5/19/2018 TRANSCRIEREA

1/5

TRANSCRIEREA

Structura materialului genetic : ADN si ARN

Transcrierea reprezinta procesul de sinteza catalizata enzimatic a moleculelor de ARN, caurmare a citirii informatiei genetice codificate la nivelul ADN-ului, prin formarea legaturilor

fosfodiesterice intre ribonucleotide. Acest proces se desfoar pe baza legilor de

complementaritate chimic dintre cele dou catene ale unei molecule de acid nucleic dublu

catenar.Prin transcriere se sintetizeaza toate tipurile de ARN : ARNm, ARNr, ARNt, ARNhn.

Transcrierea urmata de traducere reprezinta procesele ce fundamenteaza dogma biochimiei :

ADN ARN proteine

Molecula rezultata in urma transcrierii, inainte de orice alta procesare se numeste ARN

transcript. Procesul este catalizat de ARN polimeraze : la PK 1 tip, la EK3 tipuri. Acestea se

atasaza la o regiune numita promotor, avand capacitatea de a recunoaste anumite secvente denucleotide, fiind atasare situs-specifica. Spre deosebire de ADN polimeraze, acestea nu au

nevoie de primeri, atasand si primul nucleotid.

In general, gena codificatoare este delimitata de un promotor, unde se atasaza polimerazasi de la care se incepe transcrierea si de un terminator, regiunea care se inceteaza transcrierea, arn

polimeraza detasandu-se de molecula. Zona dintre promotor si terminator se numeste unitate de

transcriere.

Catena folosita drept matrita pentru transcript este complementara cu acesta si senumeste catena antisens. Catena cealalta este numita catena sens, sau catena codificatoare.

Conventii de notare : secventa de pe promotor la care se atasaza polimeraza se numeste

Punct START, notat +1 si este locul de unde se sintetizeaza primul nucleotid al transcriptului.Urmatoarele nucleotide in directia carora se continua transcrierea, sunt situate downstream sunt

notate +2..+n. Nucleotidele situate upstream sunt notate -1..-n.Represorii se leag la secvenele de ADN numite operatori, care se suprapun parial cu

regiunea promotoare la nivelul creia se leag ARN polimeraza. Legarea represorului interfercu legarea ARN polimerazei i cu iniierea transcripieiexemplu : operonul lac este activat prin

atasarea cAMP-CAP si ARN polimerazei la regiunea promotor si inactivat prin legarea

represorului Lac la nivelul operatorilor.

Caracteristici :

1.Transcriere policistronica: acelasi promotor este utilizat pentru transcrierea mai multor gene,

ce urmeaza una dupa alta, de obicei care codifica pentru proteine implicate in aceleasi procese(operonul lac ex). Transcriere monocistronica se intalneste mai des in cazul genelor reglatoare.

2.Promotorul (~60 pb) prezinta 3 regiuniimportante pentru atasarea ARN polimerazei :

2 hexameri: unul in pozitia -35 (TTGACA) si unul in pozitia -10(TATAAT)- secvente consensus

Situsul UP - la o distanta de 30-60pb

5/19/2018 TRANSCRIEREA

2/5

ARN polimeraza

La celulele PK exista un singur tip de ARN polimeraza, prezenta in numar de 7000 per celula.Transcrie ARN transcript pt toate tipurile de ARN; are 4 subunitati : 2---

-

Subunitatea : este implicata in atasarea la catena ADN si asamblarea tuturor

subunitatilor; functioneaza ca dimer; prezinta 2 regiuni:o CTD - se atasaza la situsul UP

o -NTDse atasaza la subunitatea

o un linker peptidicleaga cele doua domenii

Subunitatea : rol in atasarea initiala a enzimei la molecula ADN prin formarea unorlegaturi nespecifice pe baza afinitatii chimice (atasare situs-nespecifica)

Subunitatea : formeaza legaturi fosfodiesterice, deci sintetizeaza transcriptul ARN

Subunitatea : functie de atasare la molecula de ADN, la nivelul celor doi hexameri dinpozitiile -10 si -35; este esentiala in initierea transcrierii

La toate organismele transcrierea are loc, precum si la replicare, in 3 etape : initierea, elongatia,

terminarea.

