Kodon Využití a Organizaci Buněk je Cytoplazma
Protože genetický kód je redundantní, kódování sekvence vykazují velmi variabilní vzory kodonu použití. Pokud nedošlo k žádnému zkreslení, měly by být všechny kodony pro danou aminokyselinu použity víceméně stejně. Geny B. subtilis byly rozděleny do tří tříd na základě jejich zkreslení při používání kodonu. Jedna třída zahrnuje většinu proteinů, druhá je tvořena geny, které jsou exprimovány na vysoké úrovni během exponenciálního růstu, a třetí třída s kodony bohatými na A+T odpovídá částem genomu, které byly horizontálně vyměněny. Jaký je zdroj takových předsudků? Očekává se, že náhodné mutace vyhladily jakékoli rozdíly,ale není tomu tak. Existují také systematické účinky kontextu, přičemž některé sekvence DNA jsou upřednostňovány nebo vybrány proti.
cytoplazma buňky není malá zkumavka. Jedním z nejvíce záhadné rysy organizace cytoplazma je, že to pojme přítomnost velmi dlouhé vlákno-jako je molekula DNA, která je přepisována, aby generovat velké množství RNA vlákna, která jsou obvykle tak dlouho, jako délka celé buňky. Pokud by molekuly mRNA zůstaly v cytoplazmě volné, vznikly by všechny druhy uzlových struktur. Proto musí existovat některé organizační principy, které zabraňují zamotání molekul mRNA a DNA. Několik modelů, podporované experimenty, postulát takové uspořádání, kdy přepsal regionech jsou přítomny na povrchu chromoid, a to takovým způsobem, že RNA polymeráza nemá vymezit double helix během transkripce. Rozčlenění je důležité i pro malé molekuly, přestože se mohou rychle rozptýlit. V buňce B. subtilis, která exponenciálně roste v bohatém médiu, zabírají ribozomy více než 15% objemu buňky. Cytoplazma je proto ribozomu mřížky, v nichž místní difúze malých molekul i makromolekul, je relativně pomalý. Ve stejných liniích je vypočtená koncentrace proteinu v buňce ca. 100-200 mg ml-1, velmi vysoká koncentrace.
translační zařízení vyžaduje vhodnou skupinu elongačních faktorů, aminoacyl-tRNA syntetáz a tRNA. Počítání počtu molekul tRNA sousedících s daným ribozomem, jeden konceptualizuje malý, konečný počet molekul. V důsledku toho je translační ribozom atraktorem, který působí na omezený soubor molekul tRNA. Tato situace poskytuje formu selektivního tlaku, jehož výsledkem by bylo přizpůsobení zkreslení použití kodonu přeložené zprávy jako funkce její polohy v cytoplazmě. Pokud codon usage bias byly pro změnu z mRNA na mRNA, tyto různé molekuly by vidět stejné ribozomy během životního cyklu. Zejména pokud by dva geny měly velmi odlišné vzorce použití kodonu, předpovídalo by to, že odpovídající mRNA se netvoří ve stejném sektoru cytoplazmy.
Když mRNA vlákna jsou rozvíjející se od DNA, stávají se zabývá tím, mřížky ribozomy, a oni ráčna z jednoho ribozomu na další, jako nit v wiredrawing stroje (všimněte si, že to je přesně opačný názor překlad prezentovány v učebnicích, kde ribozomy mají cestování po pevné mRNA molekul). V tomto procesu se rodící proteiny syntetizují na každém ribozomu a šíří se v cytoplazmě lineární difúzí molekuly mRNA z jednoho ribozomu na druhý. Když se však mRNA uvolní z DNA, transkripční komplex se musí někdy rozpadnout. Zlomená mRNA je pravděpodobně nebezpečná molekula, protože pokud by byla přeložena, produkovala by zkrácený protein. Tyto bílkoviny fragmenty jsou často toxické, protože mohou narušit architekturu multisubunit komplexy (to vysvětluje, proč mnoho nesmyslů mutanti jsou negativní dominantní, spíše než recesivní). Existuje proces, který se vyrovná s tímto druhem nehody v B. subtilis. Když předčasně ukončená molekula mRNA dosáhne svého konce, ribozom přestane překládat, nerozdělí se a čeká. Specializované RNA, tmRNA, které je složené a zpracovaných na jeho 3′ konec, jako tRNA a obviněn z alanin, přijde, vloží jeho alanin na C-konci vznikající polypeptid, pak nahradí mRNA v ribozomu, kde je to přeloženo jako ASFNQNVALAA. Tento ocas je proteinová značka, která se pak používá k nasměrování do proteolytického komplexu (ClpA, ClpX), kde je degradován.
organizace ribozomu mříž, spolu s organizací přepis povrchu chromoid, zajišťuje, že mRNA molekuly jsou převedeny paralelně k sobě navzájem, a to takovým způsobem, že nemají dělat uzly. Polycistronické operony zajišťují, že proteiny, které mají související funkce, jsou lokálně koexpresovány, což umožňuje směrování odpovídajících meziproduktů dráhy. Tímto způsobem je struktura molekul mRNA spojena s jejich osudem v buňce a s jejich funkcí v kompartmentalizaci. Geny přeložené postupně v operonech jsou fyziologicky a strukturálně spojeny. To platí také pro mRNA, které jsou vzájemně překládány paralelně, což naznačuje, že několik RNA polymeráz je zapojeno do procesu transkripce současně, jhem jako tažná zvířata. Pokud existuje korelace funkce a / nebo lokalizace v jedné dimenzi, existuje podobné omezení v ortogonálních směrech. Protože ribozomy přitahují molekuly tRNA, způsobují lokální vazbu mezi těmito molekulami a překládanými kodony. To předpovídá, že daný ribozom by přednostně překládal mRNA s podobnými vzory použití kodonu. V důsledku toho, jak se člověk vzdaluje od silně zaujatého ribozomu, bude stále méně a méně dostupnosti nejvíce zaujatých tRNA. To vytváří selekční tlak pro gradient kodonu použití jako jeden jde od ty neobjektivní zprávy a ribozomy, hnízdění přepisy kolem centrálního jádra(y), tvoří přepisy pro vysoce neobjektivní geny. Nakonec syntéza ribozomu vytváří odpudivou sílu, která tlačí řetězce DNA od sebe, zejména z oblastí poblíž původu replikace. Společně tyto procesy vedou k genovému gradientu podél chromozomu, který je důležitým prvkem architektury buňky.