BÀI GIẢNG SỰ PHIÊN MÃ, DỊCH MÃ - Transcription

Sự phiên mã - Transcription


CÁC LÝ DO ĐỂ DNA KHÔNG PHẢI LÀ PHÂN TỬ CHO SỰ DỊCH MÃ:

1. Cuộc sống nguyên thủy là RNA.
2. Virus có bộ gen là RNA.
3. RNA có số lượng nhiều hơn DNA.
4. Thêm cơ chế kiểm soát.
5. Ribosome khó cố định trên DNA.
6. DNA có cấu trúc nén chặt.
7. DNA của eukaryote có intron.
8. Ở eukaryote, DNA nằm trong nhân còn dịch mã xảy ra ở tế bào
chất.
9. Cơ chế dịch mã gây nhiều biến đổi trên acid nucleic.
10.RNA bị phân hủy sau khi hoàn tất quá trình dịch mã tạo protein.


Transcription: DNA -> RNA

Gene

Translation at ribosome
mRNA

Transcription

Protein


Chỉ duy nhất mRNA giữ

thông tin di truyền và được
dịch mã thành protein
DNA

Transcription

RNA
1)tRNA
2)rRNA
3)mRNA
4)siRNA Translation
5)miRNA

Protein


CÁC ĐIỂM TƯƠNG ĐÔNG VÀ KHÁC BIỆT GIỮA SỰ PHIÊN MÃ VÀ SAO CHÉP

GIỐNG:
Sử dụng DNA làm mạch khuôn
Hình thành các liên kết phosphodiester giữa các nucleotide
Chiều tổng hợp là từ 5’ đến 3’

KHÁC:
Sao chép

Phiên mã

Bản mẫu

Mạch đôi

Mạch đơn

Cơ chất

dNTP

NTP

Primer

Cần

Không cần

Enzyme

DNA pol

RNA pol

Sản phẩm

DNA mạch đôi

RNA mạch đơn

Nucleotide

Thymine

Uracil


CẤU TRÚC CỦA THYMINE VÀ URACIL

CẤU TRÚC CỦA CYTOSINE VÀ URACIL


TRƯỚC PHIÊN MÃ
DNA bản mẫu

Enzyme polymerase

Promoter


BẢN MẪU DNA
Sao chép DNA diễn ra toàn bộ phân tử trong khi phiên mã chỉ xảy ra ở những
đoạn DNA đặc biệt  gen cấu trúc hay còn gọi là đơn vị phiên mã.


BẢN MẪU DNA
Trong mạch đôi DNA:
1 mạch gọi là mạch khuôn (template strand), là mạch mà RNA sẽ được phiên mã.
Mạch này còn được gọi là mạch đối mã (antisense strand)
1 mạch gọi là mạch mã hóa (coding strand), là mạch có trình tự nucleotide mã hóa
cho các acid amin. Mạch này còn được gọi là sense strand.

5'

GCAGTACATGTC

3' coding

3'

CGTCATGTACAG

5'

strand
template
strand

transcription

5'

GCAGUACAUGUC

3'

RNA


BẢN MẪU DNA
Chỉ có template strand mới được sử dụng trong quá trình phiên mã. Coding strand
không được sử dụng trong phiên mã

Tuy nhiên hai mạch của DNA có thể được sử dụng làm template strand
Chiều phiên mã trên hai mạch DNA là ngược hướng nhau  phiên mã bất đối
xứng (asymmetric transcription)

5'

3'

3'

5'


Cấu trúc phiên mã của bộ gen Adenovirus


ENZYME RNA POLYMERASE
•Tên đầy đủ: enzyme RNA polymerase phụ thuộc DNA (DNA=dependent
RNA polymerase).
•Sản phẩm của enzyme này là các loại RNA: mRNA, tRNA, rRNA, các
RNA nhỏ.
•RNA polymerase có chức năng helicase.
•Ở prokaryote: là 1 protein đa tiểu phần, có kích thước khoảng 480 KDa.
•Ở eukaryote: gồm 3 loại RNA polymerase. Mỗi loại polymerase cũng là
một protein đa tiểu phần chịu trách nhiệm cho sự phiên mã của nhiều
loại RNA khác nhau


