We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
DNA'da timinin neden bulunduğunu gayet iyi anlıyorum. Böylece sitozinin reaksiyona girdiği ve urasil'e dönüştürüldüğü yeri işaretleyebiliriz. O zaman DNA'yı onarabiliriz.
Ama bunu RNA'da nasıl çıkarabiliriz?
RNA kısa ömürlüdür ve onarılması gerekmez. "Mutasyona uğramış" bir RNA bozulacak ve doğru RNA ile değiştirilecektir.
RNA'lar DNA'ya kıyasla kısa ömürlü olsalar da (ki bu gerçekten dönüşüme uğramaz), bazı RNA'lar stabildir ve düşük devire sahiptir. Bununla birlikte, RNA birden fazla kopya halinde bulunacaktı, hepsinin mutasyona uğraması olası değildir.
Ayrıca belirli mutasyona uğramış kodonlara sahip RNA, örn. anlamsız mutasyonlar eksozom tarafından temizlenir.
RNA onarım mekanizmalarına dikkat çektiği için har-wradim'e teşekkürler. RNA'daki metilasyonların AlkB enzimleri tarafından düzeltilebileceğini söyleyen birkaç rapor vardır. E.coli) ve ökaryotik homologu hABH3. Bu enzimlerin DNA'daki (1-metiladenin ve 3-metilsitozin) metil lezyonlarını onardığı biliniyordu, ancak daha sonra RNA üzerinde de etkili olabilecekleri gösterildi. [1,2].
Ancak deaminasyon hasarını onaracak bir mekanizma yok gibi görünüyor; bu çalışma, hedeflenen RNA deaminasyonu yapabilen yapay olarak tasarlanmış bir sistem göstermiştir (ancak henüz RNA'da deamine bir bazı sabitleyebilecek bir sistem yoktur).
Bu makale, AlkB'nin sıkı bir şekilde düzenlendiğini, çünkü kontrol edilmezse fonksiyonel metilasyonları demetile edebileceğini yorumlamaktadır. AlkB'nin aşırı ekspresyonu, hücreler EMS/MMS (Etil/Metil MethaneSülfonat) gibi ajanlar tarafından alkilasyon stresi altında olmadıkça aslında hücreler için toksiktir.
Ancak IMO RNA onarımı, yukarıda belirtilen nedenlerden dolayı DNA onarımı kadar gerekli değildir.
7.5: DNA Lezyonları
- Katkıda bulunan E. V. Wong
- Axolotl Academica Publishing şirketinde Axolotl Academica Publishing (Biyoloji)
Tamamlayıcı çift sarmallarından dolayı DNA'nın sağlam doğası daha önce birkaç kez belirtilmiştir. Şimdi hasarlı DNA'yı kurtaran onarım süreçlerini daha ayrıntılı olarak ele alıyoruz. DNA, popüler medyanın iddia ettiği kadar sağlam değil. Aslında, gişe rekorları kıran kitabı ve filmi almak için, Jura Parkı, bir örnek olarak, Her ne kadar kehribara bağlı parazitlerde veya belki de korunmuş yumuşak dokuda gömülü olarak bulunacak bir miktar DNA olsa da (fosilleşmiş bir uyluk kemiğinin derinliklerinde bulunur, Schweitzer ve diğerleri, 2007). Ağır bir şekilde bozulmuş olması muhtemeldir ve üzerinde çalışılacak çok sayıda numune olmadan doğru çoğaltma imkansızdır.
Canlı organizmaların DNA'sına yapılan en yaygın hakaret, bir adenin veya guanin ile deoksiriboz arasındaki &beta-N-glikosidik bağın hidrolize edildiği depurinasyondur. Memeli hücrelerinde, hücre üretimi başına yaklaşık 10000 pürin olduğu tahmin edilmektedir ve genellikle fizyolojik pH ve iyonik kuvvette ve 37°C'de ortalama kayıp hızı yaklaşık 3 x 10-11/sn'dir. Sitozin ve timin kalıntılarının depirimidinasyonu da meydana gelebilir, ancak bunu depurinasyondan çok daha yavaş bir hızda yapar. Bu bazların yüksek oranda kaybolmasına rağmen, genellikle bu bölümde daha sonra tartışılacak olan baz eksizyon onarımı (BER) ile kolayca düzeltilirler. Bu nedenle depurinasyon veya depirimidinasyonun mutasyona yol açması nadirdir.
Şekil (PageIndex<15>). Guaninlerin (veya adeninlerin) depurinasyonu, yaygın bir DNA lezyonudur.
Dört DNA bazından üçü, adenin, guanin ve sitozin, bazları sırasıyla hipoksantin, ksantin ve urasile dönüştüren çeşitli pH ve sıcaklığa bağlı reaksiyonlarda kaybolabilen amin grupları içerir. Bu bazen kalıcı mutasyonlara yol açabilir, çünkü replikasyon sırasında tamamlayıcı bir ipliğin sentezi için bir şablon görevi görürler ve örneğin bir guaninin gitmesi gereken yere (sitozini tamamlayıcı), bir adenin eklenebilir (çünkü urasili tamamlar, sitozinin deaminasyon ürünü).
Şekil (PageIndex<16>)A. Adenin ve guaninin deaminasyonu, tamir edilmezse replikasyon üzerine mutasyonlara yol açabilir.
Modifiye edilmiş baz metilsitozinin başka bir deaminasyonu da replikasyon üzerine bir mutasyona yol açabilir. Bazı sitozinler, ökaryotlarda veya prokaryotlarda kısıtlama endonükleazlarına karşı koruma olarak belirli genleri etkisiz hale getirmek için düzenleyici bir işlemin parçası olarak metillenebilir. Metillenmiş sitozin deamine olduğunda, tamamlayıcı nükleotidi (kopyalama üzerine) bir guaninden bir adenin'e değiştiren bir timin üretir. Sitozinlerin deaminasyonu, depurinasyon ile hemen hemen aynı oranda gerçekleşir, ancak diğer bazların deaminasyonu o kadar yaygın değildir: örneğin adeninlerin deaminasyonu, sitozinin deaminasyonundan 50 kat daha azdır.
Şekil (PageIndex<16>)B. Sitozin ve metilsitozinin deaminasyonu, tamir edilmezse replikasyon üzerine mutasyonlara yol açabilir.
Timin iyi, Urasil kötü. Timin neden urasil yerine DNA'da bulunur? Sitozin deaminasyon sıklığının, urasil RNA için gayet iyi çalıştığında, hücrelerin DNA için yeni bir "standart" nükleotid yapmak için neden fazladan adım attığına (kelimenin tam anlamıyla, çünkü urasil timin biyosentezinde bir öncü olduğundan) dair bir ipucu verebileceği ortaya çıktı. muhtemelen daha eski genetik molekül. Şunu düşünün: Eğer urasil DNA için standart olsaydı, o zaman C'nin U'ya çok sık olan deaminasyon dönüşümleri, DNA olmayan bazlar için hata kontrolü ile yakalanmazdı ve mutasyon oranı fırlardı. Neyse ki, T, DNA'daki adenin'in standart baz eşleştirme partneri olacak şekilde evrimleştiğinden, urasil, çoklu urasil DNA glikosilazları tarafından hızla tanınır ve uzaklaştırılır (bu bölümün ilerleyen kısımlarında daha fazla anlatılacaktır) ve DNA dizilerimizin bütünlüğü çok daha güvenlidir. .
