Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Oversikt RNA polymerase I –proteinfaktorer og promoter/gen-organisering RNA polymerase III –proteinfaktorer og promoter/gen-organisering RNA polymerase.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Oversikt RNA polymerase I –proteinfaktorer og promoter/gen-organisering RNA polymerase III –proteinfaktorer og promoter/gen-organisering RNA polymerase."— Utskrift av presentasjonen:

1 Oversikt RNA polymerase I –proteinfaktorer og promoter/gen-organisering RNA polymerase III –proteinfaktorer og promoter/gen-organisering RNA polymerase II –proteinfaktorer og promoter/gen-organisering Kromatin som medspiller 80% av total RNA syntese fra disse ”Oddpols”

2 RNA polymerase I (RNAPI)

3 Klasse I gener (rRNA) transkribert av RNA polymerase I (RNAPI) RNAPI syntetiserer kun en type RNA: ribosomalt RNA –En transkripsjonsenhet (7.5 kB) Multiple tandem-gener for å øke rRNA- produksjonen – genkopier avhengig av art

4 Nucleoli RNAPI lokalisert til nucleoli ( ribosom-fabrikker )

5 Klasse I gener (rRNA): promoter-organisering Repeterte gener med promotere imellom –Intergenisk spacer (IGS) med terminator+promoter CoreUPE Terminator elementer Enhancere

6 Klasse I gener (rRNA): Hjelpefaktorer involvert Repeterte gener med promotere imellom –Intergenisk spacer (IGS) med terminator+promoter CoreUPE Terminator elementer Enhancere SL1 TTF-1 UBF RNAPI

7 RNA polymerase III (RNAPIII)

8 Klasse III-gener transkribert av RNA polymerase III RNAPIII syntetiserer et fåtall ulike RNA som er små, stabile og ikke-translaterte –tRNA, 5S rRNA, 7SL RNA, U6 snRNA ++

9 Promotere - tre typer AB ACI Typer promotere –Type I: som i 5S rRNA genet, A-I-C blokker –Type II: som i tRNA genene, A+B blokker –Type III: atypiske uten intrageniske elementer

10 Klasse III gener transkribert av RNA polymerase III Promotere med intrageniske elementer –Mutasjoner endrer både promoter og produkt –Polymerasen må lese igjennom aktiverende transkripsjonskomplekser A-blokk B-blokk

11 Klasse III gener: hjelpefaktorer som deltar Type II promotere - mest klassiske Sekvens: TFIIIC - TFIIIB/TBP - RNAPIII AB TFIIIC TFIIIB TBP RNAPIII

12 Klasse III gener: hjelpefaktorer som deltar AC TFIIIC TFIIIB TBP RNAPIII I TFIIIA Type I promotere –en type gen, en spesial faktor TFIIIA Sekvens: TFIIIA - TFIIIC - TFIIIB/TBP - RNAPIII

13 RNA polymerase II (RNAPII)

14 Understanding transcription - Increasing complexity 70ties 80ties 90tiesToday Lemon and Tjian 2000 Genes Dev. 14:

15 Klasse II-gener transkribert av RNA polymerase II TATA EnhancerPromoter TFIID TBP Transcription factors Nucleosomal template - chromatin modifying activities TF RNAPII Mediator GTFs DBD TAD RD Chromatin Signal

16 Språket: cis-elementene

17 cis-elementenes funksjon = Templater for kompleksdannelse The function of cis-elements is being templates for the assembly of multiprotein complexes

18 Promoter- organisering core promoter oppstrøms regulatoriske element Enhancere Boundary elements LCR - locus control regions

19 Klasse II gener transkribert av RNA polymerase II Subklasser av RNAPII-promotere –mRNA-kodende TATA+ INR+ både TATA og INR uten TATA, uten INR –snRNA-kodende

