RNA - cau tao, qua trinh phien ma

RNA
Ribonucleic acid
I. BẢN CHẤT HÓA HỌC
- RNA là phân tử đa phân
được cấu tạo từ các đơn
phân là các nucleotide.
- Một nucleotide có 3
thành phần:
+ đường ribose
+ nhóm phosphate
+ Base có thể là base
purine A, G hoặc base
pyrimidine U, C


II. CÁC LOẠI RNA
RNA ribosome (rRNA) có khoảng 100 - 3000 nucleotide
RNA thông tin (mRNA) dài khoảng 500 - 3000 nucleotide

RNA vận chuyển (tRNA) khoảng 60 - 95 nucleotide
- sc RNA : RNA nhỏ tế bào chất
hn RNA là RNA không đồng nhất ở nhân tế bào có
khoảng 10.000 nucleotide
- sn RNA : RNA nhỏ ở nhân dài 90 - 220 nucleotide
1. rRNA
Trong tiền tRNA có 7 loại thường gặp, trong số đó có 4 loại pseudouridine (?), dihydrouridine (D), inosine (I) và cả ribothymine (T).
2. tRNA
tRNA trưởng thành ở� đầu 5` - P có 7 cặp base. Đoạn 5`-CCA- 3` là nơi amino acid gắn vào. Nhánh D có từ 3 - 4 cặp base và vòng D. Nhánh tiếp theo gồm 5 cặp base trong đó có 3 nucleotide liền kề gọi là bộ 3 đối mã. Có thể có nhánh phụ và nhánh T còn gọi là nhánh T?C gồm 5 cặp base trong vòng có GT?C. Các cặp base liên kết với nhau ở nhánh D và T giữ cho tRNA có dạng chữ L.
Mỗi enzyme đặc hiệu cho một loại amino acid riêng biệt và xúc tác phản ứng gắn với tRNA nhờ ATP tạo ra aminoacyl tRNA. Phức hợp amonoacyl tRNA đến ribosome gắn với mRNA, tRNA gắn với mRNA bằng bắt cặp bổ sung nhờ đối mã anticodon.
3. mRNA
III. QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ
1. Nguyên tắc chung
- RNA được tổng hợp nhờ enzyme RNA polymerase
- Chỉ một trong hai mạch của DNA dùng làm khuôn để tổng hợp
RNA.
- RNA polymerase di chuyển theo hướng 3`-> 5` trên DNA để
mRNA được tổng hợp theo hướng 5` -> 3`.
2. Sự phiên mã ở Prokaryotae và quá trình chế biến các RNA
Cần có các nucleosid triphosphat ATP, GTP, CTP, UTP
Đặc điểm của enzyme RNA polymerase: cấu tạo từ 6 tiểu đơn vị. Tiểu đơn vị ?, ?, ?, ?` và ? liên kết với nhau tạo thành enzyme lõi có khả năng tổng hợp RNA từ DNA. Tiểu đơn vị ? khởi đầu quá trình phiên mã và gắn vào enzyme lõi tạo thành holoenzyme

Trình tự khởi động mà tiểu đơn vị ? nhận biết được có trình tự nucleotide giống nhau (trình tự liên ứng). Trình tự liên ứng cách nhau khoảng 20 cặp base, ký hiệu là trình tự -35 và -10
2.2. Diễn biến của quá trình phiên mã
Giai đoạn khởi đầu
Giai đoạn kéo dài
Giai đoạn kết thúc

Giai đoạn kết thúc
- Tín hiệu kết thúc không phụ thuộc vào Protein Rho: gồm vùng giàu GC nối tiếp với trình tự ngắn giàu AT, ở đó RNA polymerase được tách ra dễ dàng khỏi DNA.
- Vùng giàu GC tạo thành một trình tự mRNA tự bổ sung thành cấu trúc hình "chiếc kẹp tóc".

Tín hiệu kết thúc phụ thuộc vào Protein Rho
2.3. Quá trình chế biến các RNA
2.3.1. Chế biến tiền rRNA
RNase III tiến hành tách tiền rRNA thành các phân tử ban đầu của 5S, 16S, 23S. Lần lượt RNase M5, M16, M23 cắt đầu 5` và 3` của các tiền rRNA thành rRNA trưởng thành.