Tüm DNA bazları kendiliğinden bir tautomerik izomere (aminodan iminoya, ketodan enole, vb.) geçebilir, ancak denge ağırlıklı olarak diğerine doğru eğilir. Nadir bir tautomer oluştuğunda, daha yaygın yapısal biçiminden farklı baz çiftleri oluşturur: timinlerle guaninler ve sitozinlerle adeninler. Burada yine, DNA'nın replikasyonu sırasında bir mutasyon yayılabilir.
Bir hücrenin içindeki DNA, hücrenin metabolik süreçleri tarafından üretilen reaktif oksidatif türler (ROS) ile de mücadele etmelidir. Bunlar, tekli oksijen, peroksit ve peroksit radikallerinin yanı sıra hidroksil radikallerini içerir. hidrojen peroksit ve peroksit radikallerinin doğrudan DNA'ya saldırmadıkları, daha ziyade bunu yapan hidroksil radikalleri ürettiği düşünülse de. Bu ROS'ların çoğu, oksidatif fosforilasyon sırasında mitokondride üretilir ve bazıları peroksizomlarda veya bazı sitozolik reaksiyonlarda oluşturulabilmesine rağmen dışarı sızar. DNA'nın hangi bölümünün hedeflendiğine bağlı olarak, ROS, iplik kopmaları ve bazların çıkarılması dahil olmak üzere bir dizi lezyona neden olabilir.
İyonlaştırıcı radyasyon (örneğin X ışınları) ve ultraviyole radyasyonun her biri DNA lezyonlarına neden olabilir. İyonlaştırıcı radyasyon, genellikle DNA'nın çift sarmallı kopmalarının bir nedenidir. Bölümün ilerleyen kısımlarında açıklandığı gibi, çift sarmallı kopmalar için onarım süreci zorunlu olarak bir miktar bilgi kaybına yol açar ve potansiyel olarak bir geni devre dışı bırakabilir. Bitişik timinlere çarpan ultraviyole radyasyon, bunların reaksiyona girmesine ve bir siklobütil (kapalı döngüde bağlı dört karbon) timin dimer oluşturmasına neden olabilir. Dimer, her timini normal hizalamanın dışına doğru diğerine doğru çeker. Dimerin yapısal biçimine bağlı olarak bu, çoğaltma makinesini tıkamak ve çoğaltmayı durdurmak için yeterlidir. Bununla birlikte, bazı veriler, bazı koşullar altında adenin ile normal baz eşleşmesinin mümkün olabileceğini, ancak muhtemelen yalnızca bir baz çiftinin ortaya çıkacağını ve eksik baz, yeni sentezlenen zincirde rastgele ikame veya silinmeye yol açabileceğini düşündürmektedir. .
Şekil (PageIndex<17>). Ultraviyole radyasyon bazı DNA tarafından emilebilir ve genellikle bitişik nükleotid bazlarını bağlayan pirimidin siklobütil dimerlerine neden olur.
Son olarak, DNA üzerinde kimyasal eklentilerin (kovalent olarak bağlı gruplar) oluşumunu ele alıyoruz. Lipid oksidasyonu, sigara dumanı ve mantar toksinleri dahil olmak üzere çeşitli kaynaklardan gelebilirler. Bu eklentiler DNA'ya farklı şekillerde bağlanır, dolayısıyla eklentilerden de çeşitli farklı etkiler vardır. Bazıları çok küçük eklentiler olabilir - birçok çevresel kanserojen, metil gruplarını veya diğer küçük alkil gruplarını DNA'ya aktaran alkilleyici ajanlardır. Diğer eklentiler daha büyüktür, ancak aynı zamanda azotlu bir DNA bazına kovalent olarak bağlanır. Yaygın örnekler, sigara dumanının önemli bir mutajenik bileşeni olan benzo(a)piren ve çeşitli Aspergillus ailesi mantarları tarafından üretilen aflatoksin B1'dir. Benzo(a)piren, daha sonra DNA'ya saldırabilen benzo(a)piren diol epoksite dönüştürülür. Bu olduğunda, at piren halkası bazlar arasında araya girerek, DNA'nın lokal deformasyonuna ve normal DNA replikasyonunun bozulmasına yol açan sterik değişikliklere neden olur.
Şekil (PageIndex<18>). Benzo(a)piren hücre tarafından epoksit formuna dönüştürülür. Epoksit, DNA üzerinde bir eklenti oluşturabilir.
Aflatoksin B1, bazı türler tarafından üretilen birincil aflatoksindir (özellikle. flavus, parazitik) Aspergillus, depolanmış tahılda (ayrıca detritus ve diğer ölü veya ölmekte olan bitki maddelerinde) büyüyen çok yaygın bir küftür. Tahılı enfekte etmenin yanı sıra, depolanmış yer fıstığı ile ilgili yaygın bir sorundur. Yüksek seviyelerde, aflatoksin akut olarak toksiktir, ancak daha düşük seviyelerde, farkedilemez derecede toksik ama mutajenik olma gibi sinsi bir özelliğe sahiptir. Benzo(a) piren gibi, bir epokside metabolize olur ve daha sonra replikasyonu bozabilecek bir eklenti oluşturmak için DNA ile reaksiyona girer.
Şekil (PageIndex<19>). Aflatoksinin epoksit formu da DNA üzerinde eklentiler oluşturur.
Bazı alkilleyici ajanlar, özellikle N-nitroso bileşikleri, midenin asidik koşullarında, gıdalardan üretilen doğal olarak oluşan nitritlerin (nitratların indirgenmesi) veya içme suyundaki çevresel nitritlerin nitrozasyonundan oluşur. İronik olarak, bazı alkilleyici ajanlar kansere neden olabilirken, diğerleri terapötik olarak antikanser tedavileri olarak kullanılmaktadır, örn. mitomisin, melfalan. Fikir, birçok kanser tedavisinde olduğu gibi, bu tür ilaçların kanser hücrelerinin yanı sıra kanserli olmayan hücrelerde de DNA hasarına neden olmasına rağmen, yüksek kanser hücresi proliferasyon hızının onlara hasarlı DNA'nın onarılması için daha az şans vermesi ve dolayısıyla daha büyük olasılık vermesidir. hasar replikasyonu durdurabilir ve hücre ölümüne yol açabilir.
Benzer bir şekilde, sisplatin (iki klorür grubuna ve iki amino grubuna bağlı bir platin atomu) gibi çapraz bağlanan kemoterapötik ajanlar da DNA'ya bağlanır. Klorür grupları, önce su ile ve daha sonra DNA'daki siteler dahil olmak üzere diğer gruplar tarafından yer değiştirir. Bazen bir alkilleyici ajan olarak sınıflandırılmasına rağmen, açıkça öyle değildir, ancak benzer şekilde hareket eder. Sisplatin, basit bir alkilleyici ajandan bir adım daha ileri gider, çünkü başka bir reaktif bölgeye sahiptir ve bu nedenle, muhtemelen başka bir DNA zinciri üzerinde başka bir nükleotidi çapraz bağlayabilir (kovalent olarak bağlayabilir), DNA replikasyonunu güçlü bir şekilde engelleyebilir. Sisplatin ayrıca proteinleri DNA'ya çapraz bağlayabilir.
Benzo(a)piren ve aflatoksin B1'in kendileri mutajen değildir. Hücreye girdikten sonra, bu bileşiklerin normal metabolizması, daha sonra DNA'ya saldırabilen diol epoksit oluşumuna yol açar. Guaninin 7-azotu (N7) daha nükleofilik olmasına ve aflatoksin için bir hedef olmasına rağmen, çoğu benzo(a)piren diol epoksit eklentisi, guanin kalıntılarının 2-azotuna bağlanır.
