RNA och den genetiska koden

Transkript

1 RNA och den genetiska koden Table of Contents Struktur... 1 DNA och RNA... 2 Puriner och Pyrimidiner... 2 Watson-Crick baspar... 2 RNA som molekyl... 2 Primär struktur... 2 Sekundära strukturer... 2 Typer av RNA... 2 rrna... 3 trna... 3 mrna... 3 RNA syntes... 3 Typer av RNA polymeraser... 3 Posttranskriptionella modifieringar av mrna Capping polyadenylering... 4 Splicing... 4 Alternativ splicing... 5 Modifieringar rrna... 5 Modifieringar av trna... 5 Translationsram... 6 Wobbling... 6 Struktur Sockerryggraden är bundet genom phosphodiesterbindningar. Det binder samman pentosringar som i sin tur ar bundna till nukleotider På 5 änden finner man alltid en fosfatgrupp (PO 4- ) och på 3 änden finner man alltid en OH-grupp.

2 DNA och RNA Rent strukturellt så består DNA av en dubbelhelixkonformation medan RNA bara består av enkelsträngar helix. PÅ kol två har DNA en H sidokedja medan RNA har en OH sidokedja. Detta leder till att RNA är mycket mer reaktivt. I basisk miljö kan OH gruppen kan attackera phosphodiestebindningen och på sätt klyva RNA molekylen i två bitar vilket ger monofosfatderivat Puriner och Pyrimidiner Puriner består av två kolringar och är A, Adenine och G, Guanine Pyrimidiner består av en kolring och utgör C för Cytosine, T för Thymin och U för Uracil Uracil är komplementärt till A och byter ut T när mrna translateras. Anledningen till varför DNAt ursprungligen består av en Thymin är för att C kan muteras till U. Om vi då redan hade haft U molekyler istället för T så skulle man inte kunna särskilja på en mutation, dvs C som hade omvandlats till U, och den U-molekylen som inte är en mutaton. Watson-Crick baspar Ett så kallat Watson-Crickbaspar är de basparen vi är bekanta med. Dvs A < > T och C < ---- > G. Ett icke Watson-Crickbaspar bildas posttranskriptionellt och med det menar man att A < ---- > U och C <-- --> G RNA som molekyl Primär struktur mrna bildas under transkriptionen och intar normalt sett EN högervriden helix. De starkaste bindningarna i en RNA molekyl är Purin-Purinbindningarna. Sekundära strukturer Inbuktningar Interna looper Hairpin strukturer som bildar alfa dubbelhelixar (A typ) Typer av RNA mrna som överför genetisk information från DNAt i transkriptionen (Bildas från RNA polymeras) trna som avläser kodon och tar emot rätt aminosyrasekvens rrna som utgör ribosomet. Sedan finns speciella RNAs - snrna - snorna - mirna

3 rrna Utgör ribosomens small unit och big unit. En eukaryot ribosom är mycket komplexare än en bakteriell och innehåller fler proteinerenheter. Det finns även mitokondriella ribosomer som är mindre och enklare än de bakteriella ribosomerna. trna mrna Varje aminosyra har minst en egen specifik trna. Bakteriella och cytosoliska (i eukoaryoter) är större än mitkondriella rrna. Den sekundära strukturen utgör ett klöverblad medan den tertiära utgör en L-form. I klöverbladsstrukturen har alla trna har en gemensam amino acid arm bestående av A-C- C. Sedan klassas ett trna enligt dess tre armar. D-armen innehåller en D-residu, tvärsöver har vi T-Psy-C armen innehållande en pseudouridine, cytosin och thymin. Sist men inte minst har vi antikodon armen innehållande tre extra nukleotider. Är produkten av RNA polymeras II transkriptionen utifrån DNA templatet. RNA syntes Sker utifrån ett DNA templat med hjälp av RNA polymeras (saknar proofreading aktivitet). På samma sätt som transkriptionen av proteiner sker transkriptionen i 5 3 riktningen. Behövs EJ RNA primers!!!!!! För att RNA syntesen ska ske (dvs transkription från DNA templat med hjälp av RNA Polymeras II) behövs genpromotorsekvensen som startar och fångar in RNA polymeras II. En typisk sådäan är TATA boxen (för RNA polymeras II) Typer av RNA polymeraser RNA polymeras I finns i nucleolus transkriberar 18S, 5.8S och 28.rRNA. Den promoteras av UPE (Upstream promoter element) och rinr en initeringssekvens. RNA polymeras II finns i nucleoplasman och transkriberar mrna och snrna. Den promoteras av TATA boxen, Inr och DPE (Downstream promoter element) RNA polymeras III finns också nucleoplasman och transkriberar trna och 5S RNA. För att transkibera för rrna promoteras den av ett A-block C-blockkomplex medan när den ska transkribera för trna promoteras den av A-block B-blockkomplex. Posttranskriptionella modifieringar av mrna 5 - Capping Capping sker på 5 änden. Proccessen kallas för methylering av en methyl 7-guanosinekedja. 1) Phosphohydrolas tar bort en fosfatgrupp (det finns tre stycken från början) 2) Guanylyltransferas sätter på en Guaninen på mrnakedjan 3) Gunanine-7-methyltransferas adderar en methylgrupp till guaninet. Alla dessa enzymer finns på CTD-kedjan på RNA polymeras II, ett slags förråd med enzymer som polymeraset bär med sig

