ARN

ARNStructura ARNTranscriereStructura ARNARN sunt produi de policondensare a ribonucleotidelorCantitatea de ARN variaz att de la o celul la alta ct i n cadrul aceleiai celule, n funcie de intensitatea procesului de biosintez a proteinelor la momentul datn funcie de rolul pe care l au n biosinteza proteinelor se clasific:ARN ribozomal ARNrARN de transport ARNtARN mesager ARNmARN de mici dimensiuni - ARNsnStructura ARNStructura primar asemntoare cu cea a ADN, cu deosebirea c pentoza este riboza iar n locul T avem U; coninutul n A de cel de U (U formeaz 2 legturi de hidrogen cu A) i de G de cel de CStructura secundar ARN este monocatenar; pe anumite poriuni, unde permite complementaritatea bazelor, se organizeaz n structuri dublu helicoidale; poriunile de baze necomplementare sunt expulzate ca bucle n afara zonelor helicoidaleStructura secundar a ARNt

Structura ARNStructura teriar ARNt adopt o structur n forma literei L; braul care leag aminoacidul i braul TYC se afl pe o latur iar anticodonul i braul DHU pe cealalt latur

ARNrMolecule flexibile, deformabile, heterogene ca mrime i form avnd zone dublu catenare ntrerupte de zone monocatenareEste cel mai stabil metabolicReprezint 80% din totalul ARNn funcie de coeficientul de sedimentare (1 S = 10-13 sec ; depinde de forma i mrimea moleculei) la procariote se ntlnesc 3 tipuri de ARNr: 23 S, 16 S i 5 S iar la eucariote 4 tipuri de ARNr: 28 S, 18 S, 5,8 S i 5 S

ARNrNucleotidele din ARNr au metilat gruparea 2-OH din riboz ceea ce le confer rezisten la antibioticeIntr n constituia ribozomilor avnd rol catalitic (ARNr 23 S reprezint centrul activ al formrii legturii peptidice)Ribozomii reprezint sediul biosintezei proteinelor i sunt complexe ribonucleoproteiceDup valoarea constantei de sedimentare, la bacterii ribozomii sunt 70 S iar la eucariote sunt 80 SRibozomiiPermit conlucrarea ARNm, ARNt i ARNr n vederea desfurrii biosintezei proteice

RibozomiiPe suprafaa fiecrui ribozom exist 3 situsuri: situsul aminoacid (A) care leag ARNt purttor al unui aminoacid, situsul peptid (P) care leag ARNt purttor al unui peptid i situsul de eliminare (E) de pe care este eliberat ARNt liberLa ARNm se leag subunitatea mic a ribozomului astfel nct locusul P s se afle n dreptul codonului ce specific aminoacidul iniiator; legarea subunitii mari la acest complex determin formarea ribozomului funcional

ARNtReprezint 15% din ARN total i conine aprox. 75 -90 nucleotideProcentul de baze complementare este mare; raportul A+G / U+C este aprox.1Are aspect de foaie de trifoi, avnd 4 zone de perechi complementare i 3 necomplementare, expulzate ca bucleMolecula de ARNt are cel mai mare coninut de baze minore: dihidrouridin (DHU), ribotimidin (T), pseudouridin (Y), etc

ARNtLa captul 3 toi ARNt maturi au secvena CCA la care se leag aminoacidul iar la captul 5 un rest guanilic.n partea opus braului aminoacid se afl braul anticodon care conine o secven de 3 nucleotide numit anticodon, care variaz cu natura ARNtBraul DHU are rol n recunoaterea i legarea aminoacil-ARNt-sintetazei, braul T Y C asigur legarea la ribozom a complexului aminoacil-ARNt (pe aceste brae se afl baze azotate minore); braul variabil cuprine 4-21 nucleotiden soluie adopt forma literei L

ARNt

ARNtFuncii:Asigur legarea aminoacizilor specifici, activai, la restul adenilic din secvena CCA i transportul lor la ribozomi; exist cel puin 20 tipuri diferite de ARNt (un aminoacid poate fi specificat de mai muli codoni)Adaptarea aminoacidului transportat n dreptul codonului de pe ARNm corespunztor, prin recunoaterea codon-anticodon (pe baza complementaritii bazelor)

ARNmMonocatenar, de lungimi variabile, sintetizat prin transcriere utiliznd una din catenele ADN ca matriInformaia depozitat n ARNm sub forma tripletelor de nucleotide numite codoni este decodificat la nivelul ribozomilorLa captul 3 se afl o secven netradus numit leader iar la captul 5 o secven, deasemeni netradus, numit trailerARNm procariot este monocistronic /monogenic (conine informaia privind sinteza unui singur polipeptid) sau policistronic /poligenic (conine informaia privind sinteza mai multor proteine implicate n aceeai cale metabolic)

ARNmLa procariote ntre gena transcris, ARNm i protein exist o relaie de coliniaritate (succesiunea de nucleotide dintr-o gen corespunde exact celei de aminoacizi din protein)ARNm eucariot este monocistronic i de cele mai multe ori ARNm transcris este cu mult mai mare dect ARNm citoplasmatic (matur)La eucariote, gena este mult mai lung dect proteina obinut; ea cuprinde secvene codificatoare, exoni (expressed regions) i secvene necodificatoare, introni (intervening sequences)ARNsnExist n nucleu, citosol i mitocondrieSe prezint sub forma mai multor specii moleculare, bogate n uridin (U1-U6)Asociate cu proteine formeaz particule ribonucleoproteice (small nuclear ribonucleoproteins), snRNP sau snurps, cu rol n excizia intronilor din transcriptele primare ale ARNm, controlul traducerii sau recunoaterea proteinelor ce urmeaz a fi exportate.TranscriereaEste procesul prin care se sintetizeaz ARN pe matri de ADNAcest proces are loc ori de cte ori este nevoie n viaa unei celule

Elementele necesare transcrierii Substraturi ATP, GTP, CTP, UTP Matria una din cele dou catene ale ADN, numit i catena necodificatoare (catena codificatoare va fi cealalt i este identic cu catena de ARN sintetizat, cu excepia nlocuirii T cu U); transcrierea este asimetric; dac pe molecula de ADN se afl mai multe gene, catenele ADN vor fi catene matri pentru unele gene i catene codificatoare pentru alteleElementele necesare transcrieriiEnzime ARN polimeraze-ADN dependente Nu necesit prezena primerului pentru c pot iniia cateneAu aciune asemntoare cu a ADN polimerazelor ADN dependenteSintetizeaz catene cu direcia 53 (ca i ADN polimerazele)Nu au activitate de corectorLa procariote exist o singur enzim pentameric a2bbs:Enzima miez a2bb - important n procesul de elongareSubunitatea s esenial pentru iniierea transcrieriiElementele necesare transcrieriiEnzime ARN polimeraze-ADN dependenteLa eucariote:ARN polimeraza mitocondrial localizat n matrixul mitocondrial, sintetizeaz toate tipurile de ARN mitocondrialARN polimeraza I n nucleoli, sintetizeaz ARNr 45 SARN polimeraza II n nucleoplasm, sintetizeaz ARNm, ARNsnARN polimeraza III n nucleoli, sintetizeaz ARNt, ARNr 5S, ARN sn

Elementele necesare transcrieriiSecvene promotor P orienteaz corect polimeraza la situsul de iniiere; punctul de start este notat +1, secvenele situate n amonte se noteaz cu iar secvenele n aval, cu +La procariote sunt situai n amonte, pe catena codificatoare; sunt foarte bine conservate n evoluieCaseta -10 = caseta Pribnow = 5 TATAAT- 3Caseta -35 = 5 TTGACA- 3Promotorii la procariote

Elementele necesare transcrieriiSecvene promotor PLa eucariote sunt diferite pentru fiecare polimeraz n parte; pentru ARN polimeraza I i II se afl n amonte iar pentru polimeraza III n aval fa de punctul start al transcrieriiCaseta TATA, asemntoare casetei Pribnow, centrat la 25-35 perechi de baze de start responsabil de acurateea iniierii transcrieriiCasetele CAAT i GC responsabile de frecvena transcrieriiFactorii de iniiere:La procariote factorul sLa eucariote 6 factori diferii

Promotorii la eucariote

Etapele transcrieriiIniierea subunitatea s orienteaz corect enzima fa de punctul de start, recunoscnd regiunea -35; se formeaz complexul nchisDeschiderea ADN pe o poriune de aprox. 10 perechi de baze i formarea, datorit subunitii s a unei bucle care se ntinde pn la punctul de iniiere a transcrierii; se formeaz complexul deschisFormarea primei legturi fosfat diesterice dintre nucleotidul +1 (ntotdeauna purinic) i nucleotidul +2Dup legarea a 10 nucleotide subunitatea s se disociaz ( se poate asocia cu alte ARN polimeraze miez i ncepe o nou rund de transcriere)

Etapele transcrieriiElongarea are loc n bucla de transcriere (12-17 perechi de baze); ADN se desface n faa buclei de transcriere i se renatureaz n spatele bucleiPe msur ce se sintetizeaz catena de ARN, are loc disocierea ei din duplexul hibrid ADN-ARN permind refacerea ADN dublu catenarViteza de elongare nu este constant, depinznd de secvenele de ADN transcriseAnimaie transcriere

Animaie transcriere

Etapele transcrieriiTerminarea la procarioteRho independent catena matri de ADN conine secvene stop = secvene palindromice bogate n perechi GC, urmate de o zon bogat n perechi AT; prin transcrierea acestei zone se formeaz o structur n ac de pr a transcriptului ARN care se termin cu o coad poli U; din cauza mprecherii mai sumare cu catena de ADN, are loc disocierea ARN din hibridul rezultat la transcriereRho dependent n cazul n care nu avem secvene stop; factorul proteic rho (r) se leag la o secven specific a ARN monocatenar si gliseaz pe el spre bucla de transcriere (proces care necesit hidroliza ATP), desprinzndu-l de catena matri i de enzim

Terminarea rho-independent

Terminarea rho-dependent

Modificarea transcriptelor primare(prelucrri post-transcriere)Eliminarea exo- i endonucleazic a unor fragmente polinucleotidiceAdugarea unor fragmente polinucleotidice la capetele 3 i 5Modificri covalente la nivelul unor resturi de nucleotidePrelucrri post-transcriereEliminarea intronilorIntronii au dimensiuni mult mai mari dect exonii; doar 5-10% din genom reprezint secvene codificatoareSe realizeaz n nucleu pentru toate tipurile de ARNEnzime specifice recunosc jonciunea intron-exon, taie intronul i leag apoi exonii rezultaiLa ARNr se face autocatalitic (molecule de ARN au activitate catalitic)Prelucrri post-transcriereEliminarea intronilorLa ARNm este realizat de un complex asemntor ribozomului, numit splicozom format din snurps i transcriptul primar ARNmLa ARNt este realizat de un complex multienzimatic care prezint activitate endonucleazic i de ligazEliminarea intronilor n ARNt

Prelucrri post-transcriereModificri suplimentareLa ARNm eucariot (ARNm procariot se nate matur)formarea captului 5 = adugarea unui rest de 7-metil guanozin (acesta protejeaz moleculele de aciunea 53 exonucleazelor i este recunoscut de ribozomi ca semnal de iniiere a sintezei proteinelor formarea unei cozi poli A de 200-300 nucleotide la captul 3- ajut la stabilizarea moleculei de ARNmPrelucrri post-transcriereModificri suplimentareLa ARNtTranscriptul primar este multimeric i este tiat de ribonucleaze, rezultnd mai muli ARNt monomericiFormarea captului 5 cu ajutorul ribonucleazei P = un ARN de cteva sute de nucleotide, avnd rol catalitic, i o protein bazic Formarea captului 3 (CCA) la procariote este relevat de ctre o enzim cu activitate exonucleazic; la eucariote este adugat Prelucrri post-transcriereModificri suplimentareLa ARNrLa eucariote - are loc clivarea unui transcriptul primar 45 S rezultnd toate ARNr mature(fr ARNt 5 S, care se obine dintr-un alt transcript)La procariote dintr-un transcript 30 S se obin prin clivare ARNr 23 S, 16 S i ARN t iar ARNr 5 S (dintr-un alt transcript)Modificri suplimentare la ARNr

Inhibitorii transcrieriiAntibioticul - actinomicina D i colorantul - acridina se intercaleaz ntre perechile de GC i distorsioneaz molecula de ADN mpiedicnd replicarea i transcriereaa-amanitina - din ciupercile otrvitoare este inhibitor al ARN polimerazeiAntibioticele din clasa rifamicinelor - inhib iniierea transcrierii la bacterii prin legarea la subunitatea b a ARN polimerazeiReglarea transcrierii la procarioteEnzime constitutive enzime la care Ks =Kd; ele catalizeaz procese fundamentale pentru existena celulei. Se gsesc n celule n cantiti relativ constante. Nu sufer fluctuaii semnificative n raport cu factorii de mediu.Enzime inductibile sunt enzimele pentru care Ks>Kd; sunt implicate n general n ci catabolice. Enzima este sintetizat numai dac exist substratul asupra cruia s acioneze. Substratul acioneaz ca inductor, accelernd sinteza enzimeiEnzime represibile sunt enzimele pentru care Ks