Çeşitli tahıl bazlı hayvan yemlerinde, özellikle mısır bazlı yemlerde aflatoksin için federal standartlar (kullanıma bağlı olarak milyarda 20-300 kısım) vardır, çünkü toksin hayvandan süte geçebilir ve sütte oyalanabilir. et. Yeme ek olarak, yer fıstığı ve yer fıstığı ürünleri, brezilya fıstığı, antep fıstığı ve diğer gıda maddeleri için (20 ppb'de uygulanabilir) federal maksimum değerler vardır.
Peki, DNA'sı sürekli olarak tahrip edilirken zavallı bir hücre ne yapmalıdır? Görünüşe göre, DNA üzerinde sürekli olarak iş başında olan, onu kusurlar için tarayan ve mümkün olduğunda onarımlar yapan çok iyi onarım süreçleri var. Genellikle onarımlar mükemmeldir, eğer tamamlayıcı iplik sağlamsa, bazen mutasyonlar dahil edilmelidir ve nihayet onarımın imkansız olduğu durumlar vardır ve hücreyi öldürmek ve hasarlı DNA'nın yayılmasını önlemek için apoptoz tetiklenir.
RNA'daki lezyonlar nasıl düzeltilir? - Biyoloji
Replikasyon sırasındaki çoğu hata, replikasyon sırasında veya replikasyon sonrası onarım mekanizmaları tarafından DNA polimeraz tarafından düzeltilir.
Öğrenme hedefleri
Çoğaltma sırasındaki hataların nasıl onarıldığını açıklayın
Önemli Çıkarımlar
Anahtar noktaları
- Uyuşmazlık onarım enzimleri, yanlış dahil edilmiş bazları tanır, bunları DNA'dan çıkarır ve doğru bazlarla değiştirir.
- Nükleotid eksizyon onarımında enzimler, bir DNA polimeraz ve şablon DNA yardımıyla doğru bazlarla değiştirilen birkaç çevre baz ile yanlış bazları ortadan kaldırır.
- Çoğaltma hataları düzeltilmediğinde, bazen ciddi sonuçlara yol açabilen mutasyonlara neden olabilir.
- Bir baz diğerinin yerine geçen nokta mutasyonları sessiz olabilir (etkisi yoktur) veya hafif ila şiddetli arasında değişen etkilere sahip olabilir.
- Mutasyonlar ayrıca insersiyonlar (bir baz eklenmesi), delesyon (baz kaybı) veya translokasyon (bir DNA bölümünün aynı veya başka bir kromozom üzerinde yeni bir konuma hareketi) içerebilir.
Anahtar terimler
- yanlış eşleşme tamiri: DNA replikasyonu ve rekombinasyonu sırasında ortaya çıkabilecek bazı DNA hasarı ve bazların hatalı eklenmesi, silinmesi veya yanlış dahil edilmesinin bazı biçimlerini tanımak ve onarmak için bir sistem
- nükleotid eksizyon onarımı: DNA'da hacimli bozulmalara neden olan timin dimerleri ve 6,4 fotoürünler dahil olmak üzere UV radyasyonunun verdiği hasarı düzelten bir DNA onarım mekanizması
Çoğaltma sırasındaki hatalar
DNA replikasyonu oldukça hassas bir işlemdir, ancak bazen bir DNA polimerazın yanlış bir baz eklemesi gibi hatalar meydana gelebilir. Düzeltilmeyen hatalar bazen kanser gibi ciddi sonuçlara yol açabilir. Onarım mekanizmaları hataları düzeltebilir, ancak nadir durumlarda hatalar düzeltilmez, diğer durumlarda mutasyonlara yol açar, onarım enzimlerinin kendileri mutasyona uğramış veya kusurludur.
mutasyonlar: Bu interaktifte, bir DNA zincirini “düzenleyebilir” ve bir mutasyona neden olabilirsiniz. Etkilere bir göz atın!
DNA replikasyonu sırasındaki hataların çoğu, yeni eklenen bazın provasını yapan DNA polimeraz tarafından derhal düzeltilir. Düzeltme okumasında, DNA pol bir sonrakini eklemeden önce yeni eklenen bazı okur, böylece bir düzeltme yapılabilir. Polimeraz, yeni eklenen bazın şablon iplikteki bazla doğru bir şekilde eşleşip eşleşmediğini kontrol eder. Doğru baz ise, bir sonraki nükleotid eklenir. Yanlış bir baz eklenirse, enzim fosfodiester bağında bir kesim yapar ve yanlış nükleotidi serbest bırakır. Bu, DNA pol III'ün eksonükleaz etkisi ile gerçekleştirilir. Yanlış nükleotid çıkarıldıktan sonra tekrar yenisi eklenecektir.
DNA polimeraz düzeltme okuması: DNA polimeraz ile düzeltme, replikasyon sırasındaki hataları düzeltir.
Bazı hatalar çoğaltma sırasında düzeltilmez, bunun yerine çoğaltma tamamlandıktan sonra düzeltilir bu tür onarım, uyumsuzluk onarımı olarak bilinir. Enzimler, yanlış eklenen nükleotidi tanır ve onu keser, bu daha sonra doğru baz ile değiştirilir. Bu düzeltilmezse, daha kalıcı hasara yol açabilir. Uyumsuzluk onarım enzimleri iki bazdan hangisinin yanlış olduğunu nasıl anlar? İçinde E. koliReplikasyondan sonra, azotlu baz adenin bir metil grubu kazanır, ebeveyn DNA zincirinde metil grupları bulunur, oysa yeni sentezlenen iplikçik bunlardan yoksundur. Böylece, DNA polimeraz, yeni sentezlenmiş, metillenmemiş iplikten yanlış birleştirilmiş bazları çıkarabilir. Ökaryotlarda, mekanizma çok iyi anlaşılmamıştır, ancak yeni zincirdeki açık çentiklerin tanınmasının yanı sıra replikasyon yapıldıktan sonra bazı replikasyon proteinlerinin yeni yavru iplikle kısa süreli devam eden ilişkisini içerdiğine inanılmaktadır. Tamamlandı.
Yanlış eşleşme tamiri: Uyumsuzluk onarımında, çoğaltmadan sonra yanlış eklenen taban algılanır. Uyumsuzluk-onarım proteinleri bu bazı tespit eder ve nükleaz eylemi ile yeni sentezlenmiş iplikten çıkarır. Boşluk şimdi doğru eşleştirilmiş tabanla doldurulur.
Başka bir onarım mekanizması olan nükleotid eksizyon onarımında, enzimler yanlış bazın hem 3'8242 hem de 5'8242 uçlarını keserek yanlış bazların yerini alır. DNA parçası çıkarılır ve DNA pol'ün etkisi ile doğru eşleştirilmiş nükleotidlerle değiştirilir. Bazlar doldurulduktan sonra kalan boşluk, DNA ligaz tarafından katalize edilen bir fosfodiester bağı ile kapatılır. Bu onarım mekanizması genellikle UV maruziyeti pirimidin dimerlerinin oluşumuna neden olduğunda kullanılır.
