Rakubioloogia 2 (0)

1. DNA replikatsioon
* DNA replikatsioonikahvli struktuur
Replikatsioonikahvel on Y-kujuline aktiivne struktuur, mis moodustub sünteesilookuse juures, kus 2- ahelaline DNA läheb üle 1-ahelaliseks. See tekib rakutuumas DNA replikatsiooni ajal. Selle loovad helikaasid, mis lõhuvad kahte DNA ahelat koos hoidvaid vesiniksidemeid. Selle tulemusena tekib kaks üksikahelat, mis moodustavadki kahvli harud. Need üheahelalised harud on aluseks juhtiva ja mahajääva ahela tekkele.
* Imetaja DNA replikatsiooni kahvel (vt ka seminari materjali) 3`
Klaambri laadur
Keerab ahela lahti
Topoisomeraas I
3`
liudklamber
3`
5`
5`
5`
liugklamber
Inimese rakutuumas sünteesitakse juhtiv ja mahajääv ahel Pol α ja Pol δ abil ning mitokondris Pol γ abil. keerab ahela lahti.
Juhtivalt ahelalt liigub replikatsiooni kahvel 3’-5’ suunas. See võimaldab komplementaarse ahela sünteesi 5’-3’ suunas.
Mahajääval ahelal liigub replikatsioonikahvel 5’-3’ suunas, mistõttu ei saa mahajäävat ahelat replikatsioonikahvli liikumise suunas pidevalt sünteesida. Mahajääv ahel sünteesitakse katkendlikult - fragmentide kaupa.
* DNA fragmentide süntees mahajääval õlal
Mahajääv ahel on DNA kaksikheeliksi ahel, millel replikatsioonikahvel liigub 5’-3’ suunas. Selle tõttu ei saa mahajäävat ahelat replikatsioonikahvli liikumise suunas pidevalt sünteesida. Mahajääv ahel sünteesitakse fragmentide kaupa. Algsele DNA ahelale liidetakse RNA praimer ning uut ahelat sünteesitakse vastupidiselt replikatsioonikahvli liikumise suunale. Praimer eemaldatakse (prokarüootides DNA polümeraas I poolt) ning RNA molekulid asendatakse DNA molekulidega. Toimub uue RNA praimeri liitumine ning järgmise fragmendi süntees. Neid lõike nimetatakse Okazaki fragmentideks ning need liidetakse DNA ligaasi poolt, et saada terviklik DNA ahel.
Algsele DNA ahelale liidetakse RNA praimer ning uut ahelat sünteesitakse vastupidiselt replikatsioonikahvli liikumise suunale. RNA primer is erased by a special DNA repair enzyme (an RNAse H) that recognizes an RNA strand in an RNA/DNA helix and fragments it; this leaves gaps that are fiļled in by DNA polymerase and DNA ligase .
Mahajääval ahelal on ahela väikese lõigu ühes otsas RNA praimer ja lõigu teises otsas sünteesib DNA primaas (mis on sisuliselt RNA polümeraas) samuti uue RNA praimeri. DNA plümeraas lisandub uuele RNA praimerile ning sünteesib okazaki fragmendi, kuni vana RNA praimerini, siis eksonukleaasidega eemaldatakse RNA praimer ning asendatakse okazakiga.
