5. Строение и функционирование генов рРнк.

Гены класса I, кодирующие 5,8S, 18S- и 28S-рРНК, транскрибируются РНК-полимеразой I. Все мРНК и ряд малых ядерных РНК (мяРНК) образуются при транскрипции генов класса II с участием РНК-полимеразы II. тРНК, 5S-рРНК и некоторые малые цитоплазматические РНК (мцРНК) образуются при транскрипции генов класса III с участием РНК-полимеразы III.

1. Гены класса I. Экспрессия.

К аждая единица транскрипции рРНК кодирует 18S-, 5,8S- и 28S-рРНК, перечисленные в порядке их расположения, начиная с 5´-конца. Три рРНК-кодирующие последовательнсти фланкируются и разграничиваются промежуточными транскрибируемыми сегментами. Они называются соответственно внешними (5´- и 3´-ETS) и внутренними (5´- и 3´-ITS) транскрибируемыми спейсерами. Область между тандемно повторяющиммися единицами транскрипции протяженностью от нескольких т.п.н. (тысяч пар нуклеотидов) до почти 30 т.п.н. первоначально называлась нетранскрибируемым спейсером (NTS). Поскольку, как теперь стало известно, подобные спейсеры на самом деле транскрибируются и транскрипция в этих областях, возможно, является особенностью регуляции экспрессии рДНК, применительно к ним стали использовать более подходящие название – межгенные спейсеры (IGS). Длина IGS варьирует от 2 т.п.н. у дрожжей до 30 т.п.н. у млекопитающих.

Размеры и нуклеотидная последовательность областей, кодирующих рРНК, весьма незначительно варьируют среди широкого круга эукариот. Напротив, длина ITