المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19


Supercoiling Is an Important Feature of Transcription  
  
1656   12:15 صباحاً   date: 5-5-2021
Author : JOCELYN E. KREBS, ELLIOTT S. GOLDSTEIN and STEPHEN T. KILPATRICK
Book or Source : LEWIN’S GENES XII
Page and Part :

Supercoiling Is an Important Feature of Transcription


KEY CONCEPTS
- Negative supercoiling increases the efficiency of some promoters by assisting the melting reaction.
- Transcription generates positive supercoils ahead of the enzyme and negative supercoils behind it, and these must be removed by gyrase and topoisomerase.

Both prokaryotic and eukaryotic RNA polymerases usually seem to initiate transcription more efficiently in vitro when the template is supercoiled, and in some cases promoter efficiency is aided tremendously by negative supercoiling. Why are different promoters influenced more by the extent of supercoiling than others? The most likely possibility is that the dependence of a promoter on supercoiling is determined by the free energy needed to melt the DNA in the initiation complex. The free energy of melting, in turn, is dependent on the DNA sequence of the promoter. The more G+C rich the promoter sequence corresponding to the position of the transcription bubble, the more dependent the promoter would be on supercoiling to help melt the DNA.
However, whether a particular promoter’s activity is facilitated by supercoiling is much more complicated. The dependence of different promoters on the degree of supercoiling is also affected by DNA sequences outside of the bubble, because supercoiling changes the geometry of the complex, affecting the angles and distances between bases in space. Therefore, differences in the degree of supercoiling can alter interactions between bases in the promoter and amino acids in RNA polymerase. Furthermore, because different parts of the chromosome exhibit different degrees of supercoiling, the effect of supercoiling on a promoter’s activity can be influenced by the location of the promoter on the chromosome.
As RNA polymerase continually unwinds and rewinds the DNA as it moves down the template , either the entire transcription complex must rotate around the DNA or the DNA itself must rotate about its helical axis. It is thought that the latter situation is closer to reality: The DNA threads through the enzyme like a screw through a bolt.
One consequence of the rotation of DNA is illustrated in FIGURE 1. In the twin domain model for transcription, as RNA polymerase moves with respect to the double helix it generates positive supercoils (more tightly wound DNA) ahead of it and leaves negative supercoils (partially unwound DNA) behind it. For each helical turn traversed by RNA polymerase, +1 turn is generated ahead and −1 turn behind. Transcription therefore not only is affected by the local structure of DNA but also affects the actual structure of the DNA. The enzymes DNA gyrase, which introduces negative supercoils into DNA, and DNA topoisomerase I, whichremoves negative su percoils in DNA, are required to prevent topological stresses from building up in the course of transcription and replication. Blocking the activities of gyrase and topoisomerase therefore results in major changes in DNA supercoiling, which, in turn, affect transcription and replication. This was discussed earlier in the context of replication .


FIGURE 1. Transcription generates more tightly wound (positively supercoiled) DNA ahead of RNA polymerase, while the DNA behind becomes less tightly wound (negatively supercoiled).




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.