DNA Ligaz I Kromozom Hasarını Onarıyor: Hücre içindeki çevresel faktörler ve normal metabolik süreçler nedeniyle DNA hasarı, hücre başına günde 1.000 ila 1.000.000 moleküler lezyon oranında meydana gelir. Özel bir enzim olan DNA ligaz (burada renkli olarak gösterilmiştir), kırık bir DNA zincirini onarmak için çift sarmalı çevreler. DNA ligazı, bir hücrenin normal yaşamı sırasında üretilen milyonlarca DNA kırılmasının onarılmasından sorumludur. Bu tür kırılmaları onaran moleküller olmadan hücreler arızalanabilir, ölebilir veya kanserli hale gelebilir. DNA ligazları, DNA onarımı, replikasyonu ve rekombinasyonu sırasında dubleks DNA'daki kırılmaları birleştirme kritik adımını katalize eder ve bir kofaktör olarak Adenozin trifosfat (ATP) veya Nikotinamid adenin dinükleotidi (NAD+) gerektirir.
Nükleotid Eksizyon Onarımları: Nükleotid eksizyon, timin dimerlerini onarır. UV'ye maruz kaldığında yan yana duran timinler timin dimerleri oluşturabilir. Normal hücrelerde eksize edilir ve değiştirilir.
DNA Hasarı ve Mutasyonlar
DNA'da mutasyonların ortaya çıkmasının tek nedeni DNA replikasyonu sırasındaki hatalar değildir. Bir genomun nükleotid dizisindeki varyasyonlar olan mutasyonlar, DNA'daki hasar nedeniyle de meydana gelebilir. Bu tür mutasyonlar iki tipte olabilir: indüklenmiş veya spontan. İndüklenmiş mutasyonlar, kimyasallara, UV ışınlarına, X ışınlarına veya diğer bazı çevresel ajanlara maruz kalmanın sonucudur. Kendiliğinden mutasyonlar, herhangi bir çevresel etkene maruz kalmadan meydana gelirler, bunlar vücutta meydana gelen doğal reaksiyonların bir sonucudur.
Mutasyonların çok çeşitli etkileri olabilir. Bazı mutasyonlar ifade edilmez, bunlar sessiz mutasyonlar olarak bilinir. Nokta mutasyonları, tek bir baz çiftini etkileyen mutasyonlardır. En yaygın nükleotid mutasyonları, bir bazın diğeriyle değiştirildiği ikamelerdir. Bunlar iki tip olabilir: geçişler veya dönüşümler. Geçiş ikamesi, aynı türden bir baz ile değiştirilen bir pürin veya pirimidin anlamına gelir; örneğin, adenin gibi bir pürin, pürin guanin ile ikame edilebilir. Transversiyon ikamesi, bir pürinin bir pirimidin ile değiştirilmesine veya bunun tersi anlamına gelir; örneğin sitozin, bir pirimidin, bir pürin olan adenin ile değiştirilir. Mutasyonlar, ekleme olarak bilinen bir bazın eklenmesinin veya silme olarak bilinen bir bazın çıkarılmasının sonucu da olabilir. Bazen bir kromozomdan alınan bir DNA parçası, başka bir kromozoma veya aynı kromozomun başka bir bölgesine yer değiştirebilir.
RNA kendisini düğümler halinde bağlar, ardından büyüleyici videoda kendini çözer
Çarpıcı yeni videolar, hücrelere proteinleri nasıl inşa edeceklerini söyleyen genetik molekül olan RNA'nın, oluşurken çılgın düğümlere nasıl karıştığını, ancak son saniyede ve bilim adamlarını şaşırtacak şekilde nasıl çözüldüğünü gösteriyor.
Yüksek çözünürlüklü videolar, zıplayan bir konga nükleotid dizisini tasvir ediyor. RNA RNA'nın tek sarmalı uzadıkça, bu nükleotidler dans eder ve farklı üç boyutlu şekiller halinde bükülür, önce bir konformasyona, sonra diğerine kıpırdayarak. Tamamen bir araya geldikten sonra RNA, hücredeki diğer moleküller ve proteinlerle nasıl etkileşime girebileceğini belirleyen son şeklini alır.
Ancak yolda, RNA, bu son şeklin ortaya çıkması için çözülmesi gereken "düğümlerde" sıkışıp kalabilir.
Kimya ve biyoloji mühendisliği doçenti ve Northwestern Üniversitesi'nde Sentetik Biyoloji Merkezi üyesi olan çalışma yazarı Julius Lucks, "Yani RNA'nın bundan çıkması gerekiyor" dedi. RNA, yanlış düğümde sıkışıp kalırsa, yani nihai şeklinin önüne geçen bir düğümde kalırsa, düzgün çalışmayacaktır, dedi. "Şaşırtıcı olan, bu tuzaktan nasıl kurtulduğuydu. … Bu ancak yüksek çözünürlüklü videolarımız olduğunda keşfedildi."
Dergide 15 Ocak'ta yayınlanan yeni çalışmada moleküler hücreLucks ve meslektaşları, deneysel veriler ve bir bilgisayar algoritması kullanarak RNA videolarını oluşturdular. Amaç, hem temel hücre biyolojisini daha iyi anlamak hem de RNA ile ilgili hastalıklar için daha iyi tedavilerin yolunu açmak için RNA'nın nasıl oluştuğunu yakınlaştırmaktı.
Deneylerde ekip, tüm yaşam krallıklarında bulunan evrimsel olarak eski bir molekül olan sinyal tanıma parçacığı (SNP) RNA adı verilen belirli bir RNA türü kullandı. Birçok hücre türünde temel bir işleve hizmet ettiği için bu RNA'yı model olarak kullandılar.
Yakınlaştırmak için nasıl hücreler Bu RNA'yı inşa eden ekip, inşaat sürecini duraklatmak için kimyasallar kullandı. Böylece, RNA'ya yeni nükleotidler eklendikçe, araştırmacılar duraklamaya başladı ve daha sonra bu nükleotidlerin zaten dizilimdeki diğerleriyle nasıl etkileşime girdiğini ve birlikte hangi şekilleri oluşturduklarını kaydettiler. Ekip, birçok bireysel RNA molekülünden gelen verileri yakalayarak, RNA'nın genellikle zaman içinde kendini nasıl oluşturduğuna dair anlık görüntüler geliştirdi.
Bu anlık görüntüler, RNA oluşumunun son videoları haline gelecek olanlarda bireysel kareler olarak hizmet etti. İşte burada bilgisayar modeli devreye girdi. Algoritma esasen tek tek kareleri mini filmler halinde bir araya getirdi ve kareler arasındaki boşlukları en olası nükleotit etkileşimleriyle doldurdu. Bu videolarda ekip, RNA'nın karmaşık düğümlere nasıl karıştığını ve bağlı bırakılırsa tüm molekülü işe yaramaz hale getireceğini fark etti.
Lucks, "Bu tuzak durumuna katlanır ve orada kalır" dedi. SNP RNA'nın "saç tokası benzeri" bir imza şeklinde oluşması amaçlanmıştır ve bu tuzaklar yoluna giriyor gibi görünmektedir. Ancak diziye daha fazla nükleotit eklendikçe, yeni nükleotidler, içeride birbirine dolanmış nükleotitleri değiştirerek düğümü çözmek için devreye girer.
Lucks, "Bu son küçük nükleotit, tüm RNA'nın doğru konformasyona girmesine izin veren bir tetikleyici gibidir" dedi. Bir origami projesinde, kırışmış bir kağıt parçasını aniden güzel bir kelebeğe dönüştüren son katlamayı düşünün. Lucks, videolarda koyu mor ile vurgulanan nükleotidlerin kendilerini düğümlediğini ve koyu pembe nükleotidlerin onları serbest bırakmaya yardımcı olduğunu belirtti.
