Transkrypcja u eukaryota i jej regulacja (obróbka i losy transkryptów)

Podobne dokumenty
Spis treści 1 Komórki i wirusy Budowa komórki Budowa k

WYKŁAD: Klasyczny przepływ informacji ( Dogmat) Klasyczny przepływ informacji. Ekspresja genów realizacja informacji zawartej w genach

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Regulacja transkrypcji genów eukariotycznych

Gen eukariotyczny. Działanie i regulacja etapy posttranskrypcyjne

Gen eukariotyczny. Działanie i regulacja etapy posttranskrypcyjne

Gen eukariotyczny. Działanie i regulacja etapy posttranskrypcyjne

Gen eukariotyczny. Działanie i regulacja etapy posttranskrypcyjne

Gen eukariotyczny. Działanie i regulacja etapy posttranskrypcyjne

Gen eukariotyczny. Działanie i regulacja etapy posttranskrypcyjne

WPROWADZENIE DO GENETYKI MOLEKULARNEJ

Translacja i proteom komórki

The Role of Maf1 Protein in trna Processing and Stabilization / Rola białka Maf1 w dojrzewaniu i kontroli stabilności trna

TATA box. Enhancery. CGCG ekson intron ekson intron ekson CZĘŚĆ KODUJĄCA GENU TERMINATOR. Elementy regulatorowe

Regulacja transkrypcji genów eukariotycznych

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

października 2013: Elementarz biologii molekularnej. Wykład nr 2 BIOINFORMATYKA rok II

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU Transkrypcja RNA

Zgodnie z ogólnie przyjętą konwencją, geny na schematach przedstawia się od lewej do prawej, w kierunku transkrypcji. Nić DNA z taką samą sekwencją

Dr. habil. Anna Salek International Bio-Consulting 1 Germany

WPROWADZENIE DO GENETYKI MOLEKULARNEJ

Zarówno u organizmów eukariotycznych, jak i prokariotycznych proces replikacji ma charakter semikonserwatywny.

TRANSKRYPCJA - I etap ekspresji genów

Transkrypcja i obróbka RNA. Materiały dydaktyczne współfinansowane ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

Regulacja transkrypcji genów eukariotycznych

THE UNFOLDED PROTEIN RESPONSE

Regulacja transkrypcji genów eukariotycznych

WARUNKI ZALICZENIA PRZEDMIOTU- 5 ECTS

Regulacja transkrypcji genów eukariotycznych

Geny i działania na nich

ZASADY POLITYKI SPONSORINGOWO SPOŁECZNEJ ZAKŁADÓW AZOTOWYCH PUŁAWY S.A.

Jak działają geny. Podstawy biologii molekularnej genu

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Genetyka niemendlowska

ZASADY WYPEŁNIANIA ANKIETY 2. ZATRUDNIENIE NA CZĘŚĆ ETATU LUB PRZEZ CZĘŚĆ OKRESU OCENY

Spis treœci VII. Przedmowa... V. Wykaz u ywanych skrótów... XV. Wstêp Historia wirusologii Klasyfikacja wirusów...

Wykład 1. Od atomów do komórek

Nośnikiem informacji genetycznej są bardzo długie cząsteczki DNA, w których jest ona zakodowana w liniowej sekwencji nukleotydów A, T, G i C

Całogenomowa analiza niskocząsteczkowych RNA, pochodzących z trna w Arabidopsis thaliana

Regulacja transkrypcji genów eukariotycznych

Wykład 14 Biosynteza białek

Wymagania z zakresu ocen oddziaływania na środowisko przy realizacji i likwidacji farm wiatrowych

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

Implant ślimakowy wszczepiany jest w ślimak ucha wewnętrznego (przeczytaj artykuł Budowa ucha

