ЭТАПЫ ТРАНСКРИПЦИИ
Инициация Присоединение ТАТА-фактора к промотору (определенный сайт на 3′-5′-цепи ДНК),
включающему специфическую последовательность нуклеотидов -ТАТА- увеличивает его сродство к РНК-полимеразе и факторам инициации транскрипции. Образованный комплекс обеспечивает локальное расхождение цепей ДНК.
16
Элонгация На этом этапе фермент теряет связь с факторами инициации, но приобретает сродство к
факторам элонгации. РНК-полимераза используя субстраты АТФ, ГТФ, ЦТФ и УТФ синтезирует молекулу РНК по принципу комплементарности, связывая нуклеотиды 3′5′- фосфодиэфирной связью.
Терминация Когда РНК-полимераза достигает сайта терминации (специфическая последовательность
нуклеотидов) факторы элонгации отделяются от фермента, а присоединяются факторы терминации. Эти регуляторные белки облегчает отделение пре-РНК (первичного транскрипта) от матричной цепи ДНК.
Образованные молекулы РНК функционально не активны. Их «созревание» происходит в ходе посттранскрипционных модификаций.
«Созревание» (посттранскрипционные модификации) пре-мРНК :
●«Кэпирование» 5′-конца;
●Полиаденилирование 3′-конца;
●Сплайсинг (вырезание интронов и сшивание экзонов).
«Зрелая» мРНК
На этапе элонгации происходит построение на 5′-конце «кэпа» – 7-метилгуанозина, который связан с первым нуклеотидом пре-мРНК 5′,5′-фосфодиэфирной связью, причем между нуклеозидами не один фосфорный остаток, а три.
17
Функция кэпа:
●защита 5′-конца от действия нуклеаз (гидролаз) в цитозоле;
●обеспечение инициации трансляции.
По завершении транскрипции фермент поли(А)-полимераза формирует поли-А- последовательность (100-200 А) на 3′-конце.
Функция поли-А:
●защита 3′-конца от действия нуклеаз в цитозоле;
●облегчение выхода мРНК из ядра.
Сплайсинг Последовательности нуклеотидов присутствующие в матричной цепи ДНК но не входящие в
«зрелую» РНК называется интронами. А участки сохраняющиеся в «зрелой» РНК называют кодирующими или экзонами. Вырезание интронов и сшивание экзонов происходит при участии малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП) - сплайсосом, которые разрывают 3′5′-фосфодиэфирную связь на границе:
↓↓
–экзон-интрон-экзон – Интроны удаляют, а экзоны соединяют, образуя между ними 3′5′- фосфодиэфирную связь. «Зрелая» мРНК выходит из ядра в цитоплазму.
Альтернативный сплайсинг
Альтернативный сплайсинг – это образование разных мРНК из одной и той же пре-мРНК, синтезированной с одного гена. В ходе этого процесса происходит соединение экзонов в разных комбинациях с формированием различных по первичной структуре «зрелых» мРНК.
18
Белки, которые синтезируются на основе этих мРНК выполняют сходные или различные функции.
Таким образом, альтернативный сплайсинг позволяет увеличить разнообразие белковых продуктов генов, не увеличивая пропорционально этому размер генома, в том числе не создавая дополнительных копий генов.
19
Помимо сплайсинга разные РНК подвергаются и другим типам модификаций.
Молекулы рРНК связывается со специфическими белками, образуются 40S и 60Sсубъединицы рибосом. У тРНК достраивается одинаковый для всех тРНК 3′-конец – ССА, модифицируются азотистые основания.
Все пре-РНК комплементарны матричной цепи ДНК, «зрелые» РНК — нет.
20
МАТРИЧНЫЕ БИОСИНТЕЗЫ. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ГЕНЕТИКИ.
Авторы – доцент В.А.Голенченко, доцент Д.В.Астахов
Трансляция – процесс, в ходе которого «язык нуклеотидов», а именно линейная последовательность нуклеотидов зрелой мРНК «переводится на язык аминокислот». Словарь для этого перевода – генетический код, открытый в 60-годах ХХ столетия. СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА
1.Триплетность – одной аминокислоте соответствует кодон, состоящий из 3-х нуклеотидов (триплет);
2.Универсальность – смысл кодонов одинаков почти для всех живых организмов на Земле.
