8.20:

8.20: Бактериальная транскрипция

Bacterial Transcription

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

Bacterial Transcription

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

8.19: Alternative RNA Splicing

8.21: Transcription Initiation

28,317 Views

•

01:53 min

•

April 30, 2023

Overview

РНК-полимераза (РНК) осуществляет ДНК-зависимый синтез РНК как у бактерий, так и у эукариот. Бактерии не имеют ядра, связанного с мембраной. Таким образом, транскрипция и трансляция происходят одновременно, на одном и том же шаблоне ДНК.

Транскрипцию можно разделить на три основных этапа, каждый из которых включает в себя различные последовательности ДНК для управления полимеразой. К ним относятся:

Инициация, которая включает в себя две специфические последовательности 10 и 35 пар оснований выше по течению от гена, которые называются промоторами.
Элонгация, при которой полимераза протекает вдоль матрицы ДНК, синтезируя мРНК в направлении от 5′ до 3′.
Терминация, при которой полимераза сталкивается с областью, богатой нуклеотидами C-G, и останавливает синтез мРНК.

Бактериальная РНК выполняет все три этапа в сочетании с другими вспомогательными белками. Транскрипция начинается с пары оснований ДНК, которая обычно имеет номер +1. Пары оснований вдоль направления транскрипции обозначаются как расположенные ниже по течению от начального сайта и обозначаются положительными числами. Пары оснований в противоположном направлении называются восходящими и обозначаются отрицательными числами. Транскрипция начинается, когда РНК связывает промоторные последовательности, образуя замкнутый комплекс. На этом этапе матричные нити ДНК все еще являются парами оснований. Чтобы перейти на стадию элонгации, РНКП разрывает водородные связи между парами оснований и плотно связывается с одноцепочечной ДНК в начальном месте. Это называется открытым комплексом, который теперь может осуществлять синтез мРНК.

Transcript

Чтобы инициировать транскрипцию, голофермент РНК-полимераза неспецифически связывается с ДНК с низким сродством. Затем он скользит по ДНК, чтобы найти последовательность промотора.

Когда он скользит в промотор, а именно в области -10 и -35 выше сайта инициации, сигма-субъединица РНК-полимеразы плотно связывается с промотором и раскручивает ДНК, образуя комплекс «открытого промотора».

Голофермент РНК-полимеразы, теперь расположенный в месте инициации транскрипции, синтезирует транскрипт РНК путем добавления комплементарных нуклеотидов к матрице ДНК. Как только 10-нуклеотидная длинная цепь РНК синтезирована, сигма-фактор высвобождается.

Фермент РНК-полимеразы продолжает добавлять нуклеотиды к растущему транскрипту РНК. По мере продвижения полимеразы вперед ДНК непрерывно раскручивается перед ферментом и перематывается за ним.

Процесс продолжается до тех пор, пока ген не будет транскрибирован и полимераза ядра не столкнется с сигналом терминации. Наиболее распространенным терминирующим сигналом является симметричный инвертированный повтор последовательности, богатой GC, за которым следует поли-А хвост.

Когда эта последовательность транскрибируется в РНК, самокомплементарная последовательность образует пары оснований, образуя стабильную структуру петли шпильки.

Шпилька дестабилизирует ассоциацию мРНК и матрицы ДНК и приводит к остановке и диссоциации полимеразы. Таким образом, пузырь транскрипции схлопывается, и ДНК перематывается в двойную спираль, а вновь образованный транскрипт пре-мРНК высвобождается.

Key Terms and definitions

RNA Polymerase (RNAP) - Enzyme that directs DNA-dependent RNA synthesis in bacteria and eukaryotes.
Bacterial Transcription - Synthesis of RNA under the direction of DNA in bacteria.
Transcription Initiation - The beginning phase of transcription involving specific DNA sequences.
Transcription Elongation - Phase where RNAP synthesizes mRNA in 5' to 3' direction.
Transcription Termination - Final phase where RNAP encounters a C-G rich region and stops mRNA synthesis.

Learning Objectives

Define RNA Polymerase - Understand RNAP's role in DNA-dependent RNA synthesis (e.g. bacterial transcription).
Contrast Transcription Initiation vs Termination - Distinguish their unique characteristics and sequencing (e.g. placement of specific DNA sequences).
Explore Transcription Elongation - Learn how mRNA is synthesized in a specific direction (e.g. 5' to 3' direction).
Explain Transcription in Bacteria - Understand the process of transcription in bacteria and how it varies from eukaryotes.
Apply in Context - Understand how these processes contribute to gene expression and protein synthesis.

Questions that this video will help you answer

[Question 1] What is RNAP and its role in bacterial transcription?
[Question 2] How do the stages of Transcription (Initiation, Elongation, Termination) work?
[Question 3] How does bacterial transcription differ from eukaryotic transcription?

This video is also useful for

Students - Gain understanding of fundamental genetic processes like transcription.
Educators - The breakdown of transcription stages aids in teaching this complex process.
Researchers - Offers a simplified representation of transcription for use in research.
Science Enthusiasts - Provides insights into the intricacies of genetic expression and protein synthesis.

Tags

бактериальная транскрипция РНК-полимераза ДНК-зависимый синтез РНК эукариоты мембраносвязанное ядро транскрипция и трансляция инициация элонгация терминация промоторы синтез мрнк закрытый комплекс открытый комплекс