PREFABRYKOWANE STUDNIE OPUSZCZANE Z ŻELBETU ŚREDNICACH NOMINALNYCH DN1500, DN2000, DN2500, DN3200 wg EN 1917 i DIN V

Kwasy nukleinowe. Replikacja

PLAN PRACY KOMISJI PRZYZNAJĄCEJ

Wprowadzam : REGULAMIN REKRUTACJI DZIECI DO PRZEDSZKOLA NR 14

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Co to jest transkryptom? A. Świercz ANALIZA DANYCH WYSOKOPRZEPUSTOWYCH 2

DNA superhelikalny eukariota DNA kolisty bakterie plazmidy mitochondria DNA liniowy wirusy otrzymywany in vitro

Dziedziczenie : Dziedziczenie to nic innego jak definiowanie nowych klas w oparciu o już istniejące.

Ekspresja informacji genetycznej

Regulamin konkursu Konkurs z Lokatą HAPPY II edycja

DEGRADACJA NIEPRAWID OWYCH TRANSKRYPTÓW W KOMÓRKACH EUKARIOTYCZNYCH I PROKARIOTYCZNYCH

Przewodnik dla instruktora dotyczący raka skóry. (Plany lekcyjne) POZNAJ NAJNOWSZE INFORMACJE NA TEMAT BADAŃ NAD ZDROWIEM FINANSOWANIE: AUTORZY

Strategia rozwoju kariery zawodowej - Twój scenariusz (program nagrania).

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

Gruntowy wymiennik ciepła PROVENT- GEO

KONKURSY MATEMATYCZNE. Treść zadań

BIOLOGICZNE BAZY DANYCH (1) GENOMY I ICH ADNOTACJE

Architektura Systemów Komputerowych. Sterowanie programem skoki Przerwania

Edycja geometrii w Solid Edge ST

BIOINFORMATYKA. edycja 2016 / wykład 11 RNA. dr Jacek Śmietański

Lp. Tematyka Liczba godzin I. Wymagania edukacyjne

Statystyczna analiza danych w programie STATISTICA. Dariusz Gozdowski. Katedra Doświadczalnictwa i Bioinformatyki Wydział Rolnictwa i Biologii SGGW

BIOLOGICZNE BAZY DANYCH (2) GENOMY I ICH ADNOTACJE. Podstawy Bioinformatyki wykład 4

jest częściowe pokrycie wydatków związanych z wychowaniem dziecka, w tym z opieką nad nim i zaspokojeniem jego potrzeb życiowych.

TRANSLACJA II etap ekspresji genów

Praca na wielu bazach danych część 2. (Wersja 8.1)

Kraków, dnia 19 kwietnia 2016 r. Poz UCHWAŁA NR XVIII/249/16 RADY MIEJSKIEJ W NIEPOŁOMICACH. z dnia 30 marca 2016 roku

STATUT SOŁECTWA Grom Gmina Pasym woj. warmińsko - mazurskie

Opracowała: Karolina Król-Komarnicka, kierownik działu kadr i płac w państwowej instytucji

oraz wykazuje, że powinna zachodzić przed podziałem komórki recesywność, rekombinacja autosomalne intronem genomów bakterii i organizmów genetyczna

Regulamin rekrutacji uczniów do klasy pierwszej Szkoły Podstawowej im. Maksymiliana Wilandta w Darzlubiu. Podstawa prawna: (Dz.U.2014 poz.

NUMER IDENTYFIKATORA:

GEO-SYSTEM Sp. z o.o. GEO-RCiWN Rejestr Cen i Wartości Nieruchomości Podręcznik dla uŝytkowników modułu wyszukiwania danych Warszawa 2007

PROTOKÓŁ Z BADANIA T018 (EN ISO/IEC 17025)

PLAN TESTU DZIEDZICZNOŚĆ I ZMIENNOŚĆ ORGANIZMÓW

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

REGULAMIN SAMORZĄDU UCZNIOWSKIEGO GIMNAZJUM W ZABOROWIE UL. STOŁECZNA 182

Co zrobić, jeśli uważasz, że decyzja w sprawie zasiłku mieszkaniowego lub zasiłku na podatek lokalny jest niewłaściwa