RNA'nın nasıl dolaştığını ve çözüldüğünü öğrenmek, hücrelerin nasıl çalıştığını ve proteinlerin araştırmayı nasıl oluşturduğunu anlamanın anahtarıdır, ayrıca RNA'nın düzgün çalışmadığı veya belirli bir proteinin oluşamadığı hastalıkların ele alınmasına yardımcı olabilir. omuriliğe bağlı kas atrofisive gibi bulaşıcı hastalıklar COVID-19 RNA virüslerinin neden olduğu, bir açıklamaya göre.
Büyük bir soru, RNA'nın kendisini bu düğümlerden çoğunlukla çözüp çözemeyeceği veya bazen süreci kolaylaştırmak için yardımcı proteinlere ihtiyaç duyup duymadığıdır. Lucks, bazı proteinlerin sözde "RNA şaperonları" olarak hareket etmesi ve molekülü son formuna şekillendirmeye yardımcı olması mümkündür, dedi Lucks. Her ne kadar bu noktada spekülatif olsa da, ikisinin bir kombinasyonu olabileceğini de sözlerine ekledi.
DNA nükleotitleri ile RNA nükleotitleri arasındaki farklar nelerdir?
Bir hücrenin özelliklerini belirlemek için kullanılan DNA'nın baz dizisindeki bilgiler nasıl saklanır?
Tamamlayıcı baz çiftleri, bir RNA molekülü içindeki molekül içi baz eşleşmesine nasıl katkıda bulunur?
Bir antisens RNA, 5ʹAUUCGAAUGC3ʹ dizisine sahipse, bağlanacağı mRNA'nın dizisi nedir? Çizdiğiniz molekülün 5'697 ve 3'697 uçlarını etiketlediğinizden emin olun.
Çift sarmallı RNA (dsRNA) neden RNA girişimini uyarır?
Belirtileri ve Nedenleri
Beyin lezyonlarının gelişmesine neden olan nedir?
Beyin lezyonlarına birçok farklı tetikleyici neden olabilir. Aşağıdaki faktörler, bir kişiyi beyin lezyonları almak için daha büyük risk altına sokar:
- yaşlanma
- Aile öyküsü beyin lezyonları. Ailede başka birinin durumu olması durumunda risk artar.
- Vasküler koşullarinme, yüksek tansiyon ve serebral arter anevrizmaları gibi
- Beyin travması, iç kanamaya neden olabilir. Tedavi edilmezse ölüme yol açabilir.
- Enfeksiyonlar, beyindeki zararlı mikroplar veya bakteriler. Bunlar menenjit ve ensefalit (beynin her iki tür şişmesi (iltihabı) gibi) gibi hastalıklara neden olabilir.
- tümörler ya beyinde başlar (birincil tümörler) ya da kan veya lenf damarları yoluyla oraya gider (metastatik)
- Otoimmün hastalıklarlupus ve multipl skleroz gibi. Bunlar, vücudun antikorları, beyindeki dokular gibi vücudun kendi dokularına saldırmaya başladığında ortaya çıkar.
- plaklarveya tıkanmış arterlerde görüldüğü gibi, beyin dokularında veya kan damarlarında anormal proteinin aşırı birikmesi, beyne kan akışını yavaşlatması. Kişinin hafızasını, düşüncesini ve davranışını etkileyen bir durum olan Alzheimer hastalığı, beyin dokularındaki plaklar nedeniyle gelişir. Multipl skleroz ayrıca beyinde hasarlı dokuya ikincil plaklara neden olabilir.
- Radyasyona veya belirli kimyasallara maruz kalma beyinde tümör ve lezyon olasılığını artıran
- toksinlervücutta aşırı miktarda alkol veya sigara dumanı gibi. Diğer toksik maddeler, böbrek sorunları nedeniyle vücuttaki yüksek amonyak ve üre seviyeleridir (beyin işlevini etkileyebilir ancak ayrı beyin lezyonları göstermeyebilir).
- Kötü beslenmeözellikle aşırı yağ ve kolesterol içeren yiyecekler yemek
Hangi hastalıklar beyin lezyonlarına neden olur?
- , vasküler yaralanma veya beyne kan akışının bozulması belki de beyindeki lezyonların önde gelen nedenidir. , beyin lezyonlarının beynin birden fazla bölgesinde yer aldığı bir hastalıktır. MS'den muzdarip olanlar, motor ve duyusal işlevlerle ilgili önemli sorunlara sahiptir. , bir otoimmün hastalık, deriden kalbe, karaciğere, kaslara ve beyne kadar vücudun hemen hemen tüm sistemlerini etkiler. Beyin lezyonları tipik olarak bu hastalığın bir belirtisidir.
- tümörler ayrıca beyin lezyonlarının ve beyin hücrelerinin anormal büyümesinin bir nedenidir.
Beyin lezyonlarının belirtileri nelerdir?
Beyin lezyonlarının belirtileri lezyonun tipine, yaygınlığına ve bulunduğu yere göre değişir. Herkes farklıdır ve semptomlar bireysel vakalarda değişecektir. Bununla birlikte, birçok lezyon, beynin semptom üretmeyen bölgelerinde olabilir.
Tipik semptomlar şunları içerebilir:
- Baş ağrıları genellikle beyin lezyonları ile ortaya çıkan ilk semptomdur. Ağrı aniden ortaya çıkar ve zaman geçtikçe kötüleşir. Reçetesiz satılan ilaçlar genellikle ağrı için bir rahatlama sağlamaz. ve olası kusma
- Bozulmuş hareket, lezyon beynin motor becerilerden sorumlu bölümünü etkiliyorsa
- Konsantrasyon eksikliği, hızlı karar verememe ve ajitasyon
- Gecikmiş konuşma, bulanık görme ve işitme bozukluğu
- Ağır vakalarda konvülsiyonlara ilerleyebilen vücut bölümlerinin istemsiz hareketleri
Aşağıdaki semptomlar frontal lob lezyonlarına özgüdür:
- Genellikle bir burun deliği ile sınırlı olan koku alma duyusunun olmaması
- Konuşma bozukluğu
- Vücudun bir veya iki tarafında motor aktivite kaybı
- davranış değişiklikleri
Aşağıdaki semptomlar temporal lob lezyonlarına özgüdür:
- Davranış ve duygularda bir değişiklik
- Koku, tat ve işitme duyusunda bozulma
- Dil ve konuşma bozuklukları
- Görüş alanı ile ilgili sorunlar
- Unutkanlık ve odaklanamama
Aşağıdaki semptomlar parietal lob lezyonlarına özgüdür:
- Dokunma gibi duyu kaybı
- Astereognosis veya ele verilen şeyleri tanımlayamama
- Dil gelişiminin zayıflaması
Aşağıdaki semptomlar oksipital lobun lezyonlarına özgüdür:
15.4 Ökaryotlarda RNA İşleme
Bu bölümde, aşağıdaki soruları keşfedeceksiniz:
- Ökaryotik transkripsiyondaki adımlar nelerdir?
- Üç RNA polimerazı arasındaki yapısal ve işlevsel benzerlikler ve farklılıklar nelerdir?
AP ® Kursları için Bağlantı
Bilim adamları, DNA'dan kopyalanan mRNA molekülünden daha kısa bir amino asit dizisine (polipeptit) çevrilmiş bir mRNA zinciri keşfettiler. Ökaryotik mRNA'daki bilgi proteine çevrilmeden önce, çeşitli şekillerde değiştirilir veya düzenlenir. Olgun mRNA'yı bozulmadan korumak ve çekirdekten ihraç edilmesini sağlamak için 5' metilguanozin (veya GTP) kapağı ve 3' poli-A kuyruğu eklenir. Pre-mRNA'lar ayrıca, intronların çıkarıldığı ve ekzonların yeniden bağlandığı ekleme işlemine tabi tutulur. Eksonlar, tek bir ökaryotik genin farklı proteinleri kodlamasına izin veren, alternatif gen ekleme olarak adlandırılan bir fenomen olan farklı dizilerde yeniden bağlanabilir. (Alternatif gen eklemenin önemini diğer bölümlerde daha detaylı inceleyeceğiz.)
Sunulan bilgiler ve bölümde vurgulanan örnekler, AP ® Biyoloji Müfredat Çerçevesinin Büyük Fikir 3'te özetlenen kavramları destekler. Müfredat Çerçevesinde listelenen Öğrenme Hedefleri, AP ® Biyoloji kursu, sorgulamaya dayalı laboratuvar deneyimi, öğretim faaliyetleri ve AP ® Sınav soruları için şeffaf bir temel sağlar. Bir Öğrenme Hedefi, gerekli içeriği yedi Bilim Uygulamasından bir veya daha fazlasıyla birleştirir.
|Büyük Fikir 3||Canlı sistemler, yaşam süreçleri için gerekli bilgileri depolar, alır, iletir ve bunlara yanıt verir.|
|Kalıcı Anlama 3.A||Kalıtsal bilgiler yaşamın devamlılığını sağlar.|
|Temel Bilgi||3.A.1 DNA ve bazı durumlarda RNA, kalıtsal bilginin birincil kaynağıdır.|
|Bilim Uygulaması||6.5 Öğrenci alternatif bilimsel açıklamaları değerlendirebilir.|
|Öğrenme Hedefi||3.1 Öğrenci, DNA'nın ve bazı durumlarda RNA'nın kalıtsal bilginin birincil kaynakları olduğu iddiasını desteklemek için DNA ve RNA'nın yapılarını ve mekanizmalarını kullanan bilimsel açıklamalar oluşturabilir.|
Öğretmen Desteği
Öğrencilerin 4-5 kişilik gruplar halinde çalışmasını sağlayın ve onlardan işlem gören RNA moleküllerinin modellerini hazırlamalarını isteyin. RNA moleküllerinin, ekzonların ve intronların bileşenlerini ve süreçle ilişkili transkripsiyon faktörleri ve enzimler gibi diğer molekülleri ayırt etmek için makas, yapıştırıcı, büyük beyaz kağıt ve renkli inşaat kağıdı sağlayın. Adımların sırasının önemini vurgulayın. Öğrencilerden bu adımların çekirdekte mi yoksa sitoplazmada mı gerçekleştiğini belirtmelerini isteyin.
Öğrencilere hangi mRNA'ların kararlı olmasını beklediklerini ve hangi mRNA'ların kısa yarı ömre sahip olması gerektiğini sorun. Büyümeyi ve hücre döngülerini kontrol eden proteinler, kısa ömürlü RNA'larla ilişkilidir. Hemoglobinin protein kısımlarını kodlayan globin mRNA'ları alışılmadık şekilde stabildir. Globin sentezi, çekirdek bulunmadan kırmızı kan hücrelerinde devam eder.
İntronların ve ekzonların sayı ve uzunluk olarak değiştiğini açıklayın. Tüm ekzonların nihai polipeptite dahil edilmeyeceğinden ve hücrelerin aynı geni kullanarak farklı proteinler üretmesine izin veren alternatif ekleme olduğundan bahsedin.
Transkripsiyondan sonra, ökaryotik pre-mRNA'lar çevrilmeden önce birkaç işlem adımından geçmelidir. Ökaryotik (ve prokaryotik) tRNA'lar ve rRNA'lar ayrıca protein sentez makinesinde bileşenler olarak işlev görmeden önce işleme tabi tutulur.
MRNA İşleme
Ökaryotik pre-mRNA, çevrilmeye hazır olmadan önce kapsamlı bir işleme tabi tutulur. Ökaryotik mRNA olgunlaşmasında yer alan ek adımlar, prokaryotik bir mRNA'dan çok daha uzun yarı ömre sahip bir molekül oluşturur. Ökaryotik mRNA'lar birkaç saat sürer, oysa tipik E. koli mRNA beş saniyeden fazla sürmez.
Ön mRNA'lar önce RNA stabilize edici proteinlerle kaplanır, bunlar işlenirken ve çekirdekten dışarı aktarılırken ön mRNA'yı bozulmadan korur. Pre-mRNA işlemenin en önemli üç adımı, molekülün 5' ve 3' uçlarında stabilize edici ve sinyal faktörlerinin eklenmesi ve uygun amino asitleri belirtmeyen araya giren dizilerin çıkarılmasıdır. Nadir durumlarda, mRNA transkripti, kopyalandıktan sonra "düzenlenebilir".
Evrim Bağlantısı
Trypanozomlarda RNA Düzenleme
Tripanozomlar, patojeni içeren bir protozoa grubudur. tripanosoma brucei, insanlarda uyku hastalığına neden olur (Şekil 15.13). Tripanozomlar ve hemen hemen tüm diğer ökaryotlar, hücreye kimyasal enerji sağlayan mitokondri adı verilen organellere sahiptir. Mitokondri, kendi DNA'sını ifade eden ve bir ökaryot ile yutulmuş bir prokaryot arasındaki simbiyotik bir ilişkinin kalıntıları olduğuna inanılan organellerdir. Tripanozomların mitokondriyal DNA'sı, The Central Dogma'nın ilginç bir istisnasını sergiler: onların pre-mRNA'ları, fonksiyonel bir proteini belirtmek için doğru bilgiye sahip değildir. Genellikle bunun nedeni, mRNA'nın birkaç U nükleotidinin eksik olmasıdır. Hücre, bunu düzeltmek için RNA düzenleme adı verilen ek bir RNA işleme adımı gerçekleştirir.
Mitokondriyal genomdaki diğer genler, 40 ila 80 nükleotid kılavuz RNA'ları kodlar. Bu moleküllerden biri veya daha fazlası, pre-mRNA transkriptindeki bazı nükleotidlerle tamamlayıcı baz eşleşmesi yoluyla etkileşime girer. Bununla birlikte, kılavuz RNA, bağlanmak için ön mRNA'nın U nükleotidlerine sahip olduğundan daha fazla A nükleotidine sahiptir. Bu bölgelerde, kılavuz RNA devre dışı kalır. Kılavuz RNA'ların 3' uçları, uzun bir poli-U kuyruğuna sahiptir ve bu U bazları, kılavuz RNA'ların ilmeklendiği pre-mRNA transkript bölgelerine yerleştirilir. Bu sürece tamamen RNA molekülleri aracılık eder. Yani, proteinlerden ziyade kılavuz RNA'lar, RNA düzenlemede katalizör görevi görür.
RNA düzenleme sadece bir tripanozom olgusu değildir. Bazı bitkilerin mitokondrilerinde, hemen hemen tüm pre-mRNA'lar düzenlenir. RNA düzenlemesi, sıçanlar, tavşanlar ve hatta insanlar gibi memelilerde de tanımlanmıştır. Pre-mRNA işlemedeki bu ek adımın evrimsel nedeni ne olabilir? Bir olasılık, eski prokaryotların kalıntıları olan mitokondrinin, gen ekspresyonunu düzenlemek için eşit derecede eski RNA tabanlı bir yönteme sahip olmasıdır. Bu hipotezi desteklemek için, pre-mRNA'larda yapılan düzenlemeler, hücresel koşullara bağlı olarak farklılık gösterir. Spekülatif olmasına rağmen, RNA düzenleme süreci, reaksiyonları katalize etmekten proteinler yerine RNA moleküllerinin sorumlu olduğu ilkel bir zamandan kalma olabilir.
- mRNA düzenlemesi, mRNA'nın kodlama dizisini değiştirir, ancak mRNA işlemesi değiştirmez.
- mRNA düzenleme, kodlamayan RNA'yı ekler, ancak mRNA işleme yapmaz.
- mRNA düzenleme, mRNA'ya bir 5'-metilguanozin başlığı ekler, ancak mRNA işleme bunu yapmaz.
- mRNA düzenleme, 3' poli-A kuyruğu ekler, ancak mRNA işleme yapmaz.
5' Kapatma
Pre-mRNA hala sentezlenirken, büyüyen transkriptin 5' ucuna bir fosfat bağlantısı ile bir 7-metilguanozin başlığı eklenir. Bu kısım (fonksiyonel grup), yeni oluşan mRNA'yı bozulmadan korur. Ek olarak, protein sentezinde yer alan faktörler, ribozomlar tarafından translasyonun başlatılmasına yardımcı olmak için kapağı tanır.
3' Poli-A Kuyruk
Uzama tamamlandığında, ön mRNA, bir AAUAAA konsensüs dizisi ile GU açısından zengin bir dizi arasındaki bir endonükleaz tarafından bölünür ve AAUAAA dizisini ön mRNA üzerinde bırakır. Poli-A polimeraz adı verilen bir enzim daha sonra poli-A kuyruğu adı verilen yaklaşık 200 A kalıntısından oluşan bir dizi ekler. Bu modifikasyon ayrıca pre-mRNA'yı bozulmadan korur ve transkriptin ihtiyaç duyduğu hücresel faktörlerin sitoplazmaya aktarıldığını bildirir.
Ön mRNA Ekleme
Ökaryotik genler, protein kodlayan dizilere karşılık gelen eksonlardan oluşur (eski-üzerinde olduklarını belirtir eskibasılı) ve intintron adı verilen sürekli diziler (int-ron onların anlamına gelir intgen düzenlemesinde yer alabilen ancak işlem sırasında pre-mRNA'dan çıkarılan kalıcı rol). mRNA'daki intron dizileri, fonksiyonel proteinleri kodlamaz.
İntronların keşfi, 1970'lerde, prokaryotlarda gözlemledikleri gibi, pre-mRNA'ların protein dizilerini daha fazla işlem yapmadan belirlemesini bekleyen araştırmacılar için bir sürpriz oldu. Yüksek ökaryotların genleri sıklıkla bir veya daha fazla intron içerir. Bu bölgeler düzenleyici dizilere karşılık gelebilir, ancak bir gende çok sayıda introna sahip olmanın veya çok uzun intronlara sahip olmanın biyolojik önemi belirsizdir. İntronların gen ekspresyonunu yavaşlatması mümkündür, çünkü çok sayıda intronlu pre-mRNA'ları kopyalamak daha uzun sürer. Alternatif olarak, intronlar, evrim boyunca eski genlerin kaynaşmasından arta kalan işlevsel olmayan dizi kalıntıları olabilir. Bu, ayrı ekzonların genellikle ayrı protein alt birimlerini veya alanlarını kodlaması gerçeğiyle desteklenir. Çoğunlukla, intron dizileri, nihai olarak protein ürününü etkilemeden mutasyona uğratılabilir.
Pre-mRNA'nın tüm intronları, protein sentezinden önce tamamen ve kesin olarak çıkarılmalıdır. İşlem tek bir nükleotit tarafından bile hata yaparsa, yeniden birleştirilen ekzonların okuma çerçevesi değişecek ve ortaya çıkan protein işlevsiz hale gelecektir. İntronları çıkarma ve eksonları yeniden bağlama işlemine ekleme denir (Şekil 15.14). Pre-mRNA hala çekirdekteyken intronlar çıkarılır ve bozulur. Ekleme, intronların çıkarılmasını ve ekzonların tek bir nükleotidin doğruluğu ve kesinliği ile yeniden birleştirilmesini sağlayan diziye özgü bir mekanizma ile gerçekleşir. Pre-mRNA'ların eklenmesi, spliceosome adı verilen protein ve RNA moleküllerinin kompleksleri tarafından gerçekleştirilir.
Görsel Bağlantı
- Bir intronun her iki ucundaki spliceosome tanıma dizisinde veya spliceosome'u oluşturan proteinlerde ve RNA'larda mutasyonlar meydana gelebilir. Mutasyonlar ayrıca yeni spliceosome tanıma siteleri ekleyebilir.
- Bir eksonun her iki ucundaki spliceosome tanıma dizisinde veya spliceosome'u oluşturan proteinlerde ve RNA'larda mutasyonlar meydana gelebilir. Mutasyonlar ayrıca yeni spliceosome tanıma siteleri ekleyebilir.
- Bir intronun her bir ucundaki spliceosome tanıma dizisinde veya spliceosome'u oluşturan proteinlerde ve RNA'larda mutasyonlar meydana gelebilir. Mutasyonlar ayrıca mevcut spliceosome tanıma sitelerini silebilir.
- İntron ve eksonun her iki ucunda veya spliceozomu oluşturan proteinler ve RNA'larda mutasyonlar meydana gelebilir. Mutasyonlar ayrıca yeni spliceosome tanıma siteleri ekleyebilir ve mevcut siteleri silebilir.
70'den fazla bireysel intronun mevcut olabileceğini ve her birinin, sadece tek, çevrilebilir bir mRNA molekülü oluşturmak için 5' kapaklamaya ve bir poli-A kuyruğunun eklenmesine ek olarak ekleme sürecinden geçmesi gerektiğine dikkat edin.
Öğrenme Bağlantısı
Bu web sitesinde RNA ekleme sırasında intronların nasıl kaldırıldığını görün.
- Yardımcı proteinler kendilerini intronların uçlarına bağlarlar, böylece RNA eklenmesi sırasında eklenebilirler ve kodlanmış alanlar, daha sonra nihai proteini kodlayan mRNA'yı oluşturmak üzere birleştirilir.
- Yardımcı proteinler kendilerini eksonların uçlarına bağlarlar, böylece RNA eklenmesi sırasında eklenebilirler ve kodlanmış alanlar, son proteini kodlayan mRNA'yı oluşturmak için birleştirilir.
- Yardımcı proteinler, kodlanmamış alanları çıkarmak için kendilerini mRNA'ya bağlarlar ve böylece son proteini kodlayan ön mRNA'yı oluştururlar.
- Yardımcı proteinler, ön mRNA'nın, kodlanmamış bölgeleri ekleyen ve son proteini kodlayan mRNA'yı oluşturan çeşitli diğer bileşenleri toplamasına yardımcı olur.
TRNA'ların ve rRNA'ların işlenmesi
tRNA'lar ve rRNA'lar, protein sentezinde rolleri olan yapısal moleküllerdir, ancak bu RNA'ların kendileri çevrilmez. Ön-rRNA'lar kopyalanır, işlenir ve nükleolusta ribozomlara birleştirilir. Ön tRNA'lar çekirdekte kopyalanır ve işlenir ve daha sonra protein sentezi için serbest amino asitlere bağlandıkları sitoplazmaya salınır.
