Инициация.
Активация промотера происходит с помощью белка тата-фактора, который взаимодействует со специфической последовательностью нуклеотидов промотера. Присоединение тата-фактора облегчает взаимодействие промотра с РНК-полимеразой.
Факторы инициации вызывают изменение конформации РНК-полимеразы и обеспечивают раскручивание примерно 1 витка (10 нукл остатков в ДНК), т.е. образуется транскрипт. вилка, в которой матрица доступна для инициации синтеза цепи ДНК.
После того, как синтезированный олигонуклеотид отделяется от РНК-полимеразы вместо него к молекуле присоединяется несколько факторов элонгации.
Элонгация.
Факторы элонгации повышают активность РНК-полимеразы и облегчают расхождение цепей ДНК.
Синтез молекулы РНК идет от 5' к 3', комплементарно матричной цепи ДНК.
Рибонуклеотид-3-фосфаты являются и субстратами, и источниками энергии, необходимой для протекания полимеразной реакции.
По мере продвижения РНК-полимеразы по матрице впереди происходит расхождение, сзади – восстановление двойной цепи ДНК.
Терминация.
Раскручивание двойной спирали ДНК в области участка терминации (терминатора) делает его доступным для фактора терминации. Фактор терминации обеспечивает отделение первичного транскрипта пре-РНК, комплементарного матричному, и РНК-полимеразы от матрицы. Все пре-РНК длиннее, чем функционирующие молекулы (незрелые РНК). Предшественник пре-мРНК или гетерогенная ядерная РНК.
Посттранскрипционные изменения ДНК
В ядре все пре-РНК проходят стадию созревания (процессинга).
Сплайсинг – вырезание неинформативных участков – интронов, - с помощью малых ядерных рибонуклеопротеидов – мя РНП. Оставшиеся интроны сращиваются в единую цепь.
К 5' концу мРНК присоединяется метилгуаниловая кислота (колпачок, КЭП) по связи S-S. Модифицированный 5' конец обеспечивает инициацию трпнскрипции и удлиняет время жизни мРНК, защищая ее от действия 5'-экзонуклеаз.
К 3' концу мРНК присоединяется полиадениловый фрагмент поли-А, состоящий из 100-200 нуклеотидов, который облегчает выход мРНК из ядра и замедляет ее гидролиз в цитоплазме.
Трансляция
Способ шифровки информации в последовательности нуклеотидов первичной структуры белков – генетический (биологический) код.
Свойства генетического кода:
триплетность
вырожденность (избыточность)
специфичность
универсальность
Процесс трансляции можно разделить на два этапа:
рекогнацию (узнавание, протекает в цитоплазме)
биосинтез белка (в рибосомах)
Рекогнация.
Сущность процесса: соединять аминокислоты со свободной тРНК с помощью аминоацил-РНК-синтетаз (существует как минимум 20).
Трансляцию делят на три этапа:
инициация
элонгация
терминация
Инициация.
мРНК, поступившая из ядра в цитоплазму, связывается с малой субъединицей, причем точка соединения расположена рядом с 5' концом РНК, т.е. чтение РНК всегда в направлении от 5' к 3'.
Начальным кодом мРНК из 5' конца является ЛУГ (метионин) или ГУЛТ (валин). У эукариотов эти кодоны – инициирующие. Им соответствуют антикодоны метионил-тРНК, в результате происходит присоединение метионил-тРНК или Вал тРНК к инициирующему комплексу. Затем к инициирующему комплексу присоединяется большая субъединица – комплекс готов к элонгации.
Участок, в котором находится метионил РНК – пептидный центр.
Элонгация.
Синтез пептида начинается с N-конца.
Наращивание 1 аминокислоты осуществляется в три этапа:
Связывание аминоацил-тРНК
К инициирующему комплексу присоединяется аа-тРНК соотвественно первичному кодону мРНК, следующему за инициирующим кодоном. Эта тРНК взаимодействует с мРНК своим антикодоном, с определенным участком рибосомы – центром связывания. В этой реакции участвует внерибосомальный белок - фактор элонгации.
Образование пептидов
остаток метионина с метионил-тРНК переносится на аминогруппу остатка аминокислоты в аа-тРНК (ала). При этом образуется пептидная связь с участком белков рибосом, обладающих пептидилтрансферазной активностью.
Трансляция –
перемещение рибосомы относительно мРНК на один кодон. Осуществляется с помощью внерибосомального белка – фактора элонгации. В результате этого перемещающийся дипептидил тРНК (ала) оказывается в области пептид. центра.
Дальнейшее удлинение цепи происходит путем повторения этих фаз.
Терминация.
Удлинение пептидной цепи продолжается до тех пор, пока на пути рибосомы не встретится один из терминальных триплетов РНК. В области этих триплетов происходит гидролитическое расщепление связи между пептидом и последней тРНК, при котором вне рибосомальных белков, - факторов терминации, - освобожд. готовый белок.
Расходуется 1 АТФ (рекогнация) и 3 ГТФ (связывание аа-тРНК и трансляции).
Вторичная и третичная структуры белка формируются в ходе трансляции по мере удлинения цепи.
Антибиотики ингибируют трансляцию, оказывают бактерицидное действие на бактериальные рибосомы и нарушают их нормальное функционирование. Антибиотики обладают повышенной избирательностью и малотоксичны для человека.
Тетрациклин блокирует центр связывания аа-тРНК.
Левомицитин блокирует пептидилтансферазную реакцию.
Эритромицин блокирует стадию транслокации.