20 Noen typer cis-elementer UPE - Upstream promoter elementer –Binder konstitutivt uttrykte faktorer som finnes i alle celler –Lokalisert nær TATA/INR (innen ca. 200 bp) –Eksempler CCAAT boks - binder ulike TFs (CTF/NF-I, CBFINF-Y) GC-rike bokser - binder Sp1 Regulatoriske elementer –1. Responsive elementer eks.: CRE, HSE, GRE - medierer respons overfor cAMP, heat shock, glucocorticoider –2. Celletypespesifikke elementer Lokalisert innblandet med UPE

21 Enhancere Distale elementer - Enhancere –Øker kraftig aktiviteten av en promoter –virker over lang avstand, uavh. av orientering, upstream/downstream Drosophila wing margin enhancer: 85 kb upstream TSS Immunoglobulin H  enhancer: i 2. Intron T-cell receptor  -chain enhancer: 69 kb downstream –samme cis-elementer som proksimalt –multiple cis-elementer innen et lite område (50 bp kb) –cis-elementer for mange ulike faktorer –responsive/vevsspesifikke avhengig av sammensetning

22 Klasse II gener transkribert av RNA polymerase II TATA TFIID TBP TF RNAPII Mediator GTFs Chromatin Signal

23 RNA polymerase II Core med aktivt sete –RPB1 (  ´-like)binder DNA –RPB2 (  -like) binder NTP –RPB3 (  -like) assembly factor Felles subenheter –RPB5, 6 og 8 felles for RNAPI-III Til forskjell fra prokaryot RNAP, er RNAPII ikke i stand til spesifikk promoter-gjenkjenning   ´´   DNA-bindende NTP-binding Prokaryot Eukaryot

24 CTD - ”C-terminal domain” Hale på største subenhet: (YSPTSPS)n –n = 26 i gjær, 52 human pol.II –hydrofil eksponert hale Unik for RNAPII Essensiell funksjon in vivo –  >50% letalt

25 CTD- funksjon Fosforylering: (YSPTSPS)n –Reversibel fosforylering på både Ser og Tyr Fosforylering endres gjennom transkripsjonssyklus –Fosforylering skjer etter PIC assembly –defosforylering av fri pol eller ved terminering

26 Fosforylerings-syklus

27 CTD funksjon Initiering –Rolle i “rekruttering” av RNAPII til promoter bare ufosforylert pol deltar i PIC-assembly Promoter clearance –RNAPII går over i hyperfosforylert elongeringsmodus –CTD fosforylering bryter interaksjoner og RNAPII frikobles fra PIC Elongering –Samtidig: CTD fosforylering danner nye interaksjoner med elongeringsfaktorer –En rekke nye CTD-bindende proteiner identifisert siste år med funksjoner i splicing og terminering –Tett kobling: transkripsjon - pre-mRNA prosessering

28 CTD binder også en rekke faktorer Mediator RNA processering –RNAPII = ”mRNA factory” som utfører koblet transkripsjon, capping, splicing og prosessering av 3´-ende Holoenzym = Mediator + core RNAPII

29 Klasse II gener transkribert av RNA polymerase II TATA TFIID TBP TF RNAPII Mediator GTFs Chromatin Signal

30 GTFs - generelle transkripsjonsfaktorer Hjelpefaktorer som dirigerer RNAPII til promoter Trinnvis oppbygging Dannelse av PIC - pre- initiation complex

31

32 1. Trinn: TATA bindes av TBP DNA protein TBP binder TATA - sekvensgjenkjenning –minor groove kontakt TBP binder også en rekke andre polypeptider –aktivatorer –TAFs (kalles da TFIID = TBP + TAFs) –GTFs (TFIIB, TFIIA) TBP = universell TF involvert i alle 3 tr.systemene –TBP i SL1, TFIID, TFIIIB

33 TBP = sadel (med TATA som hest) 3D: Sadel-struktur –Konkav innerside binder DNA i minor groove via 10- stranded antiparallelt  -sheet –Konveks overside binder prot via 4  -helikser –stigbøyler (“stirrup”) på hver ende

34 TBP bøyer DNA (stakkars hest) DNA Ikke slik, …….men slik

35 RNA polymerasen gjenkjenner en GTF-bundet promoter TFIIA TBP TFIIB Dette protein-promoter komplekset er det som gjenkjennes av RNAPII