RNA primer sünteesitakse DNA primaasi poolt (see on oma olemuselt RNA polümeraas). DNA polümeraas lisandub RNA praimerile, et sünteesida okazaki fragment.
Mahajääval ahelal liigub replikatsiooni kahvel 5’--- 3’suunal seepärast peabki toimuma süntees katkendlikult
* DNA polümeraasi ja klambervalgu seostumine ja vabanemine viivisahelal
(Liug) klamber hoiab DNA polümeraasi kopeeritava ahelaga tugevalt seotuna ning ei lase sel dissotseeruda ehk eralduda.
Klambri asetab DNA-le libiseva klambri laadija, valgukompleks, mis katalüüsib klambri avamist ja asetamist DNA-le, kasutades ATP hüdrolüüsi energiat.
Liugklamber hoiab DNA polümeraasi kopeeritava ahelaga tugevalt seotuna ning ei lase sel dissotsieeruda ehk eralduda. Klambri asetab DNA-le libiseva klambri laadija, see on valgukompleks, mis katalüüsib klambri avamist ja asetamist DNA-le, kasutades ATP hüdrolüüsi energiat.
* DNA replikatsiooni algatamine bakterite rakus
Valgud , mis algatavad bakterites DNA replikatsiooni
2 replikatsiooni kahvlit lähtuvad originist ning liiguvad vastassuundades. Initsiaator proteiinid seostuvad spetsiifilisele DNA järjestusele replikatsiooni alguspunktis (replication origin ) ja destabiliseerib kaksikheeliksi, moodustades struktuuri, mille puhul DNA on tugevalt pakitud ümber valgu.
Kaks helikaasi seostuvad helicase-loading (DNA C valk) valkudega, mis inhibeerivad helikaasi, kuni see on täielikult replikatsiooni alguspunkti jõudnud.
SSB valkude kaasabil helikaasid avavad DNA. Võimaldades seeläbi primaasil sisenda ja sünteesida initsiaalne praimer.
Initsiaator proteiinid eemalduvad kui vasakpoolne replikatsiooni kahvel liigub neist läbi.
* DNA replikatsiooni algatamine eukarüootide rakus
See mehhanism kindlustab, et igat replikatsiooni alguspunkti aktiveeritakse ainult üks kord rakutsükli jooksul.
Uut replikatiivset kompleksi ei saa enne tekkida kui rakk on jõudnud uude G1 faasi ja alguspunktiga seotud kompleks (ORC) on defosforüleeritud.
* DNA ahela keerdumise probleemid, mis tekivad DNA replikatsiooni korral
Helikaasi toimel keerdub kaksikheeliks lahti. Lahtikeerdumisel tekib DNA torsionaalne pingestumine. Torsioonjõudude leevendamiseks tekitavad topoisomeraas valgud DNA ahelal katked.
* DNA topoisomeraas I funktsioon rakus
DNA topoisomeraas I katkestab eukarüootide DNA ühe ahela ajutiselt , selleks et vältida ahela keerdumist.
* Kirjelda eksonukleolüütilist korrektuuri (ingl.k. proofreading)

