Phiên mã dở (Attenuation)

Phiên mã dở (Attenuation)Kiểu điều hòa thứ hai được phát hiện ở operon tryptophan được gọi là attenuation. Nó dùng sử dịch mã để điều khiển sự phiên mã. Khi có mặt tryptophan nội bào, ngay cả với nồng độ thấp, sự dịch mã một phần vùng leader của mRNA ngay khi vừa được tổng hợp, kết quả làm dừng sự phiên mã trước khi gene cấu trúc đầu tiên của operon được sao chép. Attenuation là kết quả sự tương tác giữa các trình tự DNA trong vùng leader của bản phiên mã trp. Ở tế bào kiểu dại,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phiên mã dở (Attenuation)Phiên mã dở (Attenuation)Kiểu điều hòa thứ hai được phát hiện ở operon tryptophan được gọi làattenuation. Nó dùng sử dịch mã để điều khiển sự phiên mã. Khi cómặt tryptophan nội bào, ngay cả với nồng độ thấp, sự dịch mã một phần vùngleader của mRNA ngay khi vừa được tổng hợp, kết quả làm dừng sự phiênmã trước khi gene cấu trúc đầu tiên của operon được sao chép.Attenuation là kết quả sự tương tác giữa các trình tự DNA trong vùng leadercủa bản phiên mã trp. Ở tế bào kiểu dại, sự phiên mã operon trpthường được bắt đầu. Tuy nhiên khi có mắt một lượng nhỏ tryptophan, hầuhết phân tử mRNA kết thúc ở vùng 28 base đặc biệt ở trong trình tự leader.Kết quả của sự kết thúc sớm này tạo phân tử mRNA chứa 140 nucleotidechấm dứt một đoạn ngắn của các gene mã hóa cho các enzyme trp. Vùng 28base xảy ra sự kết thúc được gọi attenuator. Trình tự base của vùngnày thường có các tính chất điểm kết thúc, gồm dạng đoạn và vòng (stem-loop) trên mRNA theo sau là trình tự của 8 uridine.Trình tự leader có các đặc điểm:- Một vùng có codon AUG và phía sau là codon kết thúc UGA, mã hóa chomột polypeptide chứa 14 amino acid được gọi là leader polypeptide.- Hai codon tryptophan ở vị trí 10 và 11 trên mRNA của leaderpolypeptide. Trình tự lặp lại ngắn này có ý nghĩa trọng điều hòa.- Bốn đoạn của RNA leader là vùng 1, 2, 3 và 4 tạo thành do khả năng kếtcặp của các base với nhau. Các base ở vùng 1 kết cặp với vùng 2, vùng 3 kếtcặp với vùng 4A. Sơ đồ phiên mã của leader trpB. Chi tiết cấu trúc của 2 codon trp ở vòng 1-2Khi sự kết cặp xảy ra ở dạng này, sự phiên mã kết thúc ở đoạn đi qua uridinephía trước nucleotide 140. Kiểu kết cặp này xảy ra ở mRNA leader được tinhsạch.- Một kiểu kết cặp biến đổi có thể xảy ra, trong đó các base vùng 2 kết cặpvới vùng 3 nhờ các cặp base ở 2 vùng này gần như bổ sung nhau. Qua môhình kết cặp base biến đổi này (3-4 hoặc 2-3), sự tổ chức trình tự mRNAcó thể điều hòa phiên mã qua dịch mã của leader polypeptide (Hình11.7). Khi vùng leader được phiên mã, sự dịch mã leader polypeptid cũng bắtđầu. Vì có 2 codon trptophan trong trình tự mã hóa, nên sự dịch mã nhạy cảmvới số lượng tRNAtrp đưa vào.Nếu môi trường cung cấp đầy đủ tryptophan, ribosome trượt qua codontryptophan và đi vào vùng 2 (Hình 11.7B). Sự có mặt của ribosome loại bỏkhả năng kết cặp của vùng khoảng 10 base ở mỗi phía của codon đang dịchmã. Sự có mặt của ribosome ở vùng 2 ngăn cản nó kết cặp với vùng3. Trong trường hợp này vùng 3 kết cặp với vùng 4, tạo ra điểm kết thúcphiên mã. Sự phiên mã kết thúc khi qua các uridine nằm phía sau vùng 4.Phiên mã dở (attenuation) của operon trp ở E. coliA. Ở mRNA tự do có sự kết cặp base giữa 1-2 và 3-4B. Ở nồng độ cao của tryptophan, ribosome tiến đến vùng 2 và sự kết cặp 3-4làm kết thúc phiên mãC. Ở nồng độ tryptophan thấp, ribosome ở vùng codon trp cho phép kết cặp2-3 và phiên mã không bị kết thúc sau khi qua vùng 4Khi số lượng tRNAtrp không đủ, sự dịch mã leader polypeptide bị dừng lạiđột ngột ở các codon tryptophan. Sự dùng lại này ngăn cản ribosome tiến vàovùng 2, vì vậy vùng 2 được tự do sẽ kết cặp với vùng 3 làm cản trở sự hìnhthành cấu trúc kết thúc. Vì vậy phân tử trpmRNA hoàn chỉnh được tạo thành,chứa cả trình tự mã hóa cho gene cấu trúc.Tóm lại, attenuation là cơ chế điều hòa tinh tế trên cơ sở điều hòa âm tính:Khi tRNAtrp đến đủ cung cấp cho sự dịch mã leader polypeptide, sựphiên mã bị dừng, các trp enzyme không được tổng hợp. Khi nồng độtRNAtrp quá thấp, sự phiên mã xảy ra cho đến hết, các trpenzyme được tạonên.Nhiều operon chịu trách nhiệm tổng hợp các amino acid khác (nhưoperon leucine, isoleucine, phenylalanine, histidine) cũng được điều hòanhờ attenuator với chức năng tạo ra vùng kết cặp biến đổi ở bản phiên mã. Ởoperon histidine vùng mã hóa của leader polypeptide chứa 7 codon histidinekế nhau. Ở operon phenylalanine vùng mã hóa cho leader polypeptide chứa 7codon phenylalanin chia 3 nhóm.Điều hòa kiểu attenuation không thể xảy ra ở eukaryote vì ở eukaryote sựphiên mã và dịch mã không xảy ra đồng thời. Sự phiên mã xảy ra trong nhân,còn sự dịch mã xảy ra ở tế bào chất.Điều hòa ở operon lacvà operon trplà ví dụ về một trong số các cơ chế quantrọng điều hòa hoạt động gene ở mức phiên mã của prokaryote. ...