1% r. ZWIĄZEK OCHOTNICZYCH STRAŻY POŻARNYCH RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ KRS: % podatku na rzecz Związku OSP RP

PROCEDURA WSPÓŁPRACY MIĘDZYOPERATORSKIEJ W ZAKRESIE OBSŁUGI ZLECEŃ PRESELEKCJI

ZASADY PROWADZENIA CERTYFIKACJI FUNDUSZY EUROPEJSKICH I PRACOWNIKÓW PUNKTÓW INFORMACYJNYCH

Podstawy genetyki molekularnej

Wtedy wystarczy wybrać właściwego Taga z listy.

skąd pochodzi Nasz Kurczak

PODSTAWY BIOINFORMATYKI 2 SEKWENCJONOWANIE GENOMÓW

UCHWAŁ A SENATU RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ. z dnia 18 października 2012 r. w sprawie ustawy o zmianie ustawy o podatku dochodowym od osób fizycznych

POLITYKA GWARANCJI GRUPY TELE-FONIKA KABLE. 1. Definicje

Endo-siRNA: 32 Ghildiyal & Zamore (2009) Nat Rev Genet

Regulamin rekrutacji. do II Liceum Ogólnokształcącego w Jaśle im. ppłk J.Modrzejewskiego. na rok szkolny 2014/2015

Wartość brutto Miesięczna rata leasingowa Cena brutto. Podatek VAT

UCHWAŁA NR 1. Działając na podstawie art Kodeksu spółek handlowych Nadzwyczajne Walne Zgromadzenie uchwala, co następuje:

Tekst ozdobny i akapitowy

Techniczne nauki М.М.Zheplinska, A.S.Bessarab Narodowy uniwersytet spożywczych technologii, Кijow STOSOWANIE PARY WODNEJ SKRAPLANIA KAWITACJI

Sieci komputerowe cel

Transkrypt:

Transkrypcja u eukaryota i jej regulacja (obróbka i losy transkryptów) U1 ribonucleoprotein http://principlesofproteinstructure.blogspot.com/ Rafał Archacki Zakład Biologii Systemów UW

Klasyczne wyobrażenie genu fragment DNA, który koduje funkcjonalny mrna

Zawartość nie kodującego białek DNA (jako % całkowitego DNA) u różnych organizmów

Rodzaje RNA w komórkach eukariontów

The various types of RNA

3 (+1) główne polimerazy RNA Eukaryota polimeraza produkty wrażliwość na α-amanitynę Polimeraza I geny rrna (18S; 28S; 5,8S) nie wrażliwa Polimeraza II mrna, większość snrna (U1, U2, U4, U5), mirna bardzo wrażliwa Polimeraza III małe RNA: trna, snorna, 5S rrna, U6 snrna umiarkowanie wrażliwa Polimeraza mitochondrialna

Etapy transkrypcji Initiation Elongation This is a file from the Wikimedia Commons Termination

Etapy ekspresji/poziomy regulacji struktura chromatyny transkrypcja obróbka i kontrola jakości RNA transport RNA degradacja RNA translacja modyfikacje post-translacyjne degradacja białka

Kluczowe znaczenie domeny karboksylowej (C-końcowej) RNA Pol II CTD to domena C-końcowa największej podjednostki RNA polimerazy II. U człowieka liczy ponad 350 aminokwasów złożonych z wielokrotnych powtórzeń 7- aminokwasowego motywu o sekwencji konsensusowej: tyr-ser-pro-thr-ser-pro-ser. CTD ma kluczowe znacznie dla mechanizmów, które łączą zdarzenia po-transkrypcyjne z transkrypcją. Na przykład, praktycznie wszystkie kompleksy zaangażowane w obróbkę RNA (RNA processing) zawierają składniki, które wiążą się do CTD. Wciąż niewiele wiadomo, jak CTD lokalizuje się przestrzennie w stosunku do głównej części polimerazy. Wiadomo jedynie, że CTD jest bardzo elastyczna i może się dynamicznie przekształcać w trakcie pełnienia swoich licznych funkcji.