3.Специфичность – каждый кодон соответствует только одной аминокислоте;
4.Вырожденность – одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов (кодонов);
5.Однонаправленность – кодоны мРНК считываются от 5′ к 3′-концу;
6.Коллинеарность – последовательность триплетов в зрелой мРНК соответствует последовательности аминокислот в белке, синтезированном на этой матрице.
1
ТРАНСЛЯЦИЯ – БИОСИНТЕЗ БЕЛКА.
●Локализация процесса – цитозоль клеток;
●Матрица процесса – мРНК;
●Субстраты – 20 аминокислот;
●Источники энергии – макроэргические связи АТФ и ГТФ;
●тРНК – адапторы аминокислот к кодонам мРНК;
●Ферменты – аминоацил-тРНК синтетазы, катализирующие присоединение аминокислоты к тРНК.
●Регуляторные факторы – IF – фактор инициации;
EF1 – фактор элонгации 1;
EF2 – фактор элонгации 2;
RF1, RF3 – факторы терминации.
●Кофактор – Мg2+;
●Рибосомы – рибонуклеопротеины (комплексы РНК и белков), на которых идет синтез белка;
●Синтез белка идет от N- к С-концу;
●Продукт процесса (белок) – коллинеарен матрице.
АКТИВАЦИЯ АМИНОКИСЛОТ В активации аминокислот принимают участие тРНК. Эти нуклеиновые кислоты называют
«адапторными молекулами», они помогают переводить «язык нуклеотидов» на «язык аминокислот». К акцепторному концу (3′-концу), который у всех тРНК имеет одинаковый триплет –ССА, ферменты аа-тРНК-синтетазы (аминоацил-тРНК-синтетазы) с затратой энергии АТФ присоединяют аминокислоту. Между остатком от α-карбоксильной группы аминокислоты и ОН-группой на 3′-конце тРНК формируется макроэргическая связь (~).
2
Другой триплет (кодон) тРНК находящийся в центре нуклеиновой кислоты, называется антикодоном, который присоединяется по принципу комплементарности и антипараллельности к кодону на мРНК.
ЭТАПЫ ТРАНСЛЯЦИИ
ИНИЦИАЦИЯ На этом этапе мРНК взаимодействует с:
●субъединицей 40S в области кэпа;
●Мет-тРНКМет; антикодон которой присоединяется к инициирующему кодону (AUG) мРНК по принципу комплементарности (между ними образуются водородные связи).
●60S-субъединицей рибосомы.
Этап протекает с затратой энергии ГТФ и при участии фактора инициации (IF).
3
Завершается инициация формированием 80S-рибосомы с двумя активными центрами: Р-пептидильным и А-аминоацильным.
В Р-центре связана Мет-тРНКМет.
ЭТАП – ЭЛОНГАЦИЯ состоит из 3-х повторяющихся стадий:
1. СТАДИЯ – связывание Про-тРНКПро в А-центре. Идет с затратой энергии ГТФ и при участии регуляторного белка - EF1 – фактора элонгации 1.
2. СТАДИЯ – образование пептидной связи.
Происходит пептидилтрансферазная реакция, разрывается макроэргическая связь между Мет и тРНКМет. Энергия связи
используется на образование петидной связи между NH2- группой Про и СО-группой Мет. В А-центре образуется дипептидил-тРНК (Мет-Про-тРНКПро).
4
3.СТАДИЯ - транслокация
Сзатратой энергии ГТФ и при участии фактора
транслокации (IF2) происходит перемещение рибосомы на один кодон в направлении от 5′ к 3′-концу.
Мет-Про-тРНКПро оказывается в Р- центре.
Далее стадии элонгации продолжаются пока в А-центр не включиться один из терминирующих кодонов – UАG, UGА, UАА.
ЭТАП – ТЕРМИНАЦИЯ
Факторы терминации RF1, RF3 «узнают» терминирующие кодоны и обеспечивают:
●отделение белка от тРНК;
●разведение субъединиц рибосомы;
●разрыв водородных связей (RF1, RF3) между антикодоном тРНК и кодоном мРНК.
Этап идет с затратой энергии АТФ.
5