DNA polümeraas kontrollib kas õige nukleotiidiga on tegemist kohe selle lisamisel. Vale nukleotiidi korral on tugeva sideme tekke tõenäosus väiksem.

Eksonukleolüütiline korrektuur – DNA polümeraasi kompleksi üks ensüümidest käitub kui eksonukleaas, mis eemaldab vale nukleotiidi.
2. DNA-kahjustused
* DNA-d kahjustavad tegurid

DNA replikatsiooni vead

Kiirgused : ioniseeriv kiirgus (gamma- ja röntgenkiirgus) ja mitteioiniseeriv kiirgus (UV-kiirgus)

Kemikaalid (bensopüreenid) ja keskkonnategurid

Oksüdatiivne stress (superoksiid, O2-)
* DNA kahjustuste tüübid

Lämmastikaluste eemaldamine DNA-st

Nukleotiidide desamiinimine (aminogrupi eemaldamine lämmastikalusest) ja nukleotiidide valesti paardumine [DNA polümeraas viib läbi ebakorrektse DNA korrektuuri (ingl. k. proofreading)]

DNA- ahelate katkemine

Kovalentsete ristsidemete teke (DNA ahelasiseselt või ahelate vaheliselt)
* DNA kahjustuste kõrvaldamise viisid/ mehhanismid sh kaks põhilist DNA parandamise viisi
DNA kahjustuste kõrvaldamise viisid:

Kahjustatud või valede lämmastikaluste asendamine

DNA-ahelate katkemiskohtade parandamine
DNA kahjustuste kõrvaldamise mehhanismid:

