Zhrnutie na Prepis DNA: Mechanizmy a regulácia

## Úvod Transkripcia eukaryotických génov je proces, pri ktorom sa informácia uložená v DNA prepisuje do RNA v jadre bunky. Hoci základné princípy sú podobné ako u prokaryotov, eukaryotická transkripcia je zložitejšia kvôli viacnásobným RNA polymerázam, mnohým regulačným prvkom a komplexnej kontrole aktivity génov. > Definícia: Transkripcia eukaryotov je syntéza RNA z DNA pomocou špecifických RNA polymeráz a transkripčných faktorov v jadre eukaryotickej bunky. ## Prehľad RNA polymeráz u eukaryotov - **RNA polymeráza I**: prepisuje prekurzor rRNA (45S), z ktorého vznikajú 18S, 28S a 5,8S rRNA. Lokalizovaná v nukleole. - **RNA polymeráza II**: prepisuje gény kódujúce proteíny (mRNA) a niektoré malé nukleárne RNA (snRNA). - **RNA polymeráza III**: prepisuje tRNA, 5S rRNA a niektoré malé RNA. | Polymeráza | Produkty | Lokalizácia | Poznámka | |---|---|---:|---| | RNA pol I | 18S, 28S, 5,8S rRNA (z 45S prekurzora) | Nukleolus | Intenzívna konštitutívna aktivita | | RNA pol II | mRNA, niektoré snRNA | Jadrový matriks | Najkomplexnejšia regulácia | | RNA pol III | tRNA, 5S rRNA, malé RNA | Jadro | Promótory často v rámci génu | Fun fact: Mitochondrie a chloroplasty majú vlastné RNA polymerázy, ktoré sú bližšie k bakteriálnym enzýmom a nie sú súčasťou jadrových RNA polymeráz. ## Všeobecné a špecifické transkripčné faktory - **Všeobecné transkripčné faktory (GTF)**: nevyhnutné pre transkripciu všetkých génov danej RNA polymerázou (napr. TFI, TFII, TFIII s písmenami podľa príslušnej polymerázy). Umožňujú zostavenie iniciačného komplexu. - **Špecifické transkripčné faktory**: regulujú transkripciu konkrétnych génov podľa buniek, signálov alebo vývojových stavov; viažu sa na promótory, enhancery a silencery. > Definícia: Všeobecné transkripčné faktory sú proteíny potrebné pre iniciačný komplex RNA polymerázy; špecifické transkripčné faktory modulujú expresiu vybraných génov. ## Transkripcia rRNA a tRNA 1. rRNA gény sú vo viacerých kópiách; u vyšších eukaryotov tvoria tandemové zhluky (u človeka na chromozómoch 13, 14, 15, 21, 22). 2. **RNA pol I** syntetizuje 45S prekurzor, ktorý sa spracuje na 18S a 28S rRNA. 3. Syntéza rRNA prebieha v nukleole, kde prebieha aj jej posttranskripčné spracovanie. 4. **RNA pol III** transkribuje 5S rRNA a tRNA; promótory týchto génov sú často integrované do ich kódujúcej sekvencie. 5. Transkripcia týchto génov vyžaduje špecifické faktory, napr. TFIIIA alebo TFIIIC. Praktický príklad: rRNA gény potrebné na syntézu ribozómov sú vysoko exprimované v rýchlo deliaciách sa bunkách, pretože tieto bunky potrebujú veľa ribozómov na produkciu proteínov. ## Promótor a iniciačný komplex pre RNA polymerázu II ### Hlavné časti promótora - **Iniciátorový box (Inr)**: miesto začiatku transkripcie; prvá transkribovaná báza je často adenín. - **TATA box**: približne 25 bp upstream od miesta začiatku; bohatý na A/T a rozpoznávaný TATA-binding proteínom (TBP). - **Upstreamové elementy**: rôzne regulatorické sekvencie ovplyvňujúce úroveň transkripcie. > Definícia: TBP (TATA-binding protein) je podjednotka väčších komplexov, ktorá viaže TATA box a slúži ako „kotva“ pre zostavenie iniciačného komplexu. ### Zostavenie iniciačného komplexu 1. TBP vo forme súčasti komplexu **TFIID** sa viaže na TATA box. 2. K TFIID sa pridávajú ďalšie faktory: **TFIIA**, **TFIIB**. 3. Komplex **TFIIF** privedie RNA polymerázu II a viaže sa s TFIIB. 4. Kompletný, ale inaktívny iniciačný komplex sa aktivuje pridaním **TFIIH**. 5. **TFIIH** vykazuje helikázovú aktivitu (otvorenie DNA) a kinázovú aktivitu: fosforyláciou C-koncovej domény (CTD) RNA pol II aktivuje prechod do elongácie. Matematicko-latexová pripomienka: Nie sú potrebné zložité vzorce pre tento text; pri prípadných chemických alebo fyzikálnych číslech používajte LaTeX. Did you know that fosforylácia serínových zvyškov v C-koncovej doméne RNA polymerázy II spôsobí uvoľnenie polymerázy z iniciačného komplexu a prechod do elongácie? ## Regulácia nad bazálnou transkripciou - Bazá