Exprimarea informatiei genetice

7x puncte

categorie: Medicina

nota: 8.65

nivel: Facultate

Inainte de a prezenta etapele procesului de transcriere la procariote și eucariote, sunt necesare câteva precizări. Atunci când se vorbește despre “funcționarea” unei gene se înțelege faptul că respectiva secvență de ADN servește ca matriță pentru sinteza unei molecule de ARN. Pe lângă genele ce codifică sinteza unor catene polipeptidice specifice și care sunt transcrise la ARNm, la ni[...]
DOWNLOAD REFERAT

Preview referat: Exprimarea informatiei genetice

Inainte de a prezenta etapele procesului de transcriere la procariote și eucariote, sunt necesare câteva precizări. Atunci când se vorbește despre “funcționarea” unei gene se înțelege faptul că respectiva secvență de ADN servește ca matriță pentru sinteza unei molecule de ARN. Pe lângă genele ce codifică sinteza unor catene polipeptidice specifice și care sunt transcrise la ARNm, la nivelul ADN există numeroase alte gene a căror funcție este de a codifica molecule de ARN ne-mesager. Acesta este cazul genelor pentru ARNr, ARNt sau ARNsn. Despre particularitățile acestor categorii de ARN și despre funcțiile lor se va vorbi pe larg în capitolul următor.

Cel mai studiat sistem bacterian de transcriere este cel de la E.coli și, cu toate că există particularități în cazul anumitor bacterii, el a căpătat un caracter de aplicabilitate generală în grupul bacteriilor. In procesul de transcriere este implicată o unitate transcripțională ce se întinde de la nivelul promotorului până la secvența de terminare.

Promotorul, secvență de nucleotide plasată la extremitatea 5’ a genei, este esențial pentru transcrierea acesteia dar el nu se regăsește în structura ARNm. La capătul opus se găsește regiunea de terminare ce asigură încheierea transcrierii, dar nici ea nu este transcrisă și, prin urmare, nu intră în alcătuirea ARNm (fig.38).

Asa cum se poate observa în fig.38, în structura unității transcripționale există situsul (punctul) de start de la nivelul căruia începe propriu-zis procesul de copiere a informației genetice din ADN în ARN. Prima nucleotidă transcrisă este notată cu +1 și este plasată în dreapta punctului de start, iar prima nucleotidă netranscrisă (plasată în stânga punctului de start) este notată cu –1; următoarea nucleotidă copiată este notată cu +2 și așa mai departe.

Molecula de ARNm rezultată în urma transcrierii unei asemenea gene conține două categorii de regiuni: o regiune ce va fi tradusă, regăsindu-se ulterior sub forma unei succesiuni de aminoacizi din structura unei proteine și alte două regiuni care nu vor fi traduse. Aceste secvențe de nucleotide sunt localizate, pe de o parte, la nivelul extremității 5’ a ARNm și conțin semnalele necesare inițierii procesului de traducere (secvența Shine-Dalgarno) și, pe de altă parte, la extremitatea 3’, conținând semnalele necesare încheierii traducerii.

Deși orice genă este alcătuită din două catene de ADN cu polaritate opusă, atunci când se fac referiri la aceasta se precizează doar extremitatea 5’ și 3’ de pe o catenă. Intotdeauna, capătul 5’ al unei gene este cel care conține promotorul, el corespunzând cu capătul 3’ al catenei complementare (matriță) și cu extremitatea 5’ a ARNm corespunzător. Atunci când se dorește prezentarea schematică a unei gene, capătul 5’ este plasat întotdeauna în stânga.

Trebuie precizat faptul că nu există obligativitatea ca toate genele să fie transcrise utilizându-se drept matriță aceeași catenă de ADN. La bacterii s-a dovedit că, deseori, gene adiacente sunt transcrise în sens opus: sinteza ARNm se face tot în sens 5’→3’ dar catena copiată este diferită.

Procesul de transcriere genetică la procariote (ca de altfel și la eucariote) se desfășoară în trei etape succesive: inițiere, alungire și terminare. Dintre aceste etape, inițierea este cea mai complexă (are mai multe trepte: recunoașterea promotorului, despiralizări locale, inițierea propriu-zisă a sintezei) și presupune implicarea mai multor elemente: promotor, ARN-polimeraza și, în anumite cazuri a unor factori suplimentari.

Procesul de inițiere debutează la nivelul unei secvențe specifice de ADN numită promotor care interacționează cu enzima ARN-polimeraza. Secvența promotor ce precede orice genă a fost izolată pe baza experimentelor realizate la E.coli, prin amestecarea ARN-polimerazei cu ADN și apoi tratarea amestecului cu enzime care digeră ADN dar lasă intactă regiunea la care s-a legat ARN-polimerază. In final, după digestia enzimatică și îndepărtarea ARN polimerazei, a fost determinată ordinea nucleotidelor din secvența de ADN rămas (aproximativ 50-60 pb).

