1 Menneskets genom

More documents

Recommendations

Info

18209 01.fm7 Page 42 Friday, March 3, 2006 12:37 PM 1 <strong>Menneskets</strong> <strong>genom</strong> i mitokondrierne (Figur 1.28). For at mRNA fra de nukleære gener kan translateres, må det transporteres ud af cellekernen hvilket sker gennem porer i kernemembranen. Før RNA forlader cellekernen undergår det nogle processeringstrin. Afhængigt af om transkriptet skal blive til mRNA eller en anden slags RNA bliver det processeret forskelligt før det forlader cellekernen. Kun det RNA som skal blive til mRNA udsættes for: 1) RNA-capping i 5'-enden og 2) polyadenylering i 3'-enden. Disse trin har betydning for mRNA-stabiliteten og er af betydning for eksporten ud af cellekernen. Endvidere fungerer modifikationerne som signaler for proteinsyntese-maskineriet sådan at når begge modifikationer er til stede, opfattes molekylet som intakt, og translationen kan begynde (se dog afsnittet nonsense-medieret RNA-nedbrydning, side 67). RNA syntetiseret i mitokondrierne forbliver i mitokondriet og indgår i translationen dér. De fleste nukleære præmRNA-molekyler må undergå endnu et processeringstrin i form af RNA-splejsning (se nærmere beskrivelse side 27). Eksempler på måder for regulation af genekspression – promotorer, enhancere og silencere Mennesket består af ca. 250 forskellige slags celler. Hos et normalt individ har de somatiske celler samme DNA-indhold, dvs. de har samme genetiske information til rådighed. Celler fra forskellige væv er imidlertid meget forskellige mht. hvilke gener de udtrykker, dvs. hvilken del af den genetiske information de udnytter. Eksempelvis indeholder et individs leukocytter og hjerneceller den samme genetiske information, men deres RNA- og protein-indhold er meget forskelligt. Man skelner mellem såkaldte husholdningsproteiner, der findes i alle celler og har betydning for cellens basale funktion, og 42 de såkaldte celle/vævs-specifikke proteiner, der kun produceres i visse celler og som har særlige og specialiserede funktioner enten i eller uden for cellen/vævet. Før RNA-syntesen kan begynde, skal der samles et transkriptionsinitieringskompleks opstrøms for genet, idet RNA-polymeraser hos mennesket ikke kan initiere transkription selvstændigt. I umiddelbar nærhed af genets kodende sekvens er der nogle korte sekvenselementer der agerer som genkendelsessignaler for transkriptionsfaktorer der binder til DNA og dermed guider og aktiverer RNA-polymerasen. Disse korte sekvenser ligger oftest opstrøms for den kodende sekvens og benævnes kollektivt promotor-regionen. Der findes bl.a. en særlig promotor, kaldet »TATA-boksen«, foran gener der koder for celle/vævsspecifikke proteiner (se Figurerne 1.15 og 1.19). Den består af sekvensen 5'-TATAAAA-3' ca. 25-30 basepar opstrøms for transkriptionsinitieringsstedet. Gener der koder for husholdningsproteiner har sædvanligvis en eller flere »GC-bokse« (sekvensen 5'-GGGCGG-3') i varierende afstand fra transkriptionsinitieringsstedet (Figur 1.19). Et andet almindeligt promotor-element er »CATboksen« (fx 5'-CCAAT-3') som sidder 75-80 bp opstrøms for transkriptionsinitieringsstedet (Figur 1.15 og 1.19) ligesom der ofte findes enhancer- og silencer-sekvenser i nogen afstand fra de enkelte gener. Det er sekvenser som binder forskellige faktorer, der regulerer ekspressionen af generne ved hhv. at øge og nedsætte transkriptionsinitieringen. Transkription og translation Ved transkriptionen bliver nukleotidsekvensen i genets ene DNA-streng kopieret til et komplementært RNA-molekyle (det primære transkript) vha. en DNA-afhængig RNA-polymerase. DNA’ets dobbelthelix åbnes, og den