2.3.2. Chế biến tiền tRNA
3. Phiên mã ở Eukaryotae và chế biến RNA
3.1 Đặc điểm các loại RNA polymerase
3.1.1. RNA polymerase I
Vùng khởi động phiên mã rRNA có 2 vùng: vùng trung tâm chứa cả điểm bắt đầu phiên mã có vị trí từ -31 đến +6 và vùng điều khiển ngược dòng (UCE) khoảng 50 - 80 cặp base, cách điểm bắt đầu phiên mã khoảng 100 cặp base
Các nhân tố tham gia vào quá trình phiên mã rRNA:
- Nhân tố kết nối ngược dòng (UBF): Một UBF kết hợp với vùng UCE và một UBF kết hợp với nơi phía trước vùng trung tâm, sau đó hai UBF này dính với nhau làm DNA hình thành vòng giữa 2 vị trí được kết hợp UBF.
Nhân tố chọn lọc 1 (SL1): tương tác với phần xuôi dòng tự do của vùng trung tâm làm ổn định phức hợp UBF-DNA. Sự kết hợp của SL1 làm RNA polymerase I liên kết được với phức hợp và khởi động quá trình phiên mã.
TBP và TAFIs: SL1 gồm một Protein là TBP cần thiết trong khởi đầu phiên mã của cả ba loại RNA polymerase. Ba đơn vị khác của SL1 được xem như nhân tố kết hợp với TBP gọi là TAFs.
3.1.2. RNA polymerase II
Trình tự khởi đầu có đoạn trình tự là hộp TATA (5` - TATA(A/T)A(A/T) - 3`) nằm ở vị trí khoảng -25 đến -35 kể từ điểm khởi đầu phiên mã.
Các yếu tố của RNA polymerase II:
+ TFIID: kết hợp với vùng khởi động phiên mã là hộp TATA, phức hợp này gồm 2 thành phần là TBP và TAFIIs.
+ TBP tiếp xúc với DNA tại hộp TATA làm DNA tháo xoắn và tạo một góc 450 giữa 2 cặp base dầu và cuối của hộp TATA.
+ TFIIA: kết hợp với
TFIID làm ổn định phức
hợp TFIID - DNA.
+ TFIIB: kết hợp với
TFIID.
+ TFIIE, TFIIH.
3.1.3. RNA polymerase III
-Vùng kiểm soát phiên mã tRNA nằm sau điểm khởi
đầu phiên mã là hộp A (5`-TGGCNNAGTGG- 3`) và
hộp B (5` -GGTTCGANNCC- 3`), mã hoá cho vòng
D và T?C.
- TFIIIC liên kết với cả hai hộp A và B trên vùng
khởi động, là yếu tố xác định vị trí bắt đầu liên kết
của TFIIIB.
- TFIIIB liên kết với 50 cặp base đứng trước hộp A,
cho phép RNA polymerase III liên kết vào và phiên
mã.
Vùng khởi động của 5S rRNA gồm hộp C cách điểm bắt đầu phiên mã 81 - 99 cặp base và hộp A cách điểm bắt đầu phiên mã khoảng 50 - 65 cặp base.
Hộp C liên kết với phức hợp DNA - Protein là TFIIIA, TFIIIA làm cho TFIIIC tiếp xúc với vùng khởi động của 5S rRNA và làm cho liên kết của TFIIIC ổn định, TFIIIB kết hợp với phức hợp trên, sau đó bổ sung RNA polymerase III để bắt đầu phiên mã.
3.2 Quá trình chế biến các RNA
3.2.1. Chế biến tiền rRNA
3.2.2. Chế biến tiền tRNA
- Enzyme endonuclease nhận ra và cắt đoạn dẫn đầu 5` và 2 nucleotide ở đoạn 3`, enzyme tRNA nucleotidyltransferase gắn đoạn 5`-CCA-3` vào đầu 3`. Tiếp theo là di chuyển đoạn intron do endonuclease thực hiện bằng cách thắt bỏ.
3.2.3. Chế biến tiền mRNA
- Gắn chóp
Thêm đuôi poly-A
Một đoạn ngắn của mRNA bị cắt và các
adenin được nối vào thành đuôi polyadenin. Đuôi
poly A nhận biết nơi gắn vào nhờ đoạn trình tự
5`- AAUAAA - 3`, đuôi poly A sẽ gắn vào và
phía sau là vùng giàu GU.
Cắt - nối: được thực hiện nhờ các phức hợp
ribonucleoprotein (snRNP) của nhân tế bào tạo cấu
trúc không gian thuận tiện cho các đầu exon gần nhau
Đầu tiên, nhóm 2`-hydroxyl của nucleotide A tấn
công vào đầu 5`-G tạo thành dây thòng lọng. Sau đó
tách nucleotide G ở đầu AG -3`, 2 đoạn exon nối gần
với nhau.
Quá trình cắt nối diễn ra nhờ sự xúc tác của U1, U2, U4, U5 và U6 của snRNPs: U1 gắn vào đầu 5` ở vị trí GU, U2 gắn vào nu A ở đầu 3` trước AG các U4, U5 và U6 sau đó cũng gắn vào. Đoạn intron thắt lại thành vòng thòng lọng và đứt ra, đoạn exon ở 2 đầu được gần với nhau
IV. PHIÊN MÃ NGƯỢC
- Là quá trình tổng hợp DNA từ RNA ở một số virus ký sinh tế bào Eukaryotae: khi bị nhiễm virus, chuỗi đơn RNA của virus và enzyme phiên mã ngược xâm nhập vào tế bào chủ. Enzyme này xúc tác sự tổng hợp chuỗi DNA bổ sung với RNA của virus tạo phân tử lai RNA-DNA và làm thoái hóa RNA thay vào DNA tạo chuỗi xoắn kép DNA. Chuỗi xoắn kép DNA mới xâm nhập vào bộ gen của tế bào chủ gen của virus trở nên hoạt hoá và virus được nhân lên.