Examinarea unui număr mare de secvențe promotor de la mai multe gene de la procariote a evidențiat anumite trăsături comune. Astfel, există o secvență TATAAT, denumită “cutia Pribnow” sau regiunea –10 (centrată pe nucleotida din poziția –10, raportat la punctul de start al transcrierii), ea fiind conservată la toate secvențele promotor de la procariote. O a doua secvență, denumită regiunea –35, este comună procariotelor și este localizată la aproximativ 35 pb în fața (în direcția de transcriere) situsului de start al transcrierii (este centrată pe nucleotida din poziția –35). Se consideră că ambele regiuni, -10 (TATAAT) și –35 (TTGACA) reprezintă secvențe consens, adică se regăsesc la majoritatea promotorilor bacterieni. Mai mult, se apreciază că punctul de start al transcrierii este de obicei o purină, localizat la mijlocul tripletei CAT.

Al doilea element esențial realizării transcrierii este reprezentat de ARN-polimerază. Cea mai studiată enzimă de acest tip este ARN-polimeraza de la E.coli. La această bacterie s-a evidențiat faptul că există aproximativ 7.000 molecule de enzimă per celulă, viteza de sinteză fiind de 40 ribonucleotide/ secundă la 37oC. Viteza de transcriere este comparabilă cu cea de traducere (aproximativ 15 aminoacizi/secundă), dar este cu mult mai mică decât viteza de replicare (800 nucleotide/secundă).

ARN polimeraza dependentă de ADN sau transcriptaza este de fapt un complex enzimatic cu structură cuaternară. ARN polimerazele, indiferent de origine, au în general aceleași trei funcții esen?țiale:
• “aleg” catena purtătoare de informație
• recunosc începutul și sfârșitul mesajului genetic
• răspund la acțiunea unor factori de reglare pozitivă sau negativă.

In ceea ce privește structura chimică, ARN-polimeraza de la E.coli are o masă moleculară de 465 kDa și este alcătuită din patru subunități majore (2 subunități  și câte o subunitate  și ') la care se mai adaugă o subunitate σ. Holoenzima (enzima completă formată din cele cinci subunități: 2 ß ß’ σ) poate fi separată în două componente: miezul enzimatic sau apoenzima (2 ß ß’) și factorul σ (polipeptidul σ). Pentru realizarea corectă a transcrierii (mai ales a inițierii procesului) este necesară asamblarea tuturor componentelor (Zarnea, 1986).

S-a demonstrat că miezul enzimatic al ARN-polimerazei poate realiza sinteza de ARN dar nu poate iniția în mod corect procesul de transcriere pentru care este obligatorie asamblarea și a factorului σ. După ce procesul de transcriere a fost inițiat, iar lungimea catenei de ARN a ajuns la 8-9 ribonucleotide, factorul σ se desprinde de holoenzimă, apoenzima continuând singură sinteza ARN.

Inițial, ARN-polimeraza recunoaște și se leagă la nivelul regiunii –35, considerată de unii autori ca fiind situsul R ("recognition"), după care contactul cu ADN se extinde și la regiunea –10 (situsul B, de legare strânsă). Segmentul din ADN ce va fi transcris va suferi o denaturare fiziologică în zona de start a transcrierii: la nivelul său cele două catene complementare se separă prin desfacerea punților de hidrogen dintre, aproximativ, 12 pb situate între regiunea –10 și punctul de start și se formează astfel un “ochi” de transcriere (buclă de transcriere sau veziculă de transcriere = “transcription bubble”). Această denaturare locală a ADN este favorizată de faptul că regiunea –10 este bogată în AT. Se spune în acest caz că ARN-polimeraza formează împreună cu ADN un complex promotor deschis.

De asemenea, pe lângă rolul de a sintetiza efectiv sinteza ARN, ARN-polimeraza realizează în plus derularea duplexului în direcția de înaintare a veziculei de transcriere și respiralizarea ADN în urma acesteia. Lungimea regiunii de ADN temporar denaturată variază în funcție de faza de sinteză a ARN, de la 12 pb la 20 pb, dar mărimea regiunii hibride ADN-ARN (intermediar de transcriere) este mult mai mică. După desfacerea localizată a legăturilor de hidrogen dintre cele două catene ale ADN începe sinteza ARN, prima ribonucleotidă fiind, de regulă, purinică (AMP sau GTP).
DOWNLOAD REFERAT
« mai multe referate din Medicina

CAUTA REFERAT

TRIMITE REFERAT CERE REFERAT
Referatele si lucrarile oferite de E-referate.ro au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica.