Procesos específicos de transcripción y traducción del ADN.

Inicio

La ARN polimerasa reconoce correctamente el promotor en la plantilla de ADN y forma una polimerasa de tres vías que consta de enzima, ADN y nucleósido trifosfato (NTP). complejo de iniciación a partir del cual comienza la transcripción. La región promotora de la plantilla de ADN a menudo contiene la secuencia TATAATG, que se denomina caja Purib o caja P. El nucleósido trifosfato del complejo es generalmente GTP, y algunos son ATP, por lo que el extremo 5' del transcrito original suele ser trifosfato de guanosina (pppG) o trifosfato de adenosina (pppA). La región de inicio de la transcripción en el ADN eucariótico también tiene una estructura similar a la del ADN procariótico, alrededor de -30 pb (es decir, 30 nucleótidos aguas arriba del punto de unión entre la enzima y el ADN, a menudo expresado como -30 pb es el par de bases). Abreviatura) también contiene una estructura TATA, llamada caja Hogness o caja TATA. Después de que el primer nucleósido trifosfato se condensa con el segundo nucleósido trifosfato para formar un enlace fosfodiéster 3'-5', la fase de iniciación termina y entra la fase de elongación.

Expandir

Cuando la subunidad σ se separa de la molécula de enzima, la enzima central queda ligeramente unida al ADN, lo que facilita su avance. Las ribozimas no tienen especificidad de plantilla y pueden transcribir cualquier secuencia en la plantilla, incluidas las inserciones que se eliminan durante el procesamiento postranscripcional. La subunidad σ aislada de la ribozima también se puede combinar con otra ribozima para participar en otro proceso de transcripción. A medida que la transcripción continúa extendiéndose, el ADN bicatenario se abre en secuencia para aceptar nuevos pares de bases. Una vez sintetizado el nuevo enlace fosfodiéster, la ribozima avanza y la plantilla usada se cierra nuevamente, restaurando la estructura bicatenaria original. Normalmente, las cadenas de ARN sintetizadas son muy fieles a la plantilla de ADN. La velocidad de síntesis de ARN de los procariotas es de 25 a 50 nucleótidos/segundo, y la de los eucariotas es de 45 a 100 nucleótidos/segundo.

Detener

La terminación de la transcripción implica detener el alargamiento y liberar la ARN polimerasa y el ARN sintetizado. Los procariotas suelen tener un terminador al final de sus genes u operones. Aquí termina la síntesis de ARN. La terminación de la transcripción en células procarióticas requiere la ayuda del factor de terminación ρ, una proteína compuesta por cuatro subunidades. El ADN eucariota también puede tener señales de terminación de la transcripción. Se sabe que todas las unidades de transcripción de ADN eucariótico contienen una secuencia rica en at (como AATAA(A) o ATTAA(A)) en el extremo 3', con una secuencia TTTT (generalmente 3-5 T) que ocurre después de un 0-30 intervalo de pb. Estas estructuras pueden estar relacionadas con la terminación de la transcripción o la adición de secuencias poli(A) en el extremo 3'.

Postprocesamiento de transcripciones

Postprocesamiento de pre-ARNm

La transcripción original del ARNm procariótico (excepto algunos fagos) se puede utilizar directamente para la traducción. , y el ARNm eucariota generalmente tiene precursores correspondientes, que deben procesarse posteriormente antes de traducirse en proteínas. En general, se cree que el producto de transcripción original del ARNm eucariota (también llamado precursor de la transcripción original), es decir, HNRNA (ARN nuclear heterólogo), finalmente se procesa en ARNm maduro. El posprocesamiento del pre-ARNm incluye los siguientes cuatro aspectos: ① Tapa del extremo 5': el extremo 5' del transcrito generalmente necesita ser tapado con metilación. Algunos transcritos tienen secuencias redundantes en el extremo 5', que deben ser tapadas; Se retira y luego se tapa. (2) Instale una cola de poli(A) terminal 3': el extremo 3' de la transcripción generalmente es catalizado por la poli(A) polimerasa agregando una sección de poli(A). la cola tiene de 20 a 200 nucleótidos; algunas transcripciones tienen secuencias redundantes en el extremo 3' y es necesario cortar la cola. El ensamblaje de la tapa del extremo de 5' y la cola del extremo de 3' se puede completar antes de realizar el empalme. ③Empalme: corte la secuencia de inserción en el precursor de ARNm y luego conecte las regiones codificantes de proteínas separadas. El proceso de empalme se completa con un pequeño ARN nuclear (como el ARN U1) y la secuencia intermedia escindida forma un lazo (intermedio de ARN de lazo). ④Modificación: la N6-metiladenosina a menudo existe en ciertas partes de la molécula de ARNm, es producida por la metilasa y se modifica durante el procesamiento postranscripcional. Debido a diferencias en el posprocesamiento, algunos precursores de ARNm eucariotas pueden producir dos o más ARNm (como las transcripciones del gen de la calcitonina humana) y, por lo tanto, pueden traducirse en dos o más cadenas polipeptídicas.

