Tổng hợp bản phiên mã ARN

ARN polymerase và khởi đầu phiên mã Trình tự khởi đầu phiên mã (promoter) của một gen bao gồm điểm bắt đầu phiên mã (tức là nucleotit ở đó sự tổng hợp ARN thực sự bắt đầu) và phần mở rộng thường nằm ngược dòng hàng chục nucleotit kể từ điểm bắt đầu phiên mã. Ngoài chức năng là vị trí liên kết của ARN polymerase và xác định điểm bắt đầu phiên mã, promoter còn có vai trò xác định mạch nào trong hai mạch của chuỗi xoắn kép ADN được dùng làm khuôn. Một số phần của promoter...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp bản phiên mã ARN Tổng hợp bản phiên mã ARNARN polymerase và khởi đầu phiên mãTrình tự khởi đầu phiên mã (promoter) của một gen bao gồm điểm bắt đầuphiên mã (tức là nucleotit ở đó sự tổng hợp ARN thực sự bắt đầu) và phầnmở rộng thường nằm ngược dòng hàng chục nucleotit kể từ điểm bắt đầuphiên mã. Ngoài chức năng là vị trí liên kết của ARN polymerase và xác địnhđiểm bắt đầu phiên mã, promoter còn có vai trò xác định mạch nào trong haimạch của chuỗi xoắn kép ADN được dùng làm khuôn.Một số phần của promoter có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự liên kếtcủa ARN polymerase vào mạch khuôn ADN. Ở vi khuẩn, bản thân enzymARN polymerase (thực ra là tiểu phần polypeptit của nó) có khả năng nhận ravà liên kết vào promoter. Ở sinh vật nhân thật, một nhóm gồm nhiều proteingọi là các yếu tố phiên mã điều hòa việc liên kết của ARN polymerase vàopromoter và khởi đầu phiên mã của các gen. Chỉ khi một số yếu tố phiên mãnhất định đã liên kết vào promoter, ADN polymerase mới có thể liên kết vàonó. Toàn bộ phần phức hệ gồm các yếu tố phiên mã và ARN polymerase IIđã liên kết vào promoter được gọi là phức hệ khởi đầu phiên mã. Hình saumô tả vai trò của các yếu tố phiên mã và một trình tự ADN thiết yếu thuộcpromoter được gọi là hộp TATA trong quá trình hình thành phức hệ khởi đầuphiên mã ở một promoter của sinh vật nhân thật.Sự tương tác giữa ARN polymerase II với các yếu tố phiên mã là một ví dụđiển hình về tầm quan trọng của tương tác protein - protein trong điều hòaphiên mã ở sinh vật nhân thật. Một khi enzym polymerase đã liên kết ổn địnhvới trình tự ADN tại promoter, hai mạch ADN tại đó sẽ giãn xoắn, và enzymsẽ bắt đầu sự phiên mã dựa trên mạch làm khuôn.Kéo dài mạch ARNKhi ARN polymerase di chuyển dọc mạch ADN khuôn, nó tiếp tục tháo xoắnchuỗi xoắn kép và vào mỗi thời điểm nó bộc lộ ra một đoạn dài khoảng 10 -20 bazơ ADN để các bazơ ARN có thể tiến hành bắt cặp. Enzym này lần lượtbổ sung các nucleotit vào phía đầu 3’ của phân tử ARN đang kéo dài khi nódi chuyển dọc chuỗi xoắn kép. Cùng với việc bộ máy tổng hợp ARN tiến vềphía trước, phân tử ARN mới tổng hợp sẽ tách khỏi mạch khuôn ADN, đồngthời chuỗi xoắn kép ADN hình thành trở lại. ở sinh vật nhân thật, quá trìnhphiên mã diễn ra với tốc độ khoảng 40 nucleotit mỗi giây.Sự phiên mã của mỗi gen đơn lẻ có thể được đồng thời xúc tác bởi nhiềuenzym ARN polymerase cùng lúc (có thể tưởng tượng giống như nhiều chiếcxe tải nối đuôi nhau thành một đoàn dài). Từ mỗi phân tử enzym ARNpolymerase, một mạch ARN đang kéo dài “chui” ra với chiều dài tương ứngvới khoảng cách mà enzym ARN polymerase đã trượt dọc trên mạch khuônADN kể từ điểm khởi đầu phiên mã. Sự tập hợp đồng thời của nhiều phân tửpolymerase giúp lượng mARN được phiên mã từ mỗi gen tăng lên vào cùngmột thời điểm; qua đó, tế bào có thể tổng hợp được một lượng lớn protein đặcthù vào các thời điểm khác nhau theo yêu cầu sinh trưởng của nó.Kết thúc phiên mãCơ chế kết thúc phiên mã có đặc điểm khác nhau giữa vi khuẩn và sinh vậtnhân thật. ở vi khuẩn, sự phiên mã vượt qua một trình tự (tín hiệu) kết thúcphiên mã trên mạch khuôn ADN.Trình tự kết thúc phiên mã (terminator) có mặt trên mạch ARN được tạo racó vai trò như tín hiệu kết thúc phiên mã làm tách enzym polymerase rời khỏiADN đồng thời giải phóng bản phiên mã vốn sau đó được dùng làm khuôn(mARN) để dịch mã. ở sinh vật nhân thật, ARN polymerase II phiên mã mộttrình tự trên ADN được gọi là trình tự gắn đuôi polyA; trình tự này thườngmã hóa cho một tín hiệu gắn đuôi polyA (là AAUAAA) trên phân tửtiềnưmARN. Sau đó, tại một điểm cách tín hiệu “AAUAAA” khoảng từ 10đến 35 nucleotit, các protein liên kết với mạch ARN đang kéo dài sẽ cắt rờiphân tử này khỏi ARN polymerase, đồng thời giải phóng ra phân tử tiềnmARN. Tuy vậy, sau hoạt động cắt này, enzym polymerase tiếp tục phiên mãADN khoảng vài trăm nucleotit kể từ khi phân tử tiềnưmARN được giảiphóng ra. Các nghiên cứu gần đây ở nấm men cho thấy: đoạn ARN được tạora từ việc phiên mã tiếp tục này được phân giải bởi một enzym di chuyển dọcARN. Các số liệu ủng hộ cho quan điểm là: sự phiên mã chỉ thực sự kết thúcvà enzym polymerase rời khỏi ADN khi enzym phân giải trên đây tiếp cậnđược polymerase. Đồng thời lúc này phân tử tiềnưmARN trải qua giai đoạn“chế biến” hay “hoàn thiện” để trở thành phân tử mARN hoàn thiện sẵn sàngcho dịch mã. Quá trình hoàn thiện mARN ở sinh vật nhân thật được đề cậptrong mục dưới đây. ...