Бактерии
<<  Питание микроорганизмов Прокариоты  >>
Регуляция транскрипции у прокариот и эукариот
Регуляция транскрипции у прокариот и эукариот
Структура ДНК
Структура ДНК
Структура ДНК
Структура ДНК
ДНК-белковые взаимодействия
ДНК-белковые взаимодействия
Расположение генов в геноме
Расположение генов в геноме
Структура РНК
Структура РНК
Особенности транскрипции
Особенности транскрипции
Транскрипционный цикл
Транскрипционный цикл
?3
?3
?2
?2
Трехмерная структура РНК-полимеразы
Трехмерная структура РНК-полимеразы
Регуляция инициации транскрипции у прокариот
Регуляция инициации транскрипции у прокариот
Регуляция инициации транскрипции у прокариот
Регуляция инициации транскрипции у прокариот
Примеры транскрипционных факторов
Примеры транскрипционных факторов
Регуляция инициации транскрипции у прокариот
Регуляция инициации транскрипции у прокариот
Регуляция инициации транскрипции у прокариот
Регуляция инициации транскрипции у прокариот
Регуляция элонгации транскрипции у прокариот
Регуляция элонгации транскрипции у прокариот
Регуляция элонгации транскрипции у прокариот
Регуляция элонгации транскрипции у прокариот
Механизмы терминации транскрипции
Механизмы терминации транскрипции
Регуляция транскрипции у прокариот: аттенюация
Регуляция транскрипции у прокариот: аттенюация
Регуляция транскрипции у прокариот: рибопереключатели (riboswitches)
Регуляция транскрипции у прокариот: рибопереключатели (riboswitches)
Регуляция транскрипции у прокариот: рибозимы
Регуляция транскрипции у прокариот: рибозимы
Искусственный отбор функциональных молекул РНК и ДНК
Искусственный отбор функциональных молекул РНК и ДНК
Сравнение транскрипции у прокариот и эукариот
Сравнение транскрипции у прокариот и эукариот
Промоторы РНКП II эукариот
Промоторы РНКП II эукариот
Промоторы РНКП II эукариот
Промоторы РНКП II эукариот
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Создание синтетических регуляторных систем
Canton et al
Canton et al
Изучение отдельных молекул РНК-полимеразы
Изучение отдельных молекул РНК-полимеразы
Изучение отдельных молекул РНК-полимеразы
Изучение отдельных молекул РНК-полимеразы
РНК-полимераза – молекулярная машина
РНК-полимераза – молекулярная машина
Итак:
Итак:

Презентация на тему: «Регуляция транскрипции у прокариот и эукариот». Автор: Andrey. Файл: «Регуляция транскрипции у прокариот и эукариот.ppt». Размер zip-архива: 8114 КБ.

Регуляция транскрипции у прокариот и эукариот

содержание презентации «Регуляция транскрипции у прокариот и эукариот.ppt»
СлайдТекст
1 Регуляция транскрипции у прокариот и эукариот

Регуляция транскрипции у прокариот и эукариот

А.В. Кульбачинский

Лаборатория молекулярной генетики микроорганизмов Институт молекулярной генетики РАН

2 Структура ДНК

Структура ДНК

Пары оснований

Аденин-тимин

Гуанин-цитозин

Сахаро-фосфатная цепь

3 Структура ДНК

Структура ДНК

Каждая цепь ДНК имеет направление

Т

С

А

4 ДНК-белковые взаимодействия

ДНК-белковые взаимодействия

Узнавание специфической ДНК регуляторными белками

Узнавание пар нуклеотидов аминокислотами

T - A

helix-turn-helix

C - G

5 Расположение генов в геноме

Расположение генов в геноме

Гены располагаются в разных цепях ДНК

Между генами есть промежутки

Плазмида pBR322

Геном Pseudomonas aeruginosa

6 Структура РНК

Структура РНК

Рнк

Белок

Днк

Транскрипция

Трансляция

Репликация

7 Особенности транскрипции

Особенности транскрипции

РНК-полимераза

Начало и окончание синтеза в специальных участках – промоторах и терминаторах Инициация синтеза РНК без затравки Использование рибонуклеозидтрифосфатов Копирование одной из цепей ДНК (матричная цепь) Направление синтеза от 5’- к 3’-концу РНК Синтез всей молекулы РНК сразу

8 Транскрипционный цикл

Транскрипционный цикл

Регуляторные факторы действуют на всех стадиях транскрипции

9 ?3

?3

?2

?1

?4

?2

Кор-фермент ?2????

РНК-полимераза бактерий

-10

-35

Холофермент

TATAAT

TTGACA

TATAAT

Основные элементы промотора (-10 и -35) узнаются ?-субъединицей

Плавление ДНК осуществляется за счет контактов ? -субъединицы с нематричной цепью ДНК в районе старта транскрипции

10 ?2

?2

?4

?1

?3

Структурная модель промоторного комплекса

-10

-35

Днк

Главный канал

Активный центр

Рнкп t. Aquaticus

РНК-полимераза по форме напоминает клешню ДНК связывается в главном канале Активный центр – в глубине молекулы

Murakami et al., 2002

11 Трехмерная структура РНК-полимеразы

Трехмерная структура РНК-полимеразы

Регуляторные белки Малые молекулы Антибиотики

РНК-полимераза – сложная молекулярная машина, состоящая из многих структурно-функциональных элементов: - взаимодействие с ДНК и РНК - синтез РНК (присоединение нуклеотидов) - связывание регуляторных факторов

Nudler, 2008

12 Регуляция инициации транскрипции у прокариот

Регуляция инициации транскрипции у прокариот

Оперон - группа генов, транскрибируемых в составе одной РНК; регулируются совместно и обычно обладают общей функцией.

Большинство бактерий содержат несколько ?-субъединиц, которые отвечают за узнавание разных типов промоторов и транскрипцию различных групп генов (регулон).

Escherichia coli:

?70 – гены “домашнего хозяйства” ?32 – тепловой шок ?38 – стрессовые условия

?54 – азотный обмен

13 Регуляция инициации транскрипции у прокариот

Регуляция инициации транскрипции у прокариот

Активация

Активатор

Индуктор

Белок-регулятор – связывается в промоторной области и влияет на инициацию транскрипции

Оператор – участок связывания регуляторного белка

Индуктор – молекула (клеточный метаболит - лактоза, галактоза), контролирующая связывание активаторов и репрессоров с операторами

Активаторы обычно привлекают РНКП к промотору Репрессоры – мешают связыванию РНКП с промотором

Оператор

14 Примеры транскрипционных факторов

Примеры транскрипционных факторов

Helix-Turn-Helix

Номеодомен

bZip

Zn-finger

Pazos et al., 2012

15 Регуляция инициации транскрипции у прокариот

Регуляция инициации транскрипции у прокариот

TGTGA ACACT

TCACA AGTGT

СAP – catabolite activator protein

Взаимодействие с ?-субъединицей РНКП

Camp (синтезируется в отсутствие глюкозы)

Активация катаболитных оперонов

16 Регуляция инициации транскрипции у прокариот

Регуляция инициации транскрипции у прокариот

Связывание белка-активатора Удаление белка-репрессора

Активация специфического оперона

Сap

R

R

Индуктор

R

17 Регуляция элонгации транскрипции у прокариот

Регуляция элонгации транскрипции у прокариот

Паузы и скорость транскрипции: - узнавание специфических сигналов в РНК и ДНК - действие регуляторных факторов

Воздействие на активный центр РНК-полимеразы Закрывание-открывание главного канала РНК-полимеразы

18 Регуляция элонгации транскрипции у прокариот

Регуляция элонгации транскрипции у прокариот

Синтезируемая РНК способна образовывать различные вторичные структуры, что имеет важное регуляторное значение

тРНК

19 Механизмы терминации транскрипции

Механизмы терминации транскрипции

?-Независимая терминация

?-Зависимая терминация

Паузы, Терминация

20 Регуляция транскрипции у прокариот: аттенюация

Регуляция транскрипции у прокариот: аттенюация

Много Trp: есть Trp-tRNA, нет паузы трансляции

Мало Trp: нет Trp-tRNA, пауза трансляции

Промотор

Гены биосинтеза trp

Аттенюатор

Рибосома

Рнкп

21 Регуляция транскрипции у прокариот: рибопереключатели (riboswitches)

Регуляция транскрипции у прокариот: рибопереключатели (riboswitches)

В присутствии метаболита

В отсутствие метаболита

Образуется структура терминатора транскрипции

происходит синтез полноразмерной РНК

Vitreschak et al., 2002

22 Регуляция транскрипции у прокариот: рибозимы

Регуляция транскрипции у прокариот: рибозимы

Консервативный элемент в 5’-концевой области гена glmS B. subtilis:

Рибозимы – молекулы РНК, обладающие каталитической активностью

В присутствии метаболита происходит активация рибозима и расщепление РНК

23 Искусственный отбор функциональных молекул РНК и ДНК

Искусственный отбор функциональных молекул РНК и ДНК

24 Сравнение транскрипции у прокариот и эукариот

Сравнение транскрипции у прокариот и эукариот

Про-

Эу-

-Одна РНК-полимераза (5 субъединиц) -Уровень транскрипции определяется промотором -Связь с трансляцией -Гены непрерывны -Каждая мРНК обычно кодирует несколько белков

-Три РНК-полимеразы (10-14 субъединиц) -Уровень транскрипции определяется регуляторными участками (энхансеры) -Трансляция независима от транскрипции -Гены состоят из экзонов и интронов, процессинг РНК -Каждая мРНК обычно кодирует один белок -ДНК организована в хроматин

РНК-полимераза I – синтез рРНК РНК-полимераза II – синтез мРНК РНК-полимераза III – синтез тРНК

25 Промоторы РНКП II эукариот

Промоторы РНКП II эукариот

Три типа промоторных элементов: Основные промоторные элементы (-45 to +40) Связывание главных транскрипционных факторов (GTF) Проксимальные промоторные элементы (-1 kb to +200) Связывание белков-регуляторов, участвующих в активации или репрессии транскрипции (для больших групп генов) Энхансеры/сайленсеры (десятки тыс.п.н.) Связывание белков-регуляторов, участвующих в активации /репрессии транскрипции (уникальны для данного промотора)

26 Промоторы РНКП II эукариот

Промоторы РНКП II эукариот

Классы активаторов транскрипции: Взаимодействуют с ДНК. Передают активационный сигнал на РНК-полимеразу. Изменяют структуру хроматина.

Энхансеры (сайленсеры)

Проксимальные элементы

Основной промотор

Taatjes et al., 2004

27 Создание синтетических регуляторных систем

Создание синтетических регуляторных систем

Ввод

Выход

Окраска флуоресценция морфология клеток жизнеспособность клеток

химические индукторы регуляторные РНК свет механические воздействия

28 Создание синтетических регуляторных систем

Создание синтетических регуляторных систем

Nandagopal and Elowitz, 2011

29 Создание синтетических регуляторных систем

Создание синтетических регуляторных систем

Системы с репрессорами / активаторами

Weber et al., 2012

30 Создание синтетических регуляторных систем

Создание синтетических регуляторных систем

Изменение структуры / стабильности РНК

Weber et al., 2012

31 Создание синтетических регуляторных систем

Создание синтетических регуляторных систем

Логические операции

Silva-Rocha et al., 2008

32 Создание синтетических регуляторных систем

Создание синтетических регуляторных систем

Попытки создания стандартных функциональных элементов

Shetty et al., 2008

33 Создание синтетических регуляторных систем

Создание синтетических регуляторных систем

Попытки создания стандартных функциональных элементов

Shetty et al., 2008

34 Canton et al

Canton et al

, 2008

35 Изучение отдельных молекул РНК-полимеразы

Изучение отдельных молекул РНК-полимеразы

Larson et al., 2011

36 Изучение отдельных молекул РНК-полимеразы

Изучение отдельных молекул РНК-полимеразы

Свойства единичных молекул РНК-полимеразы различаются Можно исследовать паузы, терминацию в реальном времени

Larson et al., 2011

37 РНК-полимераза – молекулярная машина

РНК-полимераза – молекулярная машина

Pomerantz et al., 2005

38 Итак:

Итак:

1.

РНК-полимераза – основная мишень для регуляции экспрессии генов на стадии транскрипции различными факторами: белками, регуляторными РНК, малыми молекулами, антибиотиками

Использование существующих и создание новых регуляторных элементов позволяет контролировать активность РНК-полимеразы и уровень экспрессии генов в клетке и в бесклеточных системах

2.

РНК-полимераза может быть использована в качестве молекулярной машины для перемещения объектов на наноуровне

3.

«Регуляция транскрипции у прокариот и эукариот»
http://900igr.net/prezentacija/biologija/reguljatsija-transkriptsii-u-prokariot-i-eukariot-93131.html
cсылка на страницу
Урок

Биология

136 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по биологии > Бактерии > Регуляция транскрипции у прокариот и эукариот