Gene

Report
Gene
‫ژن‬
‫• بخشی از مولکول ‪ DNA‬که نقش خاصی را ایفا می کند‬
‫ساختار ژن‬
‫• پروموتر یا راه انداز‪promoter‬‬
‫• بخش ساختاری‪structural‬‬
‫• بخش پایانی‪terminator‬‬
‫• پروموتر توسط ‪ RNA‬پلیمراز شناسایی می شود و در‬
‫پروکاریوتها زیر واحد سیگما به آن متصل می شود‬
‫• پروموتر عالوه بر شروع رونویسی در تنظیم سرعت و‬
‫مقدار رو نویسی موثر است‬
+1 ‫نقطه شروع رو نویسی‬
• start point of transcription
+1
‫پروموتر‬
‫• جعبه پریبنو ‪ :pribnow box‬توالی حفاظت شده ‪6‬‬
‫نوکلئوتیدی ‪ TATAAT‬یا جعبه ‪ TATA‬در ‪-10‬‬
‫• بخش ‪-35‬‬
‫‪TTGACA‬‬
‫• بخش بینابینی‪ ،‬همسان یا مورد توافق ‪Consensus‬‬
‫پروموتر‬
‫پروموتر‬
‫بخش ساختمانی ژن‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫بلند ترین قسمت ژن‬
‫چند صد تا هزاران نوکلئوتید‬
‫تماما اگزون است(به جز آرکی باکترها و یوکاریوتها)‬
‫اینترون در یوکاریوتها‬
‫‪ Splicing‬در یوکاریوتها‬
‫ترجمه به پروتئین‬
‫بخش پایانی‬
‫• محل اختتام رونویسی‬
‫• دارای چند صد نوکلئوتید‬
‫نکات‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ژن ها در پروکاریوتها بی وقفه و پشت سرهم قرار دارند‬
‫‪ Tandemic‬در ژنهای ‪ tRNA,rRNA 5s‬و هیستونها‬
‫در پروکاریوتها پروموتر مشترک‬
‫اپران در پروکاریوتها(پروموتر و مهار کننده مشترک ژنها)‬
‫یوکاریوتها‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫اگزون و اینترون‬
‫حتی تا ‪ 50‬عدد اگزون‬
‫اگزون ها یکی بیشتر از اینترون ها‬
‫بتا گلوبین ‪ 3‬اگزون و ‪ 2‬اینترون‬
‫انسولین ‪ 14‬اگزون و ‪ 12‬اینترون‬
‫اینترون ها طویل تر از اگزونها(معموال)‬
‫ژنهای یوکاریوتی‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫انواع ‪I,II,III‬‬
‫بزرگتر از ژنهای پروکاریوتی‬
‫استقالل بیشتر‬
‫پروموتر مجزا‬
‫ژنهای گروه ‪I‬‬
‫• ‪rRNA‬ها به جز ‪ 5s‬شامل ‪18s,28s,5.8s‬‬
‫• توسط ‪RNA‬پلیمراز نوع ‪I‬‬
‫• در مناطق سازمان دهنده هستکی رونویسی می شوند‪.‬‬
‫ژنهای گروه‪II‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫اغلب ژنها‬
‫توسط ‪ RNA‬پلیمراز ‪II‬‬
‫‪mRNA‬‬
‫ترجمه به پروتئین ها‬
‫همچنین‪ snRNA‬ها مثل ‪U1,U2,U4,U5‬‬
III‫ژنهای گروه‬
III‫پلیمراز‬RNA ‫• توسط‬
tRNA,snRNA U6,rRNA 5s,7SLSRP •
‫پروموتر ژنهای گروه ‪II‬‬
‫• جعبه ‪ TATA‬یا هاگنس ‪ Hogness box‬که معادل پریبنو در‬
‫پروکاریوتهاست و در توالی ‪ -25‬یا ‪ -32‬یا ‪ -35‬قرار دارد‬
‫• شناساندن پروموتر به آنزیم‬
‫• ‪TAF,TBP,TFIID‬‬
‫پروموتر ژنهای گروه ‪II‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫نواحی دورتر با نقش تنظیمی‬
‫توالی ‪ GC‬به فاکتور رونویسی ‪SP‬‬
‫توالی ‪ CAAT‬به فاکتور رونویسی ‪CTF‬‬
‫‪Enhancer elements‬‬
‫‪Repressor elements‬‬
‫پروموتر ژنهای گروه ‪III‬‬
‫• پروموتر در فرودست است و درون ژنی محسوب میشود‬