InitiereaLa randul ei este impartita in 3 subetape :

1promotor inchis I : Subunitatea se atasaza la hexamerul din pozitia -35

2promotor inchis II: Subunitatea se atasaza si la hexamerul din pozitia -10, dar cei 2

hexameri nu sunt situati optim pentru atasarea subunitatii . Pentru o atasare stabile, subunitatea

distorsioneaza molecula ADN, care devine curbata si torsionata.

3promotor deschisTensiunea torsionala este eliberata prin deschiderea dublui helix pe odistanta de 15-20 de pb, creeandu-se altfel bucla de transcriere, regiune ce cuprinde si situsul

start +1.

La PK primul ribonucleotid al catenei de transcript ARN sintetizata este ATP/GTP. Dupa sinteza

a 8-10 ribonucleotide, subunitatea se desprinde din structura enzimei, iar miezul arnpolimerazei sintetizeaza in continuare transcript prin formarea legaturilor fosfodiesterice.

Elongatia

Molecula de ARN creste in directia 5->3, bucla de transcriere deplasandu-se pe catena ADN.Subuntatea beta catalizeaza aceste reactii. Transcriptul ARN este mentinut in hybrid doar pe o

lungime de 12 pb.ARN polimeraza realizeaza si functie de proofreading in 2 feluri :

- editare pirofosforoliticadesprinde nucleotidul cu eroare- editare hidroliticataie si indeparteaza o regiune in care este cuprinsa si eroarea

si apoi reia procesul de sinteza, fiind asistata deproteina GRE

O alta proteina auxiliara, care creste procesivitatea ARN polimerazei esteprotein NusG, unechivalenet al peptidului beta de la replicare (beta clamps)

5/19/2018 TRANSCRIEREA

3/5

TerminareaARN polimeraza transcrie pana ajunge in regiunea terminator, alcatuit din :

2 copii poli-G-C repetate invers, ce prezinta complementaritate intracatenara 4-10 adenine, ce formeaza semnalul de terminare

In molecula, interactiile G-C formeaza o structura ac-de-pin ce blocheaza ARN polimeraza.

Adeninele se leaga de Uracilul din transcript prin legaturi instabile ce determina expulzareatranscriptului din bucla de transcriere. Bucla se inchide, si arn polimeraza este si ea detasata.

Au fost identificate 2 tipuri de terminatori :

Rho-independentistructura in ac-de-pin este stabile, complementaritatea dintre catenefiind perfecta, astfel nu e nevoie de protein externe pt stabilizare

Rho-dependentistructura in ac-de-pin este instabila, din cauza complementaritatii

imperfect; este astfel nevoie de proteina Rho ce stabilizeaza structura

Caracteristici:

1. Transcriere monocistronica: genele au un promotor propriu si sunt traduse ca o unitate

distinctiva, deci o gena = 1 unitate

2. ARN Polimeraze

Sunt de 3 tipuri:

1) ARN pol Ieste localizata in nucleoli, sintetizand aproape toate tipurile de ARNrARNr 5.8S, 18 S, 28S

- Traducere policistronicaun singur ARN transcript are info de la mai multe gene

2) ARN pol IIlocalizata in nucleu, sintetizeaza toate tipurile de ARNm, ARNmi,

ARNsn, ARNi- Traducere monocistronicaun transcript are info de la o singura gena

- Transcritul ARN sn ARN pre-mesager, se proceseaza si ARNm, parasind

nucleul prin pori si ajungand in citoplasma3) ARN pol IIIlocalizata la interfata dintre nucleol si nucleu, sintetizeaza pentru

toate tipurile de ARNt, ARNr 5S, ARN TER, SRP ARN

- Traducere monocistronica

3. Promotorul. La EK, promotorii sunt multi-modulari si mult mai complexi decat la PK.

Promotorii de care se leaga ARN pol I si II sunt upstream fata de situsul Start, iar cei de

care se leaga ARN pol II sunt downstream fata de situsul start.