Otsesed keemilised pöördreaktsioonid (kahjustatud koha kõrvaldamine
ja algse oleku taastamine, näitek T-T dimeeri kõrvaldamine)
2) Kahjustuste kõrvaldamine väljalõikega (ingl.k. excision repair)
a) lämmastikaluste väljalõige
b) nukleotiidide väljalõige
c) valepaardumise parandamine
3) Rekombinatsioonist sõltuv parandamine
a) homoloogne rekombinatsioon
b) mittehomoloogne DNA otste ühendamine
3. Kaks viisi kuidas parandada mõlema DNA ahela samaaegseid katkeid
* Mittehomoloogne- ja homoloogne DNA otste ühendamine’

Mittehomoloogne DNA otse ühendamine toimub enne DNA replikatsiooni. Kui heterodimeerid unnevad DNA katkised otsad ära. Katkised otsad liidetakse, kuid esineb deletsioon, osa geneetilist materjali läheb kaduma.

Homoloogne rekombinatsioon toimub vahetult peale DNA replikatsiooni ja enne raku jagunemist. Otsi ei liideta vaid katkemiskoht parandatakse kasutades teist homoloogse kromosoomi komplementaarset ahelat. Katkenud kohta lõigetakse 5` otsast lühemaks ja ahelaid vahetakse komplementaarsuse alusel. Katkenud kohale pikendatakse ahel kasutades homoloogse kromosoomi tervet ahealt.

4. Mis on DNA hübridiseerimine?
Hübridiseerimine on meetod, mis võimaldab nähtavaks teha, enda jaoks, in vivo olevaid molekule – molekule, mis pole sünteeside käigus märgistatud. Palju DNA ahelaid, mis juhuslikult leiavad endale komplementaarse paarilise ja toimub nii paardumine. Paardumine on nõrk ja lühikese ulatusega.
5. Ristsiire ehk krossingover
Ristsiire ehk krossingover (homoloogiline rekombinatsioon) on protsess, mille käigus toimub homoloogiliste kromosoomide põimumine, mille jooksul nad vahetavad võrdsetes kogustes pärilikkusainet. Ristsiire toimub meioosi profaas. Meioos on protsess, kus diploidne rakk jaguneb 4 haploidseks rakuks, milles on emalt ja isalt saadud geneetiline info. Geenikonversiooni puhul toimub ainult lühikese osa DNA ülekanne ühest homoloogsest kromosoomist teise ja tihti muutub ainult osa geenist.
* Kiasmid
Kiasm - Esimese meiootilise jagunemise profaasi diploteeni staadiumis kahe homoloogse kromosoomi neljast kromatiidist koosnevas grupis nähtav kahe kromosoomi vaheline DNA-lõikude vahetuskoht, kus toimub ristsiire. Diploteenis sünaptonemaalne kompleks laguneb, kromosoomid eemalduvad teineteisest, kuid jäävad seotuks sealt, kus toimus kromosoomide ristsiire ehk kiasmide koha pealt.
* Sünaptonemaalne kompleks
Sünaptonemaalne kompleks – sügoteenis moodustuv valguline struktuur. Sünaptonemaalne kompleks laguneb, homoloogid eemalduvad veidi teineteisest, kuid jäävad siiski veel seotuks nendest kohtadest , kus toimus krossingover.
* Holliday ühendus (ingl. k. Holliday junction )
Holliday ühendus (ingl. Holliday junction) on DNA nelja ahela vaheline liikuv ühendus, mis ilmub, kui toimub kromosoomide  konjugatsioon  meioosis. Need ahelad võivad võtta palju erinevaid konformatsioone sõltuvalt soolakontsentratsiooni puhverlahusest ja ümbritsevate nukleotiidide järjestustest, mis asuvad ühenduse lähedal.
6. Geenikonversiooni ja ristsiirde erinevus
Geenikonversiooni puhul üks DNA annab enda info teisele, vastu ei taha midagi
Geenikonversiooni teevad läbi ainult väiksed DNA osad või isegi ainult osa geenist
Krossing over – kaks DNA-d vahetavad omavahel geneetiist infot.
7. Mobiilsed geneetilised elemendid – transposoonid - mis need on ja mida nad teevad?
Mobiilsed geneetilised elemendid ehk transposoonid, mis „hüppavad” iseseisvalt genoomi ühest kohast teise (protsess, mida kutsutakse transpositsiooniks), koosnevad mittekodeeriva DNA kordusjärjestustest, mis moodustab inimese tuumagenoomist umbes 45%.
* Konservatiivse kohaspetsiifilise rekombinatsiooni erinevus transposoonidest