CTD koordynuje wydarzenia transkrypcyjne Hiperfosforylacja nieufosforylowanej CTD determinuje nowy zestaw regulatorów przyłączających się do pol II i zaznacza przejście od inicjacji do elongacji transkrypcji. Fosforylacja i defosforylacja Ser2 i Ser 5 w CTD są regulowane przez złożony system kinaz i fosfataz.

Do czego służy regulacja? Transkrypcja rrna przypadek szczególny DNA RNA

Losy transkryptów u eu- i prokaryota

Obróbka nowosyntetyzowanego (prekursorowego) mrna Czapeczka Cap jest dodawana na 5 końcu mrna Introny są usuwane Ogon Poli A jest dodawany na 3 końcu mrna

Obróbka nowozsyntetyzowanego mrna

Dodawanie czapeczki na 5 końcu transkryptu Metylacja 2 nukleotydów

5' cap pełni 4 główne funkcje: Funkcje CAP Reguluje eksport z jądra. Zapobiega degradacji przez egzonukleazy. Promuje translację. Promuje wycinanie sąsiadującego z końcem 5 intronu. Eksport RNA z jądra jest regulowany przez Cap Binding Complex (CBC), który przyłącza się wyłącznie do RENA z CAP. CBC jest następnie rozpoznawany przez Kompleks Poru Jądrowego i eksportowany. Zapobieganie degradacji 5 końca przez egzonuklelazy polega na upodobnieniu tego końca funkcjonalnie do końca 3'. Wydłuża to okres pół-trwania mrna, co jest niezbędne u eukariontów ze względu na długi czas potrzebny na eksport mrna z jądra. Podczas aktywnej translacji do CAP wiąże się czynnik inicjacji translacji eif-4e, który następnie przyłącza czynnik eif-4g i w następstwie, rybosom. Usunięcie CAP z mrna jest katalizowane przez kompleks białkowy (Decapping complex) zawierający czynniki dcp1 i dcp2, które konkurują z eif-4e o wiązanie z CAP. Mechanizm promowania przez CAP wycinania sąsiadującego z 5' końcem intronu obejmuje oddziaływanie ze spliceosomem.

Introny U prokariontów geny są ciągłe, tj. kolinearne z ich mrna. U wyższych eukariontów geny są nieciągłe, tj. niekolinearne z ich mrna. Części genu ulegające ekspresji noszą nazwę eksonów, zaś sekwencje przedzielające eksony intronów.

Precyzyjne usuwanie intronów Sekwencje konsensusowe oskrzydalające miejca: 5 donorowe i 3 akceptorowe nnnnnng//gun-----nnann--------ag//gnnnnn Miejsce 5 donorowe Miejsce 3 akceptorowe

Sekwencje rozpoznawane przez system splicingu

Mechanizm splicingu

Spliceosom Ziv Frankenstein 1, Joseph Sperling 2, Ruth Sperling 4 and Miriam Eisenstein 3, A Unique Spatial Arrangement of the snrnps within the Native Spliceosome Emerges from In Silico Studies

W każdej chwili w jądrze komórki ludzkiej odbywa się średnio 63,000 wydarzeń splicingowych. Current Drug Discovery Nov. 2004, page 15

Genom ludzki zawiera 22 tysiące genów, ale koduje ponad 100 tysięcy białek Przyczyna? Alternatywny splicing prekursorów mrna

Alternatywny splicing pre-mrna I III mrna 2 1 gen GU AG GU AG I II III I II III mrna 1 Z jednego genu może powstać kilka mrna kodujących różne białka

Przykłady alternatywnego splicingu Nature Reviews Genetics 3, 285 298 (2002) Większość ludzkich genów ulega alternatywnemu splicingowi

