Sinh học - Phiên mã ARN

PHIÊN MÃ ARN GV: Nguyễn Thị Ngọc Yến MỤC TIÊU  Nêu định nghĩa về m~ di truyền  Nguyên tắc chung của qu| trình phiên m~  Tế b{o nh}n nguyên thủy  Tế b{o nh}n thật  Nắm c|c đặc trưng của sự phiên m~ ngược ở retrovirus PHIÊN MÃ  ADN mang thông tin di truyền, nhưng protein quyết định chức năng sinh học tế b{o  ADN qui định trình tự aa của protein nhưng không trực tiếp tạo ra protein, m{ thông qua ARN Qu| trình truyền thông tin từ ADN sang ARN được gọi l{ phiên mã PHIÊN MÃ NGUYÊN TẮC CHUNG  Phiên m~ bất đối xứng: chỉ 1 mạch của ph}n tử ADN dùng l{m khuôn tổng hợp ARN • ARN sẽ có trình tự bổ sung sợi khuôn • ~ cùng trình tự sợi không phiên m~  ARN luôn được tổng hợp theo hướng 5’3’ trên sợi ARN NGUYÊN TẮC CHUNG 3 giai đoạn:  Khởi đầu: ARN polymerase bám vào promoter trên ADN, di chuyển theo 3’5’ trên ADN khuôn để ARN được tổng hợp theo hướng 5’3’ ARN pol cắt đứt c|c liên kết hydro  t|ch mạch  Kéo dài: ARN pol đọc trình tự m~ hóa trên sợi khuôn, thêm các ribonucleotid ATP, GTP, UTP, CTP v{o (nguyên tắc bổ sung) v{ kéo d{i chuỗi ARN. Mg2+ hoặc Mn2+ làm co-factor  Kết thúc: khi đọc qua dấu kết thúc PHIÊN MÃ Ở E.coli Khởi đầu: cần promoter  Promoter: l{ trình tự khởi đầu cho phép ARN polymerase gắn v{o để khởi động phiên m~  Gồm 2 trình tự:  Hộp TATA (TATAAT): base trung tâm là – 10  Trình tự TTGACA: base trung tâm – 35 PHIÊN MÃ Ở E.coli PHIÊN MÃ Ở E.coli Khởi đầu:  ARN polymerase gắn v{o promoter ở vùng -35 và - 10, nhưng chỉ bắt đầu tổng hợp mARN từ dấu xuất ph|t (TAC) sau chỗ b|m về phía đầu 5’  Cắt liên kết hydro trên ADN  th|o xoắn cục bộ Promoter TAC ARN polymerase Bắt đầu phiên mã PHIÊN MÃ Ở E.coli Nối d{i: ARN pol không có hoạt tính sửa lỗi PHIÊN MÃ Ở E.coli Kết thúc  ADN nhập v{ xoắn lại  ARN v{ ARN polymerase t|ch khỏi ADN (một số ARN phải trải qua qu| trình biến đổi hậu phiên mã) PHIÊN MÃ Ở E.coli Kết thúc PHIÊN MÃ Ở E.coli PHIÊN MÃ Ở E.coli Đặc điểm  1 loại ARN polymerase tổng hợp tất cả ARN  mARN: polycistron PHIÊN MÃ Ở E.coli Đặc điểm  Phiên m~ v{ dịch m~ xảy ra đồng thời PHIÊN MÃ TB NHÂN THẬT  Xảy ra trong nh}n  Nhiều loại enzym ARN polymerase  ARN polymerase I  rARN  ARN polymerase II mARN  ARN polymerase III  tARN, snARN, scARN, 5S rARN  Cơ chế tương tự TB nh}n nguyên thủy, nhưng phức tạp hơn: sau phiên m~, c|c ARN ở dạng pre-ARN v{ được biến đổi trước khi sử dụng PHIÊN MÃ TB NHÂN THẬT Cấu trúc gen eukaryot: gen gi|n đoạn  Gen m~ hóa mARN: c|c đoạn exon (m~ hóa protein) v{ intron (không m~ hóa) xen kẽ nhau  Bản phiên m~ l{ pre-mARN qua biến