Konservatiivse kohaspetsiifilise rekombinatsiooni puhul on vaja spetsiaalseid DNA järjestusi nii doonori kui ka retsipient DNA osas

Transposoonide puhul peab ainult nende endi järjestus olema spetsiifiline, mitte aga märklaud-DNA oma

Konservatiivse kohaspetsiifilise rekombinatsiooni puhul taastatakse kõik katkenud fosfaatsillad

Transposoonide puhul jäävad DNA ahelasse augud, mille parandab DNA polümeraas
* Transposoonide põhiklassid, nende kirjeldus/erinevus (sh millised ensüümid vahendavad transposoonide transponeerimist)?
Transposoonide tüübid:
Lühikesed vahelelükitud tuuma elemendid (SINE)
SINE klassifitseeritakse kolme perekonda:

Alu

MIR

MIR3
On olemas 3 liiki transposoone:

Ainult DNA kujul esinevad transposoonid, mis toodavad ise endale ensüümi TRANSPOSAAS. Sisenevad retsipient DNAsse lõika ja kleebi põhimõttel.

Retroviirusesarnased retrotransposoonid – ensüümideks on pöördtranskriptaas ja integraas. Levivivad vahendaja RNA kaudu rakkude jagunemisel.

Mitteretroviiruselised retrotransposoonid – pöördtranskriptaas ja endonukleaas – Levivad vahendaja RNA kaudu. Sarnanevad retroviirustele, kuid neil puudub valguline kate.
* Mis on transposoom (ingl. k. transposome)?
mingid DNA järjestused, mis hakkavad transpositsioneeruma, nende otstes on lühikesed inverteeritavad kordusjärjestused. Transposaasid tekivad rõnga ehk loopi ning lõikavad doonorahelast transposoomi välja. Transposoomi rõngasstruktuur läheb aktseptor -ahelasse. Sisenemist katalüüsivad transposaasid.
8. Kuidas saab konservatiivset kohaspetsiifilist rekombinatsioonis toimivat bakteriaalset ensüümi kasutada koespetsiifiliste geenide väljalülitamiseks hiires (vt ka seminari materjali)
9. RNA ja transkriptsioon
Transkriptsioon on matriitssüntees, mille käigus sünteesitakse DNA molekuli ühe ahela nukleotiidse järjestusega komplementaarne RNA  molekul .
* Bakterite ja eukarüootide polümeraasid.
Bakterites on ainult ühte tüüpi RNA polümeraasi, selle poolt sünteesitakse kõik RNA tüübid.
1. Transkriptsioon algab DNA promootorkpiirkonnast, kus RNA polümeraasi holoensüüm – faktor sigma ja RNA plümeraas, asetuvad DNA promootor alale.
2. Plümeraas avab DNA aehla ning transkirptsioon algab.
3. Kui RNA plümeraas on sünteesinud 10 nukelotiidse RNA, siis murduvad interaktsiooni promootorpiirkonnaga DNA’l,
4. Sigma faktor vabaneb. Polümeraas läheb tugevamini DNA külge, toimub elongatsioon, liigub mööda DNA ahelat. Sigmafaktor liitub hiljem uuesti RNA polümeraasiga, et hakata sünteesima uut ahelat.
5. Elongatsioonis on transkriptsioon väga produktiivne, polümeraas lahkub DNA ahelalt ja vabastab vast-sünteesitud RNA, kui kohtab terminatsiooni signaali.
6. Terminatsiooni signaal tuleb DNAlt , selle tulemusel moodustub RNA juuksenõela struktuur, mis destabiliseerib polümeraasi hoidmist RNA küljest.
RNA polümeraasid eukarüootide rakkudes
RNA polümeraas I – transkribeerib 5,8S, 18S ja 28S rRNA geene
RNA polümeraas II – transkribeerib kõiki valke kodeerivaid geene, aga lisaks ka snoRNA , miRNA , siRNA , lncRNA ja enamust snRNA geene
RNA polümeraas III – transkribeerib tRNA, 5S rRNA, mõnesid snRNA ja teiste väikeste RNA-de geene
* Nimeta rakkude poolt toodetavad RNA-d ja nende funktsioon.