Terminacja dodawanie polia AAUAAA

Poliadenylacja 3 końca mrna

Poliadenylacja 3 końca mrna u człowieka (A) i drożdży (B)

Struktura 3 szpilki w mrna histonów

Regulacja potranskrypcyjna w cytoplazmie Nucleus Cytoplasm P bodies Pol II Pol II Pol II A A A 3 eif3 AA AA AA Deadenylation AA AA AA 3

RNA Pol II a translokacja i eksport mrna z jądra Różne etapy biogenezy i translokacji mrna przez pory jądrowe są ścisle sprzężone. Centralna role w tym sprzężęniu gra RNA Pol II, która pośredniczy w ściąganiu czynników kluczowych dla obróbki i eksportu. Ubikwityna i E3 ligaza przyłączają się ko-transkrypcyjnie i uczestniczą w eksporcie kompleksów mrnap (Iglesias and Stutz, 2008).

NMD- Nonsense-Mediated Decay System degradacji nieprawidłowych mrna, zawierających PTC (Premature Terminantion Codon) - przedwczesne kodony terminacyjne translacji Ścieżka NMD wywiera bezpośredni wpływ na setki zaburzeń genetycznych w populacji ludzkiej. ¼ wszystkich znanych mutacji u człowieka indukuje NMD EJC exon junction complex

The cell transcriptome gene expression profile AAATCGGAATTGGAGGTATCGGATCTTGTTGAATATCCACCAATGTCTTACCCCTGTATTTTA promoter 5 UTR Protein coding region 3 UTR TGTATAAT AAAAAAAAAAA Balance between transcription activation and transcript degradation

Functional sequence motifs in 3 UTRs Finding sequence elements associated with transcript stability derived from 3 UTRs of yeast mrnas 3 UTRs were previously inferred to be involved in controlling: Transcript Stability Sub-cellular localization And more Why 3 UTRs? (Keursten & Goodwin, The power of the 3 UTR: translational control and development, Nature Reviews Gen. 2003)

Discovery of stability-associated motifs in yeast 3 UTRs Yeast mrna half lives Calculated from mrna Decay profiles 3 UTR sequence ACCAATCACATCGGTCGCGGAAG CCGTCTGTGTTTCAGCATGATTG AATCTTGAAATTGAAGAGGTGAC TACTGTTTTCGTCTCAGCAGCTC CAGTACTGGTAGTTGTCTCAGCA GCTCCAGTATTGGTTGTTGTCTC ACTGGTAGCACTGTTCATTTTAG AGCTGACAGACTCTTCATTCGTA GTCTGTGGCCTCCATGTTGGATA GACCGTAACAACATCATTCACAG TAGCCGTGGCCGTCGAAACAATG GCAGGTGAAGCAGTTTCGGAACA CACACCAGATTCGCAGGAAGTAA CAGTAACTAGCGTAGTTTGTTGC CTCGATTCTGTGGTGGAAATAGG ACACCATGTCGTGTATTCTGTGG GGAGTTGTCTCAGCAGCTCCAGT Taken from Wang et al., PNAS 2003 the virtual northern Data by Hurowitz & Brown, 2003

Regulacja potranskrypcyjna w cytoplazmie Nucleus Cytoplasm P bodies Pol II Pol II Pol II A A A 3 eif3 AA AA AA Deadenylation AA AA AA 3

The exosome: the RNA degradation machinery

The exosome: the RNA degradation machinery Geurt Schilders, Erwin van Dijk, Reinout Raijmakers, Ger J.M. Pruijn Cell and Molecular Biology of the Exosome: How to Make or Break an RNA

None-coding RNAs the new revolution in molecular biology exons, trna, rrna Human genome noncoding

Yang CGFR 16:397, 2005

The Central Dogma of Molecular Biology Expressing the genome RNA Inactive DNA DNA mrna Protein Conversion Templating Regulation f f

re-definition of a gene