36 PIC ”modnes” etter RNAPII- binding TFIIH: multisubenhet med CTD-kinase + helikase for smelting

37 Klasse II-gener transkribert av RNA polymerase II TATA TFIID TBP TF RNAPII Mediator GTFs Chromatin Signal

38 PIC-dannelse stimuleres av transkripsjonsfaktorer Dannelse av PIC styres av TFs som binder elementer oppstrøms Aktivatorer med høy sekvens-spesifisitet –Rekrutteringspunkt for assembly av komplekser

39 TAD DBD N C (Oppstrøms) Transkripsjonsfaktorer Modulær oppbygning - iallfall 2 domener: –1. DBD - DNA-bindingsdomene –2. TAD - transaktivatordomene DBD: grunnlaget for gruppering i TF- familier –Sinkfingre, kjernereseptorer, helix-loop-helix, leucin-zippere,osv. TAD ulike grupper –Tre klasser med ulike targets sure domener (GAL4, steroid receptor) glutamin-rike domener (Sp1) prolin-rike domener (CTF/NF1) –Strukturløse i fri tilstand - 3D i kontakt med target?

40 Mange ulike TFs Konstitutive TFs –Konstitutivt uttrykte faktorer som finnes i alle celler –Binder cis-elementer lokalisert nær TATA/INR –Eksempler CCAAT boks - binder ulike TFs (CTF/NF-I, CBFINF-Y) GC-rike bokser - binder Sp1 Regulatoriske TFs –1. Signal-responsive faktorer eks.: CRE, HSE, GRE - medierer respons overfor cAMP, heat shock, glucocorticoider –2. Celletypespesifikke faktorer

41 Konstitutive Sp1 binder GC-bokser Noen eksempler

42 Synergi - mange faktorer stimulerer bedre enn én alene Mange kontakter gir mer effektiv PIC assembly

43 Familier - oppdelt etter DBD struktur bHelix-Loop-Helix (Max) Zinc finger Leucine zipper (Gcn4p) p53 DBD NF  B STAT dimer

44 1.Familie Sinkfingerproteiner TFIIIA fra Xenopus var første isolerte og klonede eukaryote TF –Funksjon: aktivering av 5S RNA transkripsjon Primærstruktur TFIIIA –Bygget opp som repetisjon 9x 30 aa minidomener + 70 aa unik region C-term –Hvert minidomene konservert mønster av 2Cys+2His –Hvert minidomene strukturert rundt et koordinert sink ion

45 Sinkfingerproteiner Sink koordineres av 2 Cys + 2 His Antall fingre varierer: 2-37 Antall medlemmer uvanlig mange –S.cerevisiae genomet: 147 –C.elegans genomet 535 –Flere hundre humane Zif gener

46 3D struktur av sinkfingre Zif268 - første multi-finger struktur Hver finger et minidomene med  -struktur major groove kontakt via  -heliks i  gjenkjenning av basetripletter

47 Kjerne-reseptorer - en sinkfinger- variant To ”sinkfingre” utgjør en samlet enhet En finger kontakter DNA Dimeriserer ved binding til DNA

48 Kjernereseptorer Stor familie hvor DBD binder 2 Zn ++ via tetraedrisk mønster av Cys Konservert DBD aa Medierer transkripsjonell respons på komplekse ekstracellulære signal –klassiske steroid hormoner sekretert fra endokrine celler  via blod  målcelle  diffusjon inn  binder reseptor  aktiveres  modulerer målgener Evolusjonsmessig koblet til multicellulære organismer

49 Gal4p - enda en sinkfinger variant (6 Cys + 2 Zn)

50 Leucin-zipper - nesten glidelås aa motiv funnet i en rekke dimere TFs –Prototypiske eks.: GCN4, Fos, Jun, C/EBP, ATF, CREB –mange mulige dimer-partnere gir tallrike kombinasjoner Dimer-dannelse via parallell coiled coil av  - helikser (ZIP) –Hver 7.aa = Leu –3.5 aa pr turn (coiled coil) hver 7.aa lik posisjon –Alle Leu samme side og dimerisering via “leucine zipper”

