So sánh phiên mã tổng hợp mRNA ở prokaryote và eukaryote

Chủ đề 2: So sánh phiên mã tổng hợp mRNA prokaryote eukaryote Bố cục thuyết trình Khái quát phiên mã mRNA Những điểm giống phiên mã tổng hợp mRNA prokaryote eukaryote Những điểm khác phiên mã tổng hợp mRNA prokaryote eukaryote Khái quát phiên mã mRNA Khái niệm phiên mã • Phiên mã q trình phức tạp diễn tham gia nhiều loại enzyme, nhân tố phiên mã,… để tổng hợp nên RNA từ đoạn gen Gen đoạn DNA mạch đơn mạch kép hay chí đoạn RNA mạch đơn mạch kép • mRNA khn cho q trình dịch mã tổng hợp protein • Phản ứng phiên mã xúc tác enzyme RNA polymerase • Ngồi phiên mã tạo mRNA chứa thơng tin tổng hợp protein q trình phiên mã tạo loại RNA khác RNA vận chuyển tRNA, RNA ribosome hay rRNA, Chức phiên mã sống trái đất cho bắt nguồn từ RNA tự chép đại phân tử có • Những khả xúc tác mang mã di truyền q trình tiến hóa, protein hay cụ thể enzyme thay dần vai trò xúc tác RNA protein dạng chuỗi • Trong tạo nhiều cấu trúc phức tạp đa dạng vào đó, cấu trúc mạch đơn bộc lộ điểm yếu dễ dàng bị tổn thương tác động nhẹ pH Vì • Thêm vậy, DNA – có cấu trúc mạch đơi bền vững dần thay cho RNA việc mang thông tin di truyền mã coi liên kết RNA DNA cho phép dùng axit nucleic vật liệu ổn định • Phiên sử dụng “cỗ máy” tổng hợp protein sẵn có Khái niệm messenger RNA loại RNA mang bộ ba mã di truyền được tổng hợp trực tiếp từ gen DNA nhân, vùng nhân làm • làkhn dịch mã tổng hợp nên chuỗi pơlypeptit mặt chức năng, RNA thơng tin mang thông tin di truyền gen, nghĩa làm nhiệm vụ • Về truyền đạt thiết kế protein bậc I gen quy định Bởi thế, người ta cịn gọi RNA liên lạc RNA làm nhiệm vụ truyền đạt thông tin đại phân tử với cấu trúc lớn phức tạp việc tổng hợp trực tiếp protein DNA khó • DNA khăn mRNA với đoạn ngắn chứa đầy đủ thông tin di truyền tổng hợp protein cho lựa chọn tối ưu trường hợp • ARN thơng tin viết tắt mARN Những điểm giống phiên mã tổng hợp mRNA prokaryote eukaryote Những điểm giống • • • • • • • Ở hai loài loại gen lại phiên mã tạo RNA định Đều có đơn phân nucleotide acid A (Adenine), G (Gaunine), U (Uracil), C (Cytosine) Vùng DNA chứa phải mở xoắn cục để phiên mã có mạch antisense dùng để phiên mã Quá trình phiên mã prokaryote eukaryote thực enzyme RNA polymerase Phản ứng trùng hợp RNA diễn kéo dài RNA theo chiều 5’-3’ (ngược chiều sợi khuôn) theo nguyên tắc bổ xung Quá trình phiên mã phụ thuộc vào tín hiệu trình tự đặc thù DNA Tín hiệu khởi tạo vùng promoter tín hiệu kết thúc trình vùng kết thúc terminator Sản phẩm cuối trình mRNA sợi đơn Promoter hay vùng khởi động Là vùng mà enzyme RNA polymerase bám vào để tiến hành phiên mã Về gồm thành phần: - Phần lõi vùng khởi động: + vị trí khởi đầu phiên mã + vị trí bám vào RNA polymerase + vị trí bám nhân tố phiên mã - Phần cận biên vùng khởi động Phần ngoại biên vùng khởi động + Một số nhân tố enhancer, silencer, nhân tố liên kết Tuy vậy, chi tiết vùng