Молекулярный механизм транскрипции у прокариот



Инициация транскрипции начинается с присоединения σ-субъединицы к участку ДНК, который называется промотором, выполняющему функцию присоединения и ориентации РНК-полимеразы на матрице ДНК. Сам синтез РНК начинается за промотором на расстоянии 6-7- оснований и первый нуклеотид с 5’-конца подвергается модификации (метилированию гуанина), называемой кэпированием. Именно поэтому стартовая точка гена (первый нуклеотид) является кэп-сайтом. На данном этапе образуется инициаторный комплекс, в структуру которого входят специальные инициаторные белки (общие факторы транскрипции) помимо РНК-полимеразы.

Элонгация связана с отделением σ-субъединицы от транскрипционного комплекса, куда входят РНК-полимераза. ДНК-матрица и синтезирующая цепь РНК. РНК-полимераза локально расщепляет двойную спираль ДНК.

Между новосинтезированной РНК и матричной ДНК образуются временные гибридные участки двойной спирали ДНК-РНК, включающие 15-20 пар нуклеотидов. Это способствует более точному считыванию цепи ДНК. По мере движения фермента в направлении 5’-3’ вдоль цепи ДНК происходит отхождение цепи РНК и восстановление водородных связей между нуклеотидами ДНК.

Терминация транскрипции РНК характеризуется взаимодействием белкового стоп-сигнала вблизи 3’-конца гена с РНК-полимеразой, что способствует замедлению транскрипции, а затем фермент катализирует синтез последовательности ААУААА, которая блокирует 3’-конец мРНК. Последующий синтез 15 нуклеотидов завершает работу РНК-полимеразы. При отделении транскрипта от матрицы экзонуклеаза отщепляет последние 15 нуклеотидов, а фермент поли(А)-полимераза способствует достраиванию к последовательности ААУААА около 150-200 полиадениловых нуклеотидов (полиА), которые необходимы для транспорта мРНК из ядра, так как в цитоплазме они отщепляются.

Процессинг РНК или созревание связано с модификациями новосинтезированных РНК, сошедших с ДНК матрицы путем гидролиза или присоединением нуклеотидов к концевым группам или метилированием. Так, для мРНК модификации связаны с присоединением нуклеотидов (полиА) к 3’-концу и образованием кэпа путем присоединения 7-метилгуанозина на 5’-конце.

Сплайсинг РНК – это сложный двухступенчатый процесс, осуществляемый макромолекулярным комплексом (сплайсомой), в ходе которого из мРНК вырезаются интроны (вставки, не имеющие смыслового значения) и сшиваются экзоны (последовательности генов). Сплайсома состоит из пяти типов ядерных РНК и 50 типов белков. Она комплементарно соединяется на границе экзон-интрон. Вырезание интронов осуществляет РНК, а сшивание экзонов – РНК-лигазы.


Процесс трансляции у эукариот.

Трансляция протекает в пять этапов:

Активация аминокислот. На этом этапе, который протекает не в рибосоме, а в цитозоле, каждая из 20 аминокислот ковалентно присоединяется к определенной тРНК, используя для этого энергию АТФ. Эти реакции катализируются группой требующих присутствия ионов магния активирующих ферментов, каждый из которых является специфическим по отношению к одной из аминокислот и к соответствующей этой аминокислоте тРНК.

Инициация полипептидной цепи. На этом этапе мРНК, содержащая информацию о данном полипептиде, связывается с малой (40S) субъединицей рибосомы, а затем и с инициирующей аминокислотой, прикрепленной к соответствующей тРНК (метионил-тРНК); в результате образуется инициирующий комплекс. тРНК, несущая инициирующую аминокислоту, взаимодействует по принципу комплементарности с находящимся в составе мРНК особым триплетом, или кодоном, который сигнализирует о начале полипептидной цепи (АУГ).

Осуществлению этого процесса, который требует присутствия ГТФ и ионов магния способствуют специфические факторы инициации (eIF-1, eIF-2, eIF2A, eIF-3, eIF-4A, eIF-4B, eIF-4C, eIF-4D и кэп-узнающий фактор).

Элонгация. Далее полипептидная цепь удлиняется за счет последовательного ковалентного присоединения аминоксилот, каждая из которых доставляется к рибосоме (80S) и встраивается в определенное положение с помощью соответствующей тРНК, образующей комплементарные пары с отвечающим ей кодонов в мРНК. Элонгация осуществляется при помощи факторов элонгации (eEF-1α, eEF-1βγ и eEF2). Для связывания каждой поступающей аминоацил-тРНК и для перемещения рибосомы вдоль мРНК на один кодон, т.е. для удлинения растущего полипептида на одно звено, затрачивается энергия, получаемая при гидролизе двух молекул ГТФ.

Терминация и высвобождение. После завершения синтеза полипептидной цепи, о котором сигнализирует терминирующий кодон мРНК (УАА, УАГ и УГА), происходит высвобождение полипептида из рибосомы при участии особых «рилизинг»-факторов, или факторов терминации (eRF).

Сворачивание полипептидной цепи и процессинг. Чтобы принять свою нативную биологически активную форму, полипептид должен свернуться, образуя при этом определенную пространственную конфигурацию. До или после сворачивания новосинтезированный полипептид может претерпевать процессинг, осуществляемый ферментами и заключающийся в удалении инициирующих аминокислот, в отщеплении лишних аминокислот, в отщеплении лишних аминокислотных остатков, во введении в определенные аминокислотные остатки фосфатных, метильных, карбоксильных и других групп, а также в присоединении олигосахаридов или простетических групп.


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1426; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!