đổi, loại intron tạo ARN trưởng th{nh PHIÊN MÃ TB NHÂN THẬT Phiên mã do ARN polymerase I  C|c gen tổng hợp rARN thường l{ c|c gen được sao chép mạnh nhất trong tb  nhu cầu ribosom cao (50% ARN tb)  Gen rARN xếp th{nh cụm, mỗi cụm có thể hơn 200 bản sao  Phiên mã  pre-rARN biến đổi hậu phiên m~ PHIÊN MÃ TB NHÂN THẬT Phiên mã do ARN polymerase II Gen mã hóa mARN  Đa dạng  Ít bản sao v{ mỗi gen hầu như chỉ m~ hóa cho một loại protein mARN phiên m~ từ gen thường chứa thông tin của 1 gen (monocistron) PHIÊN MÃ TB NHÂN THẬT Phiên mã do ARN polymerase II Gen PHIÊN MÃ TB NHÂN THẬT Phiên mã do ARN polymerase II Promoter  Hộp TATA (TATAAT): vị trí – 25  định hướng cho enzym phiên mã  Hộp CAAT (GGCAATCT): vị trí -80  Hộp GC (GGGCCGGG): vị trí thay đổi PHIÊN MÃ TB NHÂN THẬT Phiên mã do ARN polymerase II Sau phiên mã  pre-mARN  Gắn chóp đầu 5’  Đuôi polyA đầu 3’  Cắt nối: loại intron, nối exon  mARN: monocistron PHIÊN MÃ TB NHÂN THẬT Phiên mã do ARN polymerase III  rARN 5S  tARN  snARN  scARN PHIÊN MÃ TB NHÂN THẬT Gen còn có chứa c|c trình tự hỗ trợ phiên m~  Enhancer: kích thích phiên m~ mạnh  Silencer: cản trở khởi đầu Tóm tắt phiên m~ TBNT  Mỗi loại ARN polymerase I, II, III chịu tr|ch nhiệm phiên m~ c|c ARN kh|c nhau  Sản phẩm phiên m~ l{ pre-ARN phải qua biến đổi trước khi sử dụng PHIÊN MÃ TB NHÂN THẬT Tóm tắt phiên m~ TBNT Riêng với mARN  Chứa thông tin 1 gen (monocistron)  Sau phiên mã:  Gắn chóp đầu 5’  Đuôi polyA đầu 3’  Cắt loại intron, nối exon tạo mARN trưởng thành PHIÊN MÃ NGƯỢC Retrovirus  Vật liệu di truyền l{ ARN, ví dụ: HIV  Tổng hợp ADN từ khuôn mẫu ARN = enzym phiên m~ ngược (reverse transcriptase)  MỒI l{ một tARN của tế b{o chủ, gắn v{o đầu 3’ của retrovirus  Sau khi chuỗi lai ARN – cADN hình thành, ARN virus sẽ bị hủy bởi RNaseH  Mạch ADN đơn n{y được dùng l{m khuôn tổng hợp chuỗi kép ADN. Chuỗi kép n{y sẽ tích hợp v{o ADN ký chủ MÃ DI TRUYỀN  Đơn vị m~ hóa (codon) gồm 3 nucleotid m~ hóa cho 1 acid amin  Có 4 loại base A, G, U, C  64 codon  3 codon UAA, UAG, UGA không mã hóa: codon kết thúc  Tính “suy tho|i”: 1 aa có nhiều codon m~ hóa  codon đồng nghĩa, trừ methionin v{ tryptophan MÃ DI TRUYỀN Ghi chú  Trừ mARN proka, all ARN còn lại đều qua giai đoạn biến đổi hậu phiên m~  Euka: ARN pol I ở hạch nh}n, II v{ III ở dịch nhân  Trình tự nhận biết stop phiên m~ euka l{ AAUAAA trên ARN ở đầu 3’, endonuclease cắt chuỗi ARN ở vị trí nằm sau đó 10-30 base, sau đó gắn đuôi polyA 100-200 nu  Intron: đệm/ cắt nối có chọn lọc tạo c|c mARN trưởng th{nh # v{ dịch m~ th{nh pro #