promoter prokaryote eukaryote lại khơng giống hồn tồn Ở eukaryote có đơi phần hồn thiện phức tạp Đối với eukaryote Đối với eukaryote sinh vật nhân điển hình (eukaryote) việc thực phiên mã dịch mã diễn hai vùng chun biệt • Cịn khác mã thực nhân tác động nhiều nhân tố đại biểu enzyme RNA polymerase, • Phiên nucleic acid tự do, vậy, sản phẩm tạo lại chưa phải sản phẩm cuối đưa để tổng hợp protein mà pre• Tuy mRNA Pre-mRNA cần thêm cơng đoạn “gia cơng” cắt đoạn intron, nối lại đoạn exon (RNA splicing) sau gắn mũ 5’- cap đuôi poly (A) đưa ngồi Việc gắn thêm mũ poly (A) cho để bảo vệ mRNA tránh bị enzyme nhầm lẫn phân cắt mRNA đưa tới lưới nội chất để làm khuôn mẫu tổng hợp protein với trợ giúp ribosome • Cuối tRNA Enzyme RNA polymerase prokaryote eukaryote Đối với prokaryote Đối với prokaryote • RNA polymerase prokaryote nhận diện vùng promoter liên kết với với giúp đỡ factor • RNA polymerase có tiểu phần nhỏ (tổng khối lượng ~400kDa) + tiểu phần α (α I, α II): chưa rõ chức cụ thể Mỗi tiểu đơn vị α chứa miền αNTD (N-Teminal domain) αCTD (CTeminal domain) +1 tiểu phần β: tạo liên kết phosphodiester gắn với DNA khuôn Là tiểu phần lớn thứ mã hóa gen rpoB +1 tiểu phần β’: chứa phần trung tâm hoạt động tiểu phần lớn mã hóa gen rpoC Ở khuẩn lam lục lạp tiểu phần chia làm tiểu phần nhỏ +1 tiểu phần ω: tiểu phần nhỏ giữ ổn định tạo điều kiện cho trình phiên mã Đối với prokaryote • Tuy vậy, cần thêm yếu tố tiểu phần σ gắn với core enzyme tạo holoenzyme, nhân tố gắn với promoter khởi đầu phiên mã Ngoài nhân tố σ làm giảm lực RNA polymerase với DNA khơng đặc hiệu tăng tính đặc hiệu chất xúc tác khác cho phép phiên mã bắt đầu vị trí xác • Vì vậy, tính holoenzyme hồn chỉnh có tiểu phần gồm: tiểu phần α, tiểu phầnβ, tiểu phần β’, tiểu phần ω cuối tiểu phần σ Tổng khối lượng ~450 kDa Đối với eukaryote Đối với eukaryote polymerase eukaryote nhận diện trực tiếp promoter mà phải dựa vào factor đánh dấu sẵn điểm • RNA khởi động trình phiên mã polymerase eukaryote gồm có nhiều loại Cụ thể loại (tính động vật thực vật) Nhưng với q • RNA trình tổng hợp mRNA ta sâu vào RNA polymerase II phiên mã tổng hợp pre-mRNA tổng hợp nên pre-mRNA RNA P II cịn tổng hợp hầu hết snRNA microRNA Vì vậy, RNA P • Ngoài nghiên cứu nhiều loại RNA P factor đánh dấu gọi nhân tố phiên mã (transcription factor:TF) Có loại TF khác • Những RNA P II gồm: TF II D; TF II B; TF II A; TF II F; TF II E TF II H Đối với eukaryote • Để nói vể TF ta nói chức trình tự bắt cặp TF vào DNA trình bắt đầu phiên mã: + TF II D TF bắt cặp vào -30 TATA box vùng promoter nhờ protein TBP (TATA binding protein) Sau uốn cong DNA 80o giúp dễ dàng liên kết với TF II A TF II B + TF II A TF gắn vào thứ giúp gắn kết cố định TF II D vào promoter + TF II B gắn vào liên kết với vùng down-stream TATA box, giúp cho RNA P II nhận promoter + TF II F gắn với RNA P II đồng thời nhận biết vị trí TF II B, TF II A định hướng