18209 01.fm7 Page 43 Friday, March 3, 2006 12:37 PM DNA-streng der er orienteret i 3'→5'-retningen fungerer som template for transkriptionen. Syntesen af RNA foregår i 5'→3'-retningen. Translationen (proteinsyntesen) foregår i en læseramme hvis begyndelse defineres af startcodon, AUG, der koder for aminosyren methionin (Figur 1.15 og 1.29b). I det nysyntetiserede polypeptid vil denne methionin altså være den N-terminale aminosyre og polypeptidkædeforlængelsen er sket i retning mod den C-terminale ende. For de fleste proteiners vedkommende fraspaltes den N-terminale methionin dog umiddelbart efter syntesen. Ved translationen oversættes mRNA’ets basesekvens i grupper af 3 baser (codons), som definerer polypeptidets aminosyresekvens. Aminosyrerne føres til ribosomerne vha. transfer- RNA (tRNA) (Figur 1.29b-d). Hver aminosyre har sit eget tRNA, som i molekylet har en såkaldt anticodon, der er komplementær til den codon i mRNA som tRNA’et bindes til, mens det afleverer aminosyren. Eksempelvis kan nævnes at tRNA for glycin har 3'-CCG-5' som anticodon og baseparrer med codon 5'-GGC-3' på mRNA, se Figur 1.29b og 1.29c. Codon 1, 2, 3 og 4 i det skitserede mRNA translateres til aminosyresekvensen methionin (Met), glycin (Gly), serin (Ser) og isoleucin (Ile). Glycin og alanin følger i positionerne 5 og 6. Selve translationsprocessen kan inddeles i tre trin (Figur 1.29c): 1) Initiering, hvor der dannes et initieringskompleks bestående af mRNA, et ribosom og tRNA sv.t. codon 1; dette kræver forskellige initieringsfaktorer. 2) Elongering er det næste trin, og består af codon-genkendelse (binding af tRNA), etablering af peptid-binding og flytning af ribosomet, vha. en translokase, 3 baser frem i 3'-retningen på mRNA; dette trin kræver tilstedeværelsen af elongeringsfaktorer sådan at de successive aminosyrer påsættes det voksende polypeptid. 3) Termine- Fra DNA til protein ringen er det sidste trin, og translationen stopper når en af de tre stopcodons UAA, UGA eller UAG nås. Det dannede polypeptid forlader ribosomet, som dissocierer til dets subunits og mRNA. mRNA har en begrænset levetid i cytoplasmaet, forskelligt for de enkelte mRNA’er. Eksempelvis har β-globin-mRNA en halveringstid (t1) på omkring 10 timer, mens andre har en t1 < 30 min. Den genetiske kode Den genetiske kode udgør et sæt biologiske regler der bestemmer hvordan nukleotidsekvensen i DNA oversættes til aminosyresekvens via mRNA. Den anvendte genetiske kode er næsten universel for nukleære gener, dvs. at med enkelte undtagelser benytter alle arter samme kode for kernegenernes vedkommende. Bakterier ligeså. Koden er opbygget af kodeord (codons), der udgøres af en sekvens på 3 baser som bestemmer hvilken aminosyre der skal kobles på ved translationen. Hver codon angiver én aminosyre. Derimod kan en aminosyre godt kan have flere forskellige codons (jf. Tabel 1.6). Den genetiske kode kaldes derfor degenereret, hvilket kan eksemplificeres ved at aminosyren fenylalanin, har to codons: UUU og UUC, mens der er seks forskellige codons for aminosyren serin: UCU, UCC, UCA, UCG, AGU og AGC. Den genetiske kode blev dechifreret og beskrevet i 1966 og er angivet i sin helhed i Tabel 1.6, se også kodetabellen side 249. Der er anført 20 forskellige aminosyrer, men rent faktisk indeholder nogle få proteiner en 21. aminosyre, selenocystein (Sec), hvis tRNA genkender codonen UGA (jf Tabel 1.6). Mitokondriernes genetiske kode er lidt anderledes. Translationen af deres 13 mRNAmolekyler sker på mitokondriernes egne ribosomer, under anvendelse af det mitokondrielle 43
Page 1 and 2: 18209 01.fm7 Page 13 Friday, March
Page 29: 18209 01.fm7 Page 41 Friday, March

1 Menneskets genom

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?