Молекулярные основы транскрипции.
Транскрипция (лат. transcriptio – переписывание) – это перенос генетической информации с ДНК на РНК, т. е. процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации. В результате транскрипции образуются три класса молекул РНК: матричные (мРНК), транспортные (тРНК) и рибосомальные (рРНК). При транскрипции транскрибируются только небольшие участки молекулы ДНК. Транскрибируемый участок ДНК ограничен со стороны 3′-конца промотором – участком, с которым связывается РНК-полимераза, а со стороны 5′-конца – терминатором, т. е. участком, в котором прерывается синтез РНК. Последовательность ДНК, ограниченная промотором и терминатором, представляет собой единицу транскрипции – транскриптон.
РНК-полимераза в качестве субстратов для синтеза РНК использует рибонуклеозид-5′-трифосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ и УТФ). Как и ДНК-полимераза, при репликации РНК-полимераза удлиняет цепь, присоединяя нуклеотиды к 3′-концу, наращивая цепь в направ- лении 5′→3′. Из двух цепей ДНК транскрибируется только одна. В отличие от ДНК-полимеразы РНК-полимераза не нуждается в затравке. Нуклеотиды присоединяются к цепи в соответствии с прин- ципом комплементарности. Образовавшаяся в результате транскрипции РНК комплементарна матричной цепи ДНК.
В процессе транскрипции выделяют три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию. На стадии инициации РНК-полимераза, взаимодействуя с промотором, вызывает расхождение цепей ДНК (плавление ДНК) и начинает синтез молекулы РНК. В процессе транс- крипции расплетенный участок ДНК (транскрипционный пузырек) занимает 12–18 пар оснований. Как только РНК-полимераза достигнет терминирующих последовательностей, запускается последняя стадия – терминация. По ее завершении происходит освобождение вновь синте- зированной цепи РНК (см. рис. 11). Синтезированные молекулы РНК могут подвергаться посттранскрипционным ковалентным модификациям – так называемому процессингу (созреванию): РНК синтезируются в виде более длинных предшественников, которые затем расщепляются и модифицируются. В процессе созревания у некоторых предшественников тРНК наряду с удалением концевых последовательностей может происходить и присоединение нуклеотидных последовательностей, играющих важную роль в их функционировании.
|
|
|
Посттранскрипционный процессинг РНК.
Сразу после синтеза первичные транскрипты РНК по разным причинам еще не имеют активности, являются "незрелыми" и в дальнейшем претерпевают ряд изменений, которые называются процессинг. У эукариот процессингу подвергаются все виды пре-РНК, у прокариот – только предшественники рРНК и тРНК.
|
|
|
Процессинг предшественника матричной РНК
При транскрипции участков ДНК, несущих информацию о белках, образуются гетерогенные ядерные РНК, по размеру намного превосходящие мРНК. Дело в том, что из-за мозаичной структуры генов эти гетерогенные РНК включают в себя информативные (экзоны) и неинформативные (интроны) участки.
1. Сплайсинг (англ. splice – склеивать встык) – особый процесс, в котором при участии малых ядерных РНК происходит удаление интронов и сохранение экзонов.
2. Кэпирование (англ. cap – шапка) – происходит еще во время транскрипции. Процесс состоит в присоединении к 5'-трифосфату концевого нуклеотида пре-мРНК 5'-углерода N7-метил-гуанозина.
"Кэп" необходим для защиты молекулы РНК от экзонуклеаз, работающих с 5'-конца, а также для связывания мРНК с рибосомой и для начала трансляции.
3. Полиаденилирование – при помощи полиаденилат-полимеразы с использованием молекул АТФ происходит присоединение к 3'-концу РНК от 100 до 200 адениловых нуклеотидов, формирующих полиадениловый фрагмент – поли(А)-хвост. Поли(А)-хвост необходим для защиты молекулы РНК от экзонуклеаз, работающих с 3'-конца.
|
|
|
Процессинг предшественника рибосомальной РНК
Предшественники рРНК являются более крупными молекулами по сравнению со зрелыми рРНК. Их созревание сводится к разрезанию прерибосомной РНК на более мелкие формы, которые уже непосредственно участвуют в формировании рибосомы. У эукариот существуют четыре типа рРНК – 5S-, 5,8S-, 18S- и 28S-рРНК. При этом 5S-рРНК синтезируется отдельно, а большая прерибосомная 45S-РНК расщепляется специфичными нуклеазами с образованием 5,8S-рРНК, 18S-рРНК и 28S-рРНК.
У прокариот молекулы рибосомальной РНК совсем иные по своим свойствам (5S-, 16S-, 23S-рРНК), что является основой изобретения и использования ряда антибиотиков в медицине.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 682; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!