Holoenzyme
Holoenzyme của RNA-pol ở E.coli gồm 5

tiểu phần hình thành nên:  2    .

core enzyme

holoenzyme










RNA-pol của E. coli
Tiểu
phần

MW

Chức năng



36512

Xác định DNA được phiên
mã



150618

Xúc tác sự polymer hóa



155613

Gắn và mở mạch DNA



10237

Ổn định phức hợp enzyme

70263

Xác định promoter để khởi
động phiên mã



RNA polymerase của các sinh vật prokaryote khác cũng
tương tự như ở E. coli


RNA-pol của eukaryote

RNA-pol
Sản phẩm
phiên mã

I

45S rRNA

II

III

hnRNA

5S rRNA
tRNA
snRNA


CẤU TẠO CỦA RNA POLYMERASE II


PROMOTER
Vùng trình tự trên DNA mà RNA polymerase gắn vào và khởi động phiên mã


Promoter ở prokaryote
3'

5'

3'

-50

-40

-30

-20

-35
region
TTGACA
AACTGT

-10

1

-10
region

10

5'

start

TATAAT
ATATTA

(Pribnow box)
Vùng -35: Vùng trình tự TTGACA là nơi nhận biết và gắn vào của RNA
polymerase
Vùng -10: Vùng trình tự TATAAT là nơi hình thành phức hợp bền DNA – RNA
polymerase


Promoter ở prokaryote

Vùng -35: Vùng trình tự TTGACA là nơi nhận biết và gắn vào của RNA
polymerase
Vùng -10: Vùng trình tự TATAAT là nơi hình thành phức hợp bền DNA – RNA
polymerase


Vùng -35 và vùng -10

 70 chịu trách nhiệm nhận biết các vùng -35 và vùng -10 của promoter


Promoter ở eukaryote


QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ
Gồm 3 giai đoạn:
- Khởi đầu
- Kéo dài
- Kết thúc

QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ Ở PROKARYOTE

Khởi động: RNA polymerase
nhận biết vùng promoter và
khởi động phiên mã

Kéo dài: RNA polymerase
kéo dài mạch RNA đang tổng
hợp

Kết thúc: RNA polymerase
nhận biết dấu hiệu kết thúc và
ngừng kéo dài mạch RNA,
RNA mới tổng hợp được tách
ra khỏi mạch DNA khuôn


GIAI ĐOẠN KHỞI ĐỘNG
RNA polymerase nhận biết nhận biết vùng -35
(TTGACA) và trượt tới vùng -10 (TATAAT), sau
đó nó tách DNA mạch đôi tại vùng này.
Vùng DNA mạch đôi bị tách ra dài khoảng 17
bp  1bp.
Không cần RNA mồi.
Ngay khi liên kết 3’ – 5’ phosphodiester đầu
tiên được hình thành, tiểu phần  rời khỏi
holoenzyme.


GIAI ĐOẠN KÉO DÀI

Sau khi tiểu phần  rời khỏi RNA
polymerase, phần core enzyme tiếp
tục trượt dài trên DNA mạch khuôn
để tổng hợp sợi RNA mới
Các NTP được gắn tuần tự vào
mạch RNA đang tổng hợp theo
nguyên tắc bổ sung với mạch DNA
khuôn
(NMP)n + NTP  (NMP)n+1 + PPi
Hình thành cấu trúc bong bóng
phiên mã (transcription bubble) là
phức hợp bao gồm RNA polymerase
+ đoạn DNA khoảng 40 nucleotide +
RNA mới tổng hợp
Phần trình tự đầu 3’ của RNA mới
tổng hợp liên kết với DNA khuôn
trong khi phần trình tự đầu 5’ tách ra
khỏi cấu trúc bong bóng phiên mã khi
quá trình phiên mã đang tiếp diễn