cho RNA P II bắt cặp vào promoter + TF II E gắn vào vùng trước khởi động giúp TF II H nhận diện nơi gắn vào Phát tín hiệu chuẩn bị q trình phiên mã cho RNA P II + Cuối TF II H gắn vào cuối phát tín hiệu khởi động trình phiên mã Gồm tiểu phần có tiểu phần có hoạt tính ATPase helicase Intron RNA splicing eukaryote • Intron exon có mặt eukaryote khơng có prokaryote • Intron đoạn khơng mang thơng tin mà có exon mang thơng tin Tuy vậy, intron exon mã hóa gen intron cắt pre-mRNA phiên mã • Ngồi eukaryote đoạn intron exon cịn tìm thấy số loại virus Chình điều mà giả thuyết nguồn gốc intron đoạn gen nhảy (tranposon) có nguồn gốc virus Từ mở khả nghiên cứu lồi virus cổ xưa • Virus thực thể nhỏ bé, để lại hóa thạch Thay việc nghiên cứu trực tiếp nhà khoa học tìm dấu vết loại virus cổ xưa mã gen sinh vật đại từ đoạn intron gen nhảy Việc nghiên cứu giúp ích nhiều cho lĩnh vực y học, sinh vật học, nhân học chí sử học • Tác dụng đoạn intron exon cịn nói tới việc biểu tính trạng Bằng việc cắt đoạn khác pre-mRNA mà tế bào tổng hợp loại protein khác chuyên hóa cho loại tế bào thể • Tuy intron khơng mã hóa thơng tin đột biến ngẫu nhiên intron xâm nhập virus ngày đánh thức gen ẩn dẫn tới ung thư Operon • Là cụm gen cấu trúc liền có chung vùng promoter • Operator vùng huy hay vùng vận hành operon nằm sát promoter Nếu có chất thường protein gắn vào operon đóng tác nhân gọi tác nhân ức chế (repressor) Tác nhân ức chế ngăn cản RNA polymerase trượt dọc operon • Operon tìm thấy nhiều prokaryote ngồi cịn số eukaryote virus Tuy nhiên, có prokaryote virus mRNA operon sinh đa cistron cịn eukaryote có đơn cistron • Operon mã hóa khơng mà mã hóa hệ protein mà mã hóa hệ protein cần thiết cho enzyme q trình Trp operon Trp operon chứa thơng tin mã hóa nhóm enzyme sản xuất trypthophan Vì vậy, lượng trp tăng kết hợp với trp repressor đính vào vùng operator ngăn cản tiếp tục phiên mã hệ enzyme không tổng hợp giúp điều hòa lượng trp tế bào Lac operon Lac operon chứa thơng tin mã hóa nhóm enzyme phân giải lactose Khi tiêu thụ hết glucose sinh vật tiêu thụ sang lactose Khi galactose bắt đầu bị thủy phân xuất lactose mơi trường Lactose kết hợp với repressor khiến tách khỏi operator giúp trình phiên mã diễn hệ tổng hợp nên hệ enzyme cần thiết để phân giải đường lactose Cảm ơn thầy bạn lắng nghe! ... qt phiên mã mRNA Những điểm giống phiên mã tổng hợp mRNA prokaryote eukaryote Những điểm khác phiên mã tổng hợp mRNA prokaryote eukaryote Khái quát phiên mã mRNA Khái niệm phiên mã • Phiên mã. .. khơng mang mã di truyền lại đóng vai trò quan trọng gen Những điểm khác phiên mã tổng hợp mRNA prokaryote eukaryote - Phiên mã Phiên mã prokaryote eukaryote Phiên mã dịch - Chúng hai mã trình... codon bắt đầu mRNA, trình tự SD vị trí liên kết ribosome Phiên mã dịch mã khác prokaryote eukaryote Đối với prokaryote Hai trình dịch mã phiên mã diễn song song Đối với prokaryote eukaryote Do