Informatsiooni-mRNA kannab informatsiooni valgujärjestuse kohta ribosoomi, mis on valgusünteesi masinavärgiks rakus. mRNA on kodeeritud niimoodi, et järjestikused kolm nukleotiidi (koodon) vastavad ühele aminohappele .
Transpordi-RNA (tRNA) on väike RNA ahel, mis kannab kindlaid aminohappeid ribosoomi valgusünteesi aktiivtsentrisse, kus aminohapped liidetakse kasvavale polüpeptiidahelale. tRNA-l on piirkonnad aminohapete seondumiseks ja antikoodonregioon  koodonite  äratundmiseks mRNA ahelal
snRNA-d - Väiksed tuuma RNA-d, osalevad paljudes tuumas toimuvates protsessides, k.a. pre-mRNA splaissing
snoRNA-d - Väiksed tuumakese RNA-d, mis aitavad töödelda ja keemiliselt muuta rRNA-sid
miRNA-d - MikroRNA-d, reguleerivad geeniekspressiooni blokeerides spetsiifiliste mRNA-de translatsiooni ja põhjustavad nende lagundamist
siRNA-d - Väiksed segavad RNA-d, lülitavad välja geeniekspressiooni juhtides mRNA-de lagundamist ja moodustades kompaktse kromatiini struktuuri
piRNA-d - Piwi-ga seostuvad RNA-d, seostuvad piwi valkudega ja kaitsevad sugurakke transposoonsete elementide eest
lncRNA-d - Pikad mittekodeerivad RNA-d, paljud neist toimivad kui tellingud; nad reguleerivad mitmeid erinevaid protsesse rakus, k.a. X-kromosoomi inaktivatsioon
* Prokarüootide ja eukarüootide mRNA üldise struktuuri võrdlus.
Prokarüootide mRNA 5’ ja 3’ otsas on polümeraasi poolt sünteesitud mitte modifitseeritud otsad.
Eukarüoodil on lisatud 5’ cap ja 3’ otsa on lisatud poly A saba. Samuti on bakteril mRNA sisaldab mite valgu järjestusi, eukarüoodil sisaldab üldiselt ainutl ühe valgukohta infot. Eukarüoodi 5’ G---CH3. lisatud on metüül rühm cap.
10. Transkriptsiooni alustamine RNA polümeraas II toimel eukarüoodi rakus.
* Nimeta üldised transkriptsioonifaktorid
Eukarüootides on olemas oluline klass transkriptsioonifaktoreid, mida nimetatakse üldisteks transkriptsioonifaktoriteks (GTF)
Kõige tavalisemad GTF-id on TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF
1. Nad aitavad paigutada eukarüootide RNA polümeraasi täpselt promootorile.
2. Nad aitavad DNA ahelaid teineteisest lahti tõmmata, selleks et transkriptsioon saaks alata.
3. Nad aitavad vabastada RNA polümeraasi promootori küljest, selleks et viia transkriptsioon n.ö. pikendamise (ingl.k. elongation ) etappi.
* Mis on TBP funktsioon initisiatsiooni kompleksi tekkes?
TBP on DNA ahela neljanukleotiidine järjestus Promootorist 25 nukleotiidi eespool Eukarüootse RNAP II-st sõltuv promootor sisaldab tavaliselt TATA-elementi, mille nukleotiidseks järjestuseks on TATAAA . Selle järjestuse tunneb ära TBP (TATA-binding protein ).
11. Pre-mRNA põhilised modifitseerimise protsessid.
Alternatiivne RNA splaissimine – pre-mRNA võib saada splaissitud mitmetest erinevatest ühenduskohtadest, nii et tekivad erinevad küpsed mRNA-d, millel on erinevad eksonite kombinatsioonid
Prokarüootidel on geeni poolt määratav esmane  transkript  võrdne mRNA-ga ning ta on ka kohe transleeritav. Eukarüootides toimub aga esmalt eellas- ehk pre-mRNA süntees, misjärel toimub nn. eellas-mRNA protsessing küpseks mRNA-molekuliks.
12. Pre-mRNA kokkupõime ehk splaissingu reaktsioon
* Kirjelda mehhanismi, mille abil pre-mRNAst kõrvaldatakse intronid .