51 Leucin-zipper - nesten glidelås Dimer via parallell coiled coil av  -helikser –Hver 7.aa = Leu –3.5 aa pr turn (coiled coil) hver 7.aa lik posisjon –Alle Leu samme side og dimerisering via “leucine zipper”

52 Kontakter DNA som en pinsett

53 HLH - helix-loop-helix - lignende variant med brutte helikser

54 Klasse II-gener transkribert av RNA polymerase II TATA TFIID TBP TF RNAPII Mediator GTFs Chromatin Signal

55 Koaktivatorer - brobyggere som også gir kromatin remodelering ”Brobyggere” Kromatin remodellering

56 En rekke koaktivatorer og korepressorer deltar

57 Klasse II-gener transkribert av RNA polymerase II TATA TFIID TBP TF RNAPII Mediator GTFs Chromatin Signal

58 Hvordan påvirker kromatin transkripsjon?.. som repressor Chromatin maintains a restrictive ground state by blocking association between Pol II basic transcription machinery and DNA while permitting many activators to bind to their target sites. TFIID TBP Activator

59 Transkripsjonsfaktorer fremmer PIC dannelse + åpning av kromatin Enzymes that covalently modify the nucleosomal histones ATP-dependent chromosomal- modifying enzyme

60 To måter å åpne kromatin på 1. Åpning av kromatin via styrt acetylering –Histon-modifisering via HAT-aktivitet 2. Åpning av kromatin via styrt nukleosommobilisering –ATP-avhengig prosess

61 Halene på histonene modifiseres som signaler til transkripsjon Acetylation Methylation Phosphorylation Ubiquitination ADP-ribosylation

62 Topologi Selv åpnet kromatin er en topologisk utfordring for RNAPII

63 Hvordan kan modifisering av histoner påvirke kromatin? Tradisjonell forklaring: Modifisering vil påvirke histonenes ladning, noe som igjen vil kunne gi en endret nukleosomstruktur og endrede egenskaper Nyere forklaring: Modifiserte aminosyrerester i histonene utgjør bindingsseter for andre proteiner som så avgjør kromatinets videre skjebne

64 Histonhalemodifikasjoner i eukromatin og heterokromatin

65 Kombinasjoner av modifikasjoner forbundet med aktivt og inaktivt kromatin

66 Synergistiske og antagonistiske modifikasjoner i halen av H3 og H4

67 Hvordan histonkoden oversettes

68 Proteolytisk modell for fjerning av stabil metylering fra histon H3

69 K9-metylering av histon H3 og HP1- protein i heterokromatin

70 Telomerer, heterokromatin og eukromatin

71 MeCP2 – et protein som bindes til metylert DNA Bindes spesifikt til metylert DNA via et metyl-CpGG- bindende domene Rekrutterer transkripsjonsrepresjonskom- plekset mSin3A/HDAC Kan ”invadere” kromatin på en metyleringsavhengig måte og forskyve histon H1 fra kromatin in vitro Mutasjoner i mSin3A kan føre til Retts syndrom, en nevrologisk sykdom som stort sett rammer jenter Symptoms: Girls with Rett Syndrome appear to develop normally until 6 to 18 months of age. They then enter a period of regression, losing speech and hand skills they had acquired. Most girls develop seizures, repetitive hand movements, irregular breathing and motor-control problems. A slowing of the rate of head growth may also become apparent. The girls can live to adulthood, but most never regain the ability to use their hands or to speak.

72 Mulige måter å aktivere inaktivt kromatin på

73 Hypotetisk samarbeid mellom metylering og histonaktivering for opprettholdelse av aktivt/inaktivt kromatin


Laste ned ppt "Oversikt RNA polymerase I –proteinfaktorer og promoter/gen-organisering RNA polymerase III –proteinfaktorer og promoter/gen-organisering RNA polymerase."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google