Postprocesamiento de precursores de tRNA

Actualmente existen dos tipos de precursores de tRNA aislados: ① El precursor de tRNA que contiene un único tRNA tiene una redundancia en el extremo 5' y en el 3' final; (2) El precursor de ARNt que contiene dos ARNt tiene secuencias redundantes diferentes en el extremo 5' y en el extremo 3', y hay diferentes números de espaciadores de nucleótidos entre los dos ARNt. Algunos precursores de ARNt eucariotas contienen una secuencia de inserción en la región del bucle del anticodón. Los pasos de posprocesamiento de los precursores de ARNt procarióticos y eucariotas son similares: ① Modificación: modificar ciertos nucleótidos en la molécula de ARNt (incluidas metilación, acilación, tiolación y reordenamiento, etc.) (2) Escisión de 5' y nucleótidos adicionales en el extremo; extremo 3'; ③ los precursores de ARNt sin secuencias CCA en el extremo 3' deben cargarse con secuencias CCA. El procesamiento de precursores de ARNt procarióticos y eucariotas también tiene diferentes situaciones: ① El precursor de ARNt policistrónico procariótico se escinde cuando es necesario procesarlo ② El precursor de ARNt eucariótico que contiene la secuencia intermedia debe eliminarse durante el procesamiento; Primero, la secuencia media del precursor del ARNt es escindida por una endonucleasa, produciendo una media molécula en 5' con un fosfato cíclico en 2',3' y una media molécula en 3' con un grupo hidroxilo en 5'. Luego, bajo la acción de la fosfodiesterasa cíclica 2', 3' y la polinucleótido quinasa, la media molécula 5' contacta con el grupo hidroxilo y el grupo fosfato 2', y la media molécula 3' lleva el grupo fosfato 5'. Estas dos medias moléculas pasan secuencialmente a través de la ligasa y la fosfomonoesterasa (eliminación del grupo fosfato 2'), produciendo finalmente ARNt maduro.

Postprocesamiento de precursores de rRNA

El posprocesamiento de precursores de rRNA suele incluir los siguientes pasos: ①Modificación: además del 5SrRNA, suelen existir nucleótidos modificados (principalmente nucleótidos metilados), que se modifican durante el posprocesamiento. Generalmente se cree que la metilación del grupo 2' hidroxilo de la ribosa precede a la metilación de la base (2) cizallamiento: corte en la secuencia redundante de la molécula precursora del ARNr para producir muchos precursores intermedios y luego los extremos del intermedio; los precursores son Secuencias redundantes cortadas; ③ Empalme: algunos precursores de ARNr eucariotas con secuencias insertadas deben eliminarse durante el procesamiento. En 1982, T.R. Cech descubrió que en el precursor de Tetrahymena, la eliminación de una secuencia de inserción que contenía 413 nucleótidos estaba catalizada por el propio precursor. Bajo la promoción de 5'-guanilato, la secuencia insertada se elimina mediante autocatálisis, y las dos partes antes y después de la secuencia insertada se vuelven a unir para producir ARNr maduro (5'-UpU-3'), una molécula de ARN circular y un 15 -núcleo Pequeños fragmentos de residuos de nucleótidos. La autocatálisis de los precursores del ARNr indica que el ARN tiene una actividad similar a la de una enzima. Este descubrimiento rompe con el concepto de que sólo las proteínas pueden catalizar macromoléculas biológicas. Al mismo tiempo, también tendrán gran importancia las investigaciones sobre la evolución biológica y el origen de la vida.