Genexpression; RNA-syntes och Proteinsyntes Biovetenskap och teknik, 5p Ht-10 Annica Nordvall Bodell (Annica.Nordvall@ki.se) Läsanvisningar till kursboken ”Cellbiologi”: kap18,19 De flesta bilder i presentationen är hämtade från ”The Cell, a molecular approach”,Cooper och Hausman

Genexpression - översikt

Vad är en gen? En sekvens på DNA som ger upphov till ett protein eller en RNA molekyl I det mänskliga genomet finns ca 21 000 gener De flesta gener kodar för proteiner Andra gener kodar för funktionella RNA molekyler (tex tRNA, rRNA)

En gen är en nukleotidsekvens på en kromosom

Uppbyggnad av en eukaryot gen En eukaryot gen består av reglerande sekvenser (promotor och andra sekvenser) följt av de sekvenser som är mall för RNA syntes (exoner och introner). Intonerna kommer efter transkription spjälkas bort, och endast exonerna kommer att ge upphov till protein.

RNA-syntes = Transkription Sker i kärnan Är det första steget i genexpression Ena strängen på DNA-molekylen är mall för syntesen av RNA I de flesta fall kommer den gen-sekvens som transkriberats till RNA att i sin tur översättas till protein

Den dubbelsträngade DNA-molekylen är mall för en enkelsträngad RNA-molekyl RNA-polymeras bygger in ribonukleotider i RNA-molekylen som är komplementära med mallen (templatet) i DNA-molekylen Se också Cellbiologi fig 18.1 och18.5 http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/images/transcription/startrans.gif

Eukaryot promotorsekvens För att starta transkription måste RNA-polymeras och transkriptionsfaktorer (TF) binda till promotorsekvensen i början på en gen

Transkriptionsfaktorer (TF) binder först till promotorsekvensen Se även Cellbiologi fig. 18.3

Sedan binder RNA-polymeraset och börjar syntetisera RNA

RNA-polymeras syntetiserar ett pre-mRNA som måste processas för att bli ett moget mRNA

Processning av pre-mRNA

Capping av 5’ änden En extra nukleotid (Guanosin) kopplas på 5’ änden av pre-mRNAså fort den blir fri. Funktion: skydd, translationsinitiering och transport ut ur kärnan

Polyadenylering av 3’ änden Pre-mRNA genom klyvs vid poly A signalen, därefter kopplas ca 200 adenosin nuklotider på =poly-A svans Funktion: skydd, transport ut ur kärnan och translationsinitiering Se även Cellbiologi fig. 18.8

Splicing; intronerna klyvs bort Se även Cellbiologi fig 18.9 och 18.10

Splicingfaktorer sköter splicing

Pre-mRNA kan genomgå alternativ splicing

Proteinsyntes = Translation Sker i cytoplasman Översättning av tripletter (kodon) på mRNA till aminosyror Sker med hjälp av tRNA och ribosomer och ett antal proteiner (initerings- och elongeringsfaktorer)

Genetiska koden; En triplett (kodon) på mRNA molekylen motsvarar en aminosyra Se även Cellbiologi tab. 19.1

tRNA transporterar aminosyror till rätt kodon på mRNA tRNA kopplas till sin rätta aminosyra mha enzymet aminoacyl-tRNA-syntetas. Därefter transporterar tRNA sin aminosyra till rätt plats genom att antikodon på tRNA basparar med ett komplementärt kodon på mRNA Se även Cellbiologi fig 19.1, 19.2, 19.4

Ribosomen håller ihop translationskomplexet och katalyserar peptidbindningar mellan aminosyrorna Se även Cellbiologi fig 19.5

Translationen delas upp i initiering, elongering och terminering Se även Cellbiologi fig 19.6

Initiering av translation Vid initieringen binder de inblandade komponenterna till rätt plats. Detta kräver ett antal initieringsfaktorer och leder slutligen till att ribosomens båda subenheter och första tRNA med aminosyran metionin har bundit till mRNA. Se även Cellbiolog fig 19.7

Elongering av translation Vid elongering fogas nya aminosyror till en växande polypeptidkedja mha peptidbindningar Se även Cellbiologi 19.8

Terminering av translation Vid terminering binder en release faktor in till stopp-kodon. Detta leder till att proteinet och de övriga komponenterna blir fria

Genexpression - översikt