splaissing (ka splaising ; inglise splicing) protsess, mille käigus lõigatakse rakutuumas asuvast RNA molekulist välja intronjärjestused ning allesjäänud eksonite otsad ühendatakse. Splaissingu tulemusena tekib mRNA, mida kasutatakse translatsioonil  korrektse  proteiini sünteesiks. Eukarüootsete intronite puhul katalüüsib splaissimisreaktsioone splaissosoom, kuid olemas on ka isesplaissuvaid introneid. Splaissosoom on väikeste tuuma ribonukleoproteiinide (inglise small nuclear ribonucleoprotein, snRNP) kompleks.
13. mRNA molekuli transport läbi tuumapoori kompleksi
* Millised valgud osalevad selles protsessis?
EJC – eksoni ühendus kompleks (ingl.k. exon junction complex ) seostub mRNA-le kohtadesse kus varem pre-mRNA-l paiknesid intronid
CBC – cap-iga seostuv kompleks
hnRNPs - Heterogeneous nuclear ribonucleoproteins
SR valgud (SR proteins) - reguleerivad mRNA stabiilsust, eksporti ja translatsiooni. Nende C-terminuses on RS domäänid ( seriini –arginiini kordusjärjestused, mis vahendavad valk-valk ja valkRNA interaktsioone.
14. Transkriptsiooni kontroll järjestusspetsiifiliselt DNA-ga seonduvate valkute abil
* Mis on cis-regulatoorsed järjestused?
Cis järjestused – samal molekulil , mida reguleeritakse trans faktorid – valgud. Transkriptsiooni regulaatorid sisaldavad struktuurseid motiive , mis n.ö. loevad DNA nukleotiidseid järjestusi. Need on mittekodeerivad cis-regulatoorsed järjestused, mis peavad asuma samas kromosoomis (in cis) kus asuvad geenid, mida nad reguleerivad. Cis-regulatoorsetele järjestustele seostuvad transkriptsiooni regulaatorid. Iga transkriptsiooni regulaator tunneb ära oma cis- regulatoorse järjestuse.
* Nimeta ja kirjelda transkriptsiooni regulaatorite põhilisi struktuurilisi motive
Transkriptsiooni regulaatorid sisaldavad struktuurseid motiive, mis n.ö. loevad DNA nukleotiidseid järjestusi.
1. Heeli-pööre-heeliks - koosneb kahes heeliksist, mida seob oma vahel lühike AH ahel.
Heeliksid on fikseeritud nurga all.
2. homeodomeeni valgud. koosnevad
kolmest alfa-heeliksist, mis on ühendatud omavahel hüdrofoobsete sidemete abil.
3. Leutsiini tõmbluku valgud – koosnevad kahest alfa-heeliksist, mida hoiavad koos hüdrofoobsed AH ( leutsiin ) külgmised sidemed.
4. β-lehe tüüpi DNA-d äratundvad valgud
5. Tsink -sõrme valgud – struktuuris üks või rohkem tsingi aatomit.
* Milleks on oluline transkriptsiooni regulaatorite dimeriseerumine?
Transkriptsiooni regulaatorite dimeriseerumine suurendab nende afiinsust ja spetsiifilisust DNA suhtes.
15. Nukleosoomide mõju transkriptsiooni regulaatorite seondumisele
* Nukleosoomide ’ hingamine ’
Nukleosoomi äärealal DNA n.ö. „ hingab “ st ajutiselt eksponeerib DNA-d, mis võimaldades transkriptsiooni regulaatoritel kergemini seostuda
Seetõttu võimaldab nukleosoomi hingamine transkr. regulaatoril seostuda;
16. Transkriptsiooni repressorid.
Transkriptsiooni regulaatorid:
transkriptsiooni aktivaator lülitab geenid sisse ja repressor välja.
Mõlemad seostuvad cis-regulatoorsele järjestusele DNA-
Ühel transkriptsiooni faktoril, DNA helikaasil, on helikaasne aktiivsus ning on seetõttu seotud kaheahelalise DNA ahelate eraldamisega, tagamaks ligipääsu üheahelalisele matriits DNA-le. Teised valgud, aktivaatorid ja repressorid vastutavad koos erinevate seotud koaktivaatorite või korepressoritega transkriptsiooni moduleerimise taseme eest.
17. Geenide transkriptsiooni erinevused eukarüootides ja prokarüootides.