Promotorii genelor transcrise de ARN pol II prezinta 3 regiuni tip promotor :

Promotor primareste multi-modular, prezentand mai multe module/regiuni lacare se atasaza factorii de transcriere (care vor recruta ARN polimerazele). Suntmodule asezate atat upstream cat si downstream, un modul fiind chiar pe situsul

start

5/19/2018 TRANSCRIEREA

4/5

unii promotor au structura : fara modulul TATA in upstream, si un modul DPEdownstream, intre DCE II si DCE III

Promotor proximalla 250 pb de situs start, upstream, se leaga STF

Promotor distalla mai mult de 250 pb de start, upstream, se leaga STF, influentamai mica decat P proximal

4. Existenta factorilor de transcriereacestia se leaga la anumite situsuri ale promoturului,creand un complex recunoscut de arn polimeraze;

-

exista factori de transcriere generali (GTF)funct. in majoritatea transcrierilor sise atasaza la P primar- sau specifici (STF)se atasaza la P proximal si distal

- Sunt proteine cu structura tipica pt atasarea la ADN- Notatie : TF (transcription factor) TFIdaca recruteaza ARN pol I; TFIIARN

pol II, TFIII- ARN pol III

- GTF sunt : TFIID, TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIH. TFIID se atasaza la situsulTATA, TFIIB la situsul BRE, iar celelalte TFII se atasaza la TFIID sau B sau

ARN polimeraze

Initierea

TFIID, asociat cu TBP, se leaga la situsul TATA, indoind molecula de ADN la 1800

, ceeace repr semnal pt atasarea in cascada a altor proteine. Se atasazeaza TFIIB asociat cu TFIIA lasitusul BRE, si TAF (prin TFIID) la Inr, DCEI, DCE II, DCE III. De TBP se asociaza TFIIF,

care face legatura intre TFIID si ARN pol II. Se atasaza si TFIIE care recruteaza TFIIH ce

indeplineste urmatoarele functii : 1 - ATP-azicadesface dublul helix si formeaza bucla detranscriere si 2activitate protein kinazicafosforileaza capatul C al ARN pol II.

La nivelul acestor factori de transcriere se atasaza alte protein numite coactivatori, de care

la randul lor se atasaza niste TF numiti activatori (protein reglatoare) ce se leaga si la secventeleenhancer, crescand rata transcriptiei. Daca intervin protein represoare ce se leaga la secventa

silencer este blocata legarea activatorilor la engancer.

Dupa ce toate aceste reactii au avut loc, se incepe sinteza transcriptului ARN prin atasarea

de ribonucleotide.

Elongarea

Incepe cand ARN pol II trece de sectiunea promotor. TF sunt inlocuiti de alte proteine :

Factori de elongare (EF): - TFIISauxiliar ARN pol II in activitatea de

proofreading, similar proteinei GRE de la PK

5/19/2018 TRANSCRIEREA

5/5

- SPT5creste procesivitatea ARN pol II, similar

proteinei NusG, singurul factor de transcriptie conservat in toate cele 3 domenii :

Bacteria, Archebacteria, Eubacteria.

Proteine de dezasamblare -FACT( Facilitates Chromatin Transcription)

dezasambleaza nucleozomii inaintea ARN pol II pentru a putea transcrie si iiasambleaza la loc dup ace s-a facut transcrierea

Spre deosebire de PK, unde ARN-ul este tradus chiar in timp ce este sintetizat, la EK,

transcriptul este intai procesat si apoi tradus. Procesarease realizeaza prin 2 mecanisme :a) Adaugarea unei guanine mutilate in capatul 5 al ARN-ului (CAPPING), cu ajutorul unei

guanilil transferaza ce se atasaza initial la capatul carboxi-terminal al ARN pol ; process

inceput in timpul transcrieriib) Adaugarea unei cozi poli A la capatul 3OH liber- ~200 adenine; procesul are loc dupa

elongare, sunt implicate proteinele PT (procesare transcript)de taiere a ARN-ului si

PAP ce adauga adeninele.

Terminarea

Terminarea transcriptiei este declansata cand ARN pol II ajunge in sectiunea semnal poliA, moment in care proteina PT se desprinde de ARN pol II si se atasaza pe secventa

semnal a ARN-ului, clivand molecula. Restul molecule ARN ce nu are un capat Met-G

este digerat de o RNA-aza. Bucla de trancriere se inchide si ARN pol II se desprinde de

pe ADN.