‫• برخی ساختار فوق را ندارند و راه انداز در فرادست است‬
‫نقش اینترون ها‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫پشتیبانی در برابر تخریب اگزون ها‬
‫اهمیت تکاملی دارند‬
‫دارای تنظیم کننده های داخلی هستند که روی رونویسی موثرند‬
‫اهمیت در ‪ preRNA‬و اسپالیسینگ‬
‫‪Alternative splicing‬‬
‫‪Shuffling‬‬
‫تعدادی ترانسپوزون و میکرو ‪ RNA‬اینترونی شناخته شده اند‪.‬‬
‫ژنها از نظر تکرار‬
‫منحصر به فرد‬
‫• ‪ 60‬تا ‪ 70‬درصد ژنها‬
‫• اغلب توالی کد کننده پروتئین‬
‫ژنهای تکراری ضعیف‬
‫• بین دو الی ‪ 100‬ژن‬
‫• اکتین در یوکاریوتها‬
‫ژن های تکراری متوسط‬
‫• از ‪ 100‬تا چند هزار نسخه‬
‫• ‪rRNA,‬هیستون ها‪ ،‬ایمونوگلوبین ها‪،‬ترانسپوزون ها‬
‫• تکراری پراکنده بلند‪LINE‬توسط ‪RNA‬پلیمراز‪II‬‬
‫• تکراری پراکنده کوتاه‪ SINE‬توسط ‪RNA‬پلیمراز‪III‬‬
‫‪ 20 LINE‬الی ‪ 50‬هزار کپی‬
‫‪ SINE‬بیش از ‪100‬هزار کپی‬
‫ژن های تکراری زیاد‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫چند صد هزار تا میلیون ها کپی‬
‫در سانترومر کروموزوم‬
‫نقش تنظیمی‬
‫خانواده ‪Alu‬‬
‫اغلب در هتروکروماتین هستند‬
‫گاهی رونویسی شده ‪ 7s,4.5s‬که نقش تنظیمی دارند‬
Figure 7.13 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 1.12 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
‫عناصر تنطیمی‬
‫• ‪ Cis acting elements‬خارج از ژن نزدیک پروموتر‬
‫• ‪ Trans acting elements‬دور از پروموتر‬
‫• ‪Trans‬پروتئینی تولید می کند که روی ‪ Cis‬می نشیند‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫نقش‬
‫‪Inhibitor‬‬
‫‪Inducer‬‬
‫‪enhancer‬‬
Figure 1.2 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
‫‪Transcription‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫در پروکاریوت یک نوع ‪RNA polymersae‬‬
‫در یوکاریوتها نوع ‪I,II,III‬‬
‫قبل از فعالیت این آنزیم کمپلکس ‪Chromatin‬‬
‫‪ remodeling‬وارد عمل می شود‬
‫نتیجه تولید ‪mRNA,tRNA,rRNA,…….‬‬
‫ساختار کلی‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫در پروکاریوت دارای شش زیر واحد است‬
‫‪σββ´ωσσ‬‬
‫‪ σββ´ω σ‬قسمت اصلی آنزیم‬
‫بخش ‪ σ‬برهمکنش با پروتئینهای تنظیمی‬
‫بخش ‪ σ‬در شناسایی پروموتر و اتصال پلیمراز سپس ‪NUSA‬‬
‫جایگزین ‪ σ‬میشود‪.‬‬
‫بخش ‪ β‬پلیمریزاسیون‬
‫بخش ´‪ β‬اتصال به رشته الگو‬
‫بخش ‪ ω‬نامشخص‬
‫‪ RNA‬پلیمرازهای یوکاریوتی‬
‫• نوع ‪ :I‬مقاوم به آمانتین‪ 13 ،‬زیرواحد‬
‫• نوع ‪ :II‬حساس به مقدار کم آمانتین‪ 10 ،‬زیرواحد‬
‫• نوع ‪ :III‬حساس به مقدار زیاد آمانتین‪ 14 ،‬زیرواحد‬
‫• نیازمند فاکتورهای رونویسی هستند و به تنهایی توالی‬
‫خاص را پیدا نمیکنند‬
‫مراحل رونویسی‬
‫• مرحله آغاز‪initiation‬‬
‫• مرحله طویل شدن‪elongation‬‬
‫• مرحله پایان‪termination‬‬