4 Syftet med capping är att förhindra nedbrytning av den annars så reaktiva 5 änden. Den stabiliserar mrnat och skyddar den från fosfataser och nukleaser i cytosolen. 3 polyadenylering Är ATP drivande En bit av 3 änden kapas bort och en ren kedja av adenosiner adderas. Poly-A svansen skyddar mrna från nedbrytning och effektiviserar translationen 1) Den utförs av ett enzymkomplex som känner igen 5 änden på mrna sekvensen. Det är en sekvens som är väldigt konserverad och säger att det är dags att avsluta transkriptionen. Den sekvensen heter AAUAAA 2) Enzymkomplex från CTD känner igen stopsekvensen och klyver ca baser in på mrnat. 3) Därefter kan polyadenylats polymeras addera Adenosiner. I vissa fall kan kan mrna lagras utan en poly A svans. mrnat kommer inte translateras utan en Poly A svans. När det blir dags kan polyadenylat polymeraset addera poly A svansen och på så sätt Vid mutationer när polyadenylat polymeras inte fungerar ordentligt har man sett att transkriptionen fortgår men att den är väldigt ineffektiv. Splicing Katalyseras inte av enzymer, det katalyseras av RNA som kallas för ribozymer. Dvs det är de specialierade formerna rrna snrnps som utför detta. Dessa är uridinrika. U1 associeras med specifika protein och bildar på så sätt snrps En medianexon är 123 baspar, i motsatse är en mediaintron 1230 intron. 1) mrna sekvensen har en GU sekvens, en A och en AG sekvens 2) U1 och U2 vill sätta sig på kedjan men det krävs ATP för detta. ATP hydrolyseras. U1 sätter sig på GU sekvensen och U2 sätter sig på A-sekvensen. 3) Nu vill U4/U6 + U5-komplexet binda in. Detta kräver också ATP och därför hydrolyseras ATP. När detta komplex binder in så formas en inaktiv spliceosome, en semicirkel att bildas. 4) ATP hydrolyseras för att ta bort U1 och U4. Kom ihåg att U4/U6 är bundna till varandra så man får bara halva kakan kvar. Nu är U6, U5 och U2 kvar och man har en aktiv spliceosom. 5) Första transesterifisering. U5 klipper bort UG sekvensen och klistrar fast den vid A kedjan. Denna formation kallas för lariat formation 6) Andra transesterifisering. U5, U6 och U2 klipper bort GU sekvensen. 7) Exonen klistras ihop. På så vis har man fått bort en intron. Spliceosomer Består av två huvudkomponenter: 1) snrna + proteiner = snrnps U1 Dominerar i mängden U2 Utgör katalytiskt säte/splitsningssäte U4 Maskerar U6 tills splitsningssätet är färdigt. U5 Alignar exoner

5 U6 Utgör katalytiskt säte/splitsningssäte 2) Splitsningsfaktorer som RNA helikas, RNA bindande proteiner. Dvs proteiner som inte är bundna till spliceosomer. Alternativ splicing Tack vare att vi har introner så kan mrnat splitsas på flera olika sätt!! Det betyder att en gen kan splitsas på olika sätt och ge upphov till flera olika protein!! Det är introner som gör människorna komplexa! Reglering av alternativ splicing Olika premrna motiv (ciselement) och proteiner (transelement) gör att spliceosomer binder till olika ställen och splitsar således mrna på olika sätt. Dessa sekvenser kan sitta på både introner och exoner. ESE. Exon splicing enhancer förstärker och aktiverar splitsning ESS. Exon splicing supressor gör motsatsen. ISE. Intron splicing enhancer ISS. Intron splicing Supressor SR proteiner. De har en RNA recognition domän och en Ser och Arg domän. SR domäner binder till spliceosomer och aktiver splitsningen. Dessa SR proteiner binder på enhancers som vi pratade innan. På aktivatorerna. Det blir alltså ESE och ISE hnrnp Biner också till mrna. Saknar dock dock SR domän. Dessa inhiberar splitsning. Det finns en balans mellan SR proteiner och hnrnp som bestämmer vilka splitsningsvarianter som sker. Modifieringar rrna 40S och 60S ribosomer härstammar från en 90S preribosom som bildas i nukleolen. De måste också preribosomalt modifieras. Det finns enzymer som modifierar baser. Metylering av G och omvandling av uridine till pseudouridin snornp: guidar basmodifieringar och klyvningar. De binder komplementärt till ställen som ska modifieras och tar dit enzymer som modifierar baser. Ribonukleaser Ribosomala proteiner. Modifieringar av trna 1) Har också ett primärt transkript. Sedan kapas 5 änden med hjälp av enzym som kallas Rnase P. Är både ett protein och RNA. Det är RNA som utgör och är nödvändigt för den katalytiska aktiviteten. 2) Sen sker modifiering av baser. Om 3 änden är förstörd av nån anledning så sätts CCA (det vi pratade om innan som alla trna har) sekvensen på med hälp av enzymet nukleotidyltransferas. 3) Därefter splitsas transkriptet med hjälp av endonukleaser, 4) Fosfodiesteras och fosfokinas reparerar ändarna genom att sätta på fosfater 5) Till sist ligeras ändarna med hjälp av RNA ligas.

6 Translationsram Det aktiva sätet i en ribosom består bara av RNA (ribozymer). Dvs translationen sker också av ribozymer.teoretiskt sätt finns det alltid tre läsramar, men i praktiken finns bara en läsram. Varje mrna har en startsekvens som kodar för Methionin och tre olika stopsekvenser. Den första basen i kodonet binder alltid till tredje basen i anti kodonet. Andra basen i kodonet binder till andra basen i antikodonet och tredje basen i kodonet binder till första basen i antikodonet. Wobbling Wobbling innebär att att den tredje basen på kodonet inte binder lika starkt. Alla aminosyror som kodar för samma aminosyra har bara ett byte på tredje basen. Detta är pga wobbling. Inositat möjliggör flera olika bindningar. Inositat kan känna igen A, C och U.