Prokarüootides seostuvad transkriptsiooni regulaatorid (aktivaatorid ja repressorid) otse DNA-le või RNA polümeraasile.

Eukarüootides seostuvad transkriptsiooni regulaatorid (aktivaatorid ja repressorid) DNA-le või RNA polümeraasile paljude vahevalkude kaudu.

Eukarüootides kontrollivad paljud transkriptsiooni regulaatorid cis-regulaator piirkondade kaudu ühte geeni, mille ulatus on tuhandeid nukleotiidi paare.

Eukarüootides tekivad transkripsioonil DNA lingud.

Eukarüootide DNA on pakitud nukleosoomidesse ja veel keerulisematesse struktuuridesse.
18. Transkriptsioonijärgne geeniekspressiooni kontroll
* Ribolülitid ja nende roll geeniekspressiooni kontrollis
Ribolülitid on lühikesed RNA järjestused, mille kuju muutub kui nendele seostuvad väiksed molekulid (näit. metaboliidid). Nad paiknevad vastsünteesitud mRNA 5´-otsa läheduses.
* RNA alternatiivse splaissingu negatiivne ja positiivne kontroll
Negatiivne kontroll-repressorvalk seostub pre-mRNA-l kindlala järjestusele ning blokeerib splaissingu valkudenligipääsu.
Positiivne kontroll- splaissingu valgud ei suuda eraldada kindlat intronit ilma aktivaatorvalguabita RNA toimetamine A-st l-ks-adeniini desaineerimine inosiiniks (aDAR ensüüm) C-st U-ks tsütosiiini deamineerimine uratsiiliks mRNA transport tuumast tsütoplasmasse on rakus rangelt reguleeritud.
* Kontroll translatsiooni tasemel sh Shine- Dalgarno järjestus, translatsiooni alustamise kaks mehhanismi (nt rakkudes ja viirustes)
Bakterites kontrollib mRNA translatsiooni konserveerunud nukleotiidne järjestus (Shine-Dalgarno järjestus), mis asub alustava AUG koodoni ees
1. Cap- dependent mechanism- Rakkudes algab translatsioon mRNA 5´-otsast AUG koodonist Cap ja polüA saba stimuleerivad komplekti initsiatsiooni faktorite seondumist.
2. IRES -dependent mechanism- Viiruste puhul algab translatsioon tihti mRNA 5´-otsast kaugel, kus asub sisemine ribosoomi sisenemise koht (ingl.k. internal ribosome entry site, IRES), spetsiifiline RNA järjestus
* Geeniekspressiooni reguleerimine mRNA stabiilsuse tasemel
Geenide ekspressioonil eristatakse kahte geneetilise kontrolli mehhanismi: positiivne ja negatiivne geneetiline kontroll. Mõlema korral kasutatakse geenide sisse- ja väljalülitamist vajaliku kontrolli saavutamiseks. Mõlema kontrollmehhanismi juures esinevad indutseeritud ja pidurdatud süsteemid.
Positiivse kontrolli puhul on süsteem algolekus suletud. Regulaatorgeeni produktiks on aktivaator, mida on vaja struktuurgeenide sisselülitamiseks. Positiivse geneetilise kontrolli puhul regulatsioon toimub promootori tasemel, aktivaator seondub promootori ees oleva regulaatorvalgu seondumissaidiga.
Negatiivse kontrolli puhul on süsteem algolekus suletud. Regulaatorgeeni produktiks on repressor, mis on vajalik geenide väljalülitamiseks. Negatiivse geneetilise kontrolli puhul on regulatsioon operaatori tasemel ja repressor seondub promootori järel olevasse regulaatorgeeni seondumissaiti.
19. Mittekodeerivad RNA-d geeniekspressiooni regulatsioonis
* RNA interferents (RNAi) eukarüootides
RNA interferents e. RNA häiring e. RNAi eukarüootides
Üheahelalised interfereerivad RNA-d moodustuvad kaheahelaliselt RNAlt (20-30 nukleotiidi).
Nad paarduvad sihtmärk RNAle ja võivad nii põhjustad mitmeid kahjustusi:
1. lõikavad,
2. represseerivad translatsiooni ja sihtmärk RNA destruktsiooni,
3. moodustavad heterokromatiinseid alasid DNAl, millelt sihtmärk RNA transkribeeritakse.
Siia klassi kuuluvad:
mikroRNA-d (miRNA-d), väiksed segavad RNA-d (siRNA-d) ja piwi-seoselised RNA-d (piRNA-d).
Kõik nad on lühikesed, algselt kaheahelalised, seostuvad RNA-le ja vähendavad geeniekspressiooni.
* miRNA-d
miRNA-d reguleerivad mRNA translatsiooni ja stabiilsust miRNA-de protsessing ja toime.
miRNA-sid sünteesitakse RNA polümeraas II poolt, lisatakse cap-struktuur ja polüadenüleeritakse.
Prekursor miRNA moodustab endaga kaheahelalise struktuuri. Tuumas kärbitakse teda ja saadetakse tsütosooli, kus see lõigatakse dicer ensüümiga, nii moodustub miRNA.
* Mis vahe on miRNA-l ja siRNA-l?
RNA interferents (RNAi) on süsteem elavates rakkudes, mis osaleb geeniaktiivsuste määramisel. RNA interferentsiks on olulised kaks tüüpi väikseid RNA molekule – mikroRNA (miRNA) ja väike interfereeriv RNA (siRNA)
Lühikesed üheahelalised RNA-d, kuid pikemad kui miRNA-d ja siRNA-d.
Taimedes RNAi levib siRNA transpordi teel läbi rakuseintes olevate plasmodesmide.
Taimede ja loomade vaheline suurem üldine erinevus peitub endogeensete miRNA-de sihtmärgiks määramises. Taimedes miRNA-d on täiuslikult või peaaegu täiuslikult komplementaarsed oma sihtmärk-geeniga ja indutseerivad otse RISC -ilt mRNA lõikamise, kuid loomades on miRNA-d järjestuselt pigem divergeerunud ning indutseerivad translatsioonilise repressiooni.