‫مرحله آغاز‪initiation‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫شناسایی توالیها‬
‫انجام عمل هلیکازی و باز شدن دو رشته تبدیل ‪closed‬‬
‫‪form‬به ‪ open form‬زیرواحدهای ´‪ββ‬‬
‫تبدیل نوکلئوتید تری فسفات به منوفسفات(عمل فسفاتازی)‬
‫پلیمریزه کردن‬
‫مرحله طویل شدن‪elongation‬‬
‫مرحله پایان‪termination‬‬
‫• پایان غیر واقعی‪ :‬رسیدن به توالی مملو از (‪ 10‬تکرار)‪CG‬‬
‫• پایان واقعی‪ :‬حضور فاکتور ‪Rho‬‬
‫پایان رونویسی وابسته به پروتئین ‪Rho‬‬
‫• بعد از تکرارهای ‪ 10‬تایی ‪ CG‬یک توالی غنی از ‪C‬‬
‫وجود دارد که ‪ Rho‬به آن حساس می باشد‬
‫• ‪Rho‬شش زنجیره پلی پپتید دارد و در این ناحیه به ‪RNA‬‬
‫در حال طویل شدن متصل می شود‬
‫• با مصرف انرژی به سمت پلیمراز پیشروی میکند‬
‫به آنزیم متصل شده و شکل فضایی آن را تغییر می دهد و‬
‫پایان رونویسی را اعمال میکند‬
‫همچنین ناحیه غنی از ‪ CG‬و پالیندرومی هم باعث تشکیل‬
‫شکل سنجاق سری شده و ‪ RNA‬جدا می شود‬
‫نکات‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫اتصال به ‪rut‬‬
‫تشکیل حلقه بسته ‪Rho‬‬
‫توسط خاصیت تجزیه و مصرف ‪ ATP‬حرکت می کند‬
‫با خاصیت هلیکازی ‪ RNA‬را آزاد میکند‬
‫نکته‬
‫• توقف و مهار ‪ Rho‬راهیست جهت درمان برخی بیماریها‬
‫مثل عفونتهای باکتریایی‬
‫• آنتی بیوتیک بی سیکلومایسین که با حالت غیر رقابتی ‪ATP‬‬
‫را مهارکرده و از عمل ‪ Rho‬جلوگیری میکند‬
‫پایان رونویسی در یوکاریوتها‬
‫• یکی تشکیل لوپ و ساقه حاصل از ‪CG‬‬
‫• تاثیر توالی مملو از ‪U‬‬
‫ترمیم در زمان رونویسی‬
Transcription coupled repair TCR •
Gre A, Gre B ‫• پروتئین های‬
TFIID ‫• در یوکاریوتها‬
‫‪mRNA‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫در پروکاریوتها در حین رونویسی ترجمه صورت میگیرد‬
‫در یوکاریوتها ابتدا ‪ preRNA‬یا ‪ hnRNA‬تشکیل می شود‬
‫که باید پروسس شود‬
‫کالهک ‪ cap‬که ‪ 7‬متیل گوانوزین تری فسفات در ‪mRNA‬‬
‫برای جلوگیری از تجزیه توسط اگزونوکلئازها‬
‫• در ‪ snRNA‬کالهک ‪-7‬تری متیل گوانوزین تری فسفات‬
‫‪mRNA‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫پلی آدنیالسیون اضافه شدن دم پلی ‪ A‬به انتهای ‪mRNA‬‬
‫قبل از ویرایش‬
‫توالی ‪ AAUAAA‬سیگنال فراخوان‬
‫‪, Cleavage and polyadenylation specific factor‬‬
‫‪ CPSF‬شناسایی توالی ‪AAUAAA‬‬
‫حضور فاکتورهای ‪CFI,CFII‬‬
‫‪ CStF‬شناسایی توالی غنی از ‪GU‬‬
‫آنزیم ‪PAP , poly A polymerase‬‬
‫فاکتورها توسط قسمت ‪ CTD‬پلیمراز حمل می شوند‬
‫‪PABII , poly A polymerase binding protein‬‬
‫کدهای ژنتیکی‬
Figure 5.1 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 5.2 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Figure 5.4 Genomes 3 (© Garland Science 2007)
Table 7.2 Genomes 3 (© Garland Science 2007)

similar documents