibcode : 2009Sci ... 325..626H . DOI : 10.1126 / science.1172926 . PMC 2775800 . PMID 19644123 .  
  29. ^ a b Фитц В., Шин Дж., Эрлих С., Фарнунг Л., Крамер П., Забурдаев В., Гриль С.В. (2016). «Расположение нуклеосом влияет на динамику транскрипции одиночных молекул» . Труды Национальной академии наук . 113 (45): 12733–12738. DOI : 10.1073 / pnas.1602764113 . PMC 5111697 . PMID 27791062 .  
  30. ^ Ричардсон JP (сентябрь 2002 г.). «Rho-зависимая терминация и АТФазы в терминации транскрипта». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура и экспрессия гена . 1577 (2): 251–260. DOI : 10.1016 / S0167-4781 (02) 00456-6 . PMID 12213656 . 
  31. ^ Lykke-Andersen S, Jensen TH (октябрь 2007). «Перекрывающиеся пути диктуют прекращение транскрипции РНК-полимеразы II». Биохимия . 89 (10): 1177–82. DOI : 10.1016 / j.biochi.2007.05.007 . PMID 17629387 . 
  32. ^ Cramer, P .; Armache, K.-J .; Баумли, С .; Benkert, S .; Brueckner, F .; Buchen, C .; Дамсма, GE; Dengl, S .; Гейгер, SR; Jasiak, AJ; Джавари, А. (июнь 2008 г.). «Структура эукариотических РНК-полимераз» . Ежегодный обзор биофизики . 37 (1): 337–352. DOI : 10.1146 / annurev.biophys.37.032807.130008 . ISSN 1936-122X . 
  33. ^ Информация о 8-гидроксихинолине от SIGMA-ALDRICH. Дата обращения: февраль 2012 г.
  34. ^ Датан E, Minn I, Peng X, он QL, Ahn H, Ю.Б., Pomper М.Г., Liu Jo (2020). «Конъюгат глюкоза-триптолид селективно нацелен на раковые клетки в условиях гипоксии» . iScience . 23 (9). DOI : 10.1016 / j.isci.2020.101536 . PMID 33083765 . 
  35. ^ Saxonov S, P Berg, Brutlag DL (январь 2006). «Полногеномный анализ динуклеотидов CpG в геноме человека позволяет выделить два различных класса промоторов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (5): 1412–7. Bibcode : 2006PNAS..103.1412S . DOI : 10.1073 / pnas.0510310103 . PMC 1345710 . PMID 16432200 .  
  36. ↑ Bird A (январь 2002 г.). «Паттерны метилирования ДНК и эпигенетическая память» . Гены и развитие . 16 (1): 6–21. DOI : 10,1101 / gad.947102 . PMID 11782440 . 
  37. ^ Фогельштейна B, Пападопулос N, Velculescu В.Е., Чжоу S, Диас LA, Кинзлер KW (март 2013 г. ). «Пейзажи генома рака» . Наука . 339 (6127): 1546–58. Bibcode : 2013Sci ... 339.1546V . DOI : 10.1126 / science.1235122 . PMC 3749880 . PMID 23539594 .  
  38. ^ Tessitore А, Cicciarelli О Дель Веккио Ж, Гаджано А, Verzella Д, Fischietti М, Vecchiotti Д, Capece Д, Zazzeroni Ж, Alesse Е (2014). «МикроРНК в сети повреждения / восстановления ДНК и рака» . Международный журнал геномики . 2014 : 820248. дои : 10,1155 / 2014/820248 . PMC 3926391 . PMID 24616890 .  
  39. ^ Папантонис А, Кохро Т, Бабу С, Ларкин Дж. Д., Дэн Б., Шорт П, Цуцуми С, Тейлор С, Канки Й, Кобаяши М, Ли Г, По Х. М., Руан Х, Абуратани Х, Руан Й, Кодама Т, Вада Y, Cook PR (ноябрь 2012 г.). «TNFα передает сигналы через специализированные фабрики, где транскрибируются ответные кодирующие гены и гены miRNA» . Журнал EMBO . 31 (23): 4404–14. CiteSeerX 10.1.1.919.1919 . DOI : 10.1038 / emboj.2012.288 . PMC 3512387 . PMID 23103767 .   
  40. ^ «Химия 2006» . Нобелевский фонд . Архивировано 15 марта 2007 года . Проверено 29 марта 2007 года .
  41. ^ Ву, Т (апрель 2020 г.). «Секвенирование одноцепочечной ДНК с помощью кетоксала фиксирует глобальную динамику транскрипции и активность энхансера in situ» . Методы природы . 17 (5): 515–523. DOI : 10.1038 / s41592-020-0797-9 . PMC 7205578 . S2CID 214810294 .  
  42. ↑ Raj A, van Oudenaarden A (октябрь 2008 г.). «Природа, воспитание или случай: стохастическая экспрессия генов и ее последствия» . Cell . 135 (2): 216–26. DOI : 10.1016 / j.cell.2008.09.050 . PMC 3118044 . PMID 18957198 .  
  43. ↑ Колесникова И.Н. (2000). «Некоторые закономерности механизма апоптоза при ВИЧ-инфекции» . Диссертация . Архивировано 10 июля 2011 года . Проверено 20 февраля 2011 года .
  44. ↑ Cesare AJ, Reddel RR (май 2010 г.). «Альтернативное удлинение теломер: модели, механизмы и последствия». Природа Обзоры Генетики . 11 (5): 319–30. DOI : 10.1038 / nrg2763 . PMID 20351727 . S2CID 19224032 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Интерактивное Java-моделирование инициации транскрипции. Из Центра моделей жизни при Институте Нильса Бора.
  • Интерактивное Java-моделирование интерференции транскрипции - игра о доминировании промотора в бактериальном вирусе. Из Центра моделей жизни при Институте Нильса Бора.
  • Коллекция анимации виртуальной клетки, введение в транскрипцию