Ökaryotlar ve prokaryotlardaki tRNA'ların ve rRNA'ların çoğu, ilk önce birden fazla rRNA'yı veya tRNA'yı kapsayan uzun bir öncü molekül olarak kopyalanır. Enzimler daha sonra öncüleri her yapısal RNA'ya karşılık gelen alt birimlere ayırır. Pre-rRNA'ların bazı bazları metillenir, yani bir -CH3 stabilite için yarım (metil fonksiyonel grup) eklenir. Pre-tRNA molekülleri de metilasyona uğrar. Pre-mRNA'larda olduğu gibi, alt birim eksizyon, tRNA'lar veya rRNA'lar haline gelecek olan ökaryotik ön RNA'larda meydana gelir.
Olgun rRNA'lar, her ribozomun yaklaşık yüzde 50'sini oluşturur. Bir ribozomun RNA moleküllerinden bazıları tamamen yapısal iken, diğerleri katalitik veya bağlayıcı aktivitelere sahiptir. Olgun tRNA'lar, bir uçta amino asit bağlanma bölgesini ve diğer uçta antikodonu konumlandırmak için molekül içi hidrojen bağı yoluyla üç boyutlu bir yapı alır (Şekil 15.15). Antikodon, tamamlayıcı baz eşleşmesi yoluyla bir mRNA kodonu ile etkileşime giren bir tRNA'daki üç nükleotid dizisidir.
Bir Amazon İş Ortağı olarak, uygun satın alımlardan kazanıyoruz.
Bu kitabı alıntılamak, paylaşmak veya değiştirmek mi istiyorsunuz? Bu kitap Creative Commons Atıf Lisansı 4.0'dır ve OpenStax'ı atfetmeniz gerekir.
- Bu kitabın tamamını veya bir kısmını basılı formatta yeniden dağıtıyorsanız, her fiziksel sayfaya aşağıdaki atıfları eklemelisiniz:
- Bir alıntı oluşturmak için aşağıdaki bilgileri kullanın. Bunun gibi bir alıntı aracı kullanmanızı öneririz.
- Yazarlar: Julianne Zedalis, John Eggebrecht
- Yayıncı/web sitesi: OpenStax
- Kitap adı: AP® Kursları için Biyoloji
- Yayın tarihi: 8 Mart 2018
- Yer: Houston, Teksas
- Kitap URL'si: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/1-introduction
- Section URL: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/15-4-rna-processing-in-eukaryotes
© Jan 12, 2021 OpenStax. OpenStax tarafından üretilen ders kitabı içeriği, Creative Commons Atıf Lisansı 4.0 lisansı altında lisanslanmıştır. OpenStax adı, OpenStax logosu, OpenStax kitap kapakları, OpenStax CNX adı ve OpenStax CNX logosu Creative Commons lisansına tabi değildir ve Rice University'nin önceden ve açık yazılı izni olmadan çoğaltılamaz.
RNA Processing and the Human Genome
The fact that most human genes are composed of many exons has some important consequences for the expression of genetic information. First, we now know that many genes are spliced in more than one way, a phenomenon known as alternative splicing. For example, some types of cells might leave out an exon from the final mRNA that is left in by other types of cells, giving it a slightly different function. This means that a single gene can code for more than one protein. Some complicated genes appear to be spliced to give hundreds of alternative forms. Alternative splicing, therefore, can increase the coding capacity of the genome without increasing the number of genes.
A second consequence of the exon/intron gene structure is that many human gene mutations affect the splicing pattern of that gene. For example, a mutation in the sequence at an intron/exon junction that is recognized by the spliceosome can cause the junction to be ignored. This causes splicing to occur to the next exon in line, leaving out the exon next to the mutation. This is called exon skipping and it usually results in an mRNA that codes for a nonfunctional protein. Exon skipping and other errors in splicing are seen in many human genetic diseases.
Ayrıca bakınız Alternative Splicing Nucleotide Nucleus Ribosome RNA RNA Polymerases.
Richard A. Padgett
Bibliyografya
Lewin, Benjamin. Genes VII. Oxford, U.K.: Oxford University Press, 2000.
Lodish, Harvey, et al. Molecular Cell Biology, 4th ed. New York: W. H. Freeman, 2000.
Nucleic acid structure
Nucleic acids are long chains (polymers) created by the joining of monomers, which are the nucleotides. Nucleotides are therefore the building blocks of a nucleic acid. They are small molecules composed of 3 subunits: a nitrogenous base, a five carbon sugar and a phosphate group.
The nitrogenous base is the part of the nucleotide that dictates the specificity of the sequence. The sugar in DNA is called deoxyribose (the clue is in the name, deoxyribonucleic acid). The sugar of RNA is called ribose (hence ribonucleic acid), an unmodified version of this sugar. The sugar occupies a central position, with the nitrogenous base attached to its first carbon (1′) and the phosphate group attached to its fifth carbon (5′)
Short Notes on Aminoacylation of tRNA | Cell Biology
Transfer RNA molecules play a key role in the process by deli­vering amino acids to the ribosome in an order specified by the mRNA sequence this ensures that the amino acids are joined together in the correct order. Cells usually contain many species of tRNA, each of which binds specifically to one of the 20 amino acids.
Consequently, there may be more than one tRNA for each amino acid. Transfer RNAs that bind the same amino acid are called iso-acceptors.
Before translation begins, amino acids become covalently linked to their tRNAs which then recognize codons in the mRNA specifying that amino acid. The attach­ment of an amino acid to its tRNA is called amino acylation or charging. The amino acid is covalently attached to the end of the acceptor arm of the tRNA which always ends with the base sequence 5′ CCA 3′.
A bond forms between the carboxyl group of the amino acid and the 3′-hydroxyl of the terminal adenine of the accep­tor arm. Charging is catalyzed by enzymes called aminoacyi tRNA synthetizes in a reaction requir­ing the hydrolysis of ATP. A separate enzyme exists for each amino acid and each enzyme can charge all the iso-acceptors tRNAs for that amino acid.
The aminoacyi tRNA synthetase recognizes both the appropriate amino acid and the corre­sponding tRNA.
When the correct amino acid has been attached to the tRNA, it recognizes the codon for that amino acid in the mRNA allowing it to place the amino acid in the correct position, as speci­fied by the sequence of the mRNA. This ensures that the amino acid sequence encoded by the mRNA is translated faithfully.
Codon recognition takes place via the anticodon loop of the tRNA and specifically by three nucleotides in the loop known as the anticodon which binds to the codon by complementary base-paring.
The entire codon – anticodon fitting is comparable to recognition of a 3-pin plug with the socketed base. Both the pin and the socket are highly spe­cific. The four bases present in DNA can com­bine as 64 codons. Three codons act as signals for translation to stop and the remaining 61 encode the 20 amino acids present in proteins. Consequently, most amino acids are represented by more than one codon.
Activation of Amino Acid and Attachment with tRNA:
Amino acid in cytoplasm occurs in inactive state. They are activated by gaining energy which comes from ATP. The reaction is brought about by the binding of amino acid with ATR. The step is mediated by specific activating enzyme known as aminoacyi RNA synthetase.
A high energy acyl bond is formed between the a-phosphate of ATP and the carboxyl group of amino acid with the formation of aminoacyi adenylate. The β and γ phosphates of ATP break away as inorganic pyrophosphate.
The activated amino acid is transferred to its specific t-RNA. A high energy ester bond is formed between the carboxyl group of the amino acid and the 3′-hydroxyl group of the terminal adenosine of tRNA. The aminoacyi AMP-enzyme complex reacts with the specific tRNA to form an aminoacyl-tRNA complex.