Regulierung der Transkription und RNA-Reifung

Regulierung der Transkription

Aktivierung des Transkriptionsfaktors

Die Nachfrage nach verschiedenen Genprodukten variiert je nach den Bedingungen der Zelle. Die Transkription jedes Gens wird sorgfältig reguliert, um Genprodukte in der erforderlichen Menge zu liefern. Jede Phase der Transkription kann reguliert werden. Die Initiation ist der am häufigsten regulierte Schritt. Proteine, die an nahe und ferne Sequenzen des Promotors binden, können die Expression beeinflussen. Diese Proteine können die Transkription aktivieren oder unterdrücken. In E. coli aktiviert das Protein cAMP die Transkription.

Transkriptionsinhibitoren

Repressoren sind Proteine, die die Synthese der RNA in bestimmten Genen blockieren. Die Verlängerung der RNA-Ketten durch RNA-Polymerase wird in Bakterien und Eukaryoten durch das Antibiotikum Actinomycin D gehemmt. Dieses Molekül interkaliert in die DNA-Doppelhelix und verformt die DNA.

Beendigung der Transkription

Die RNA-Synthese muss präzise beendet werden. Wenn eine RNA-Polymerase die Transkription vorzeitig abbricht, kann sie die Synthese nicht wiederaufnehmen und muss neu starten. In E. coli gibt es zwei Terminationssignale: Rho-abhängig (ρ) und Rho-unabhängig (ρ-unabhängig).

• Rho-abhängig (ρ): Benötigt das ρ-Protein. Die RNA-Transkripte haben autokomplementäre Sequenzen, die zur Bildung von Haarnadelstrukturen führen.
• Rho-unabhängig (ρ-unabhängig): Eine Reihe von Adenin-Resten im DNA-Strang wird in Uracil-Reste im RNA-Strang transkribiert. Wenn die Polymerase diese Stelle erreicht, stoppt sie.

Reifung der RNA (mRNA, tRNA)

Viele RNA-Moleküle aus Bakterien und Eukaryoten werden nach der Synthese in unterschiedlichem Maße modifiziert. Die Enzyme, die die Reifung der RNA durchführen, sind Ribonukleoproteine.

mRNA

Die primäre mRNA-Transkripte eukaryotischer Gene enthalten sowohl Exons als auch Introns. Introns werden durch Spleißen entfernt, und die Exons werden zusammengefügt, um eine kontinuierliche Sequenz zu bilden, die für ein funktionelles Polypeptid kodiert.

tRNA

Die primären tRNA-Transkripte von Eukaryoten und Prokaryoten werden ebenfalls modifiziert, indem Sequenzen von jedem Ende entfernt und in einigen Fällen Introns entfernt werden.

Regulation des RNA-Abbaus

Die Degradation von RNA wird reguliert. Die Fluktuationsrate von RNA ist entscheidend für die Bestimmung ihres Steady-State-Niveaus und die Geschwindigkeit, mit der die Expression eines Gens gestoppt wird, dessen Produkt nicht mehr benötigt wird. Bei mehrzelligen Organismen ist es wichtig, dass bestimmte Proteine nur in einem bestimmten Stadium exprimiert werden, und die mRNA, die diese Proteine kodiert, muss synthetisiert und abgebaut werden. Die meisten eukaryotischen mRNAs haben eine 5'-Cap und einen Poly(A)-Schwanz am 3'-Ende, die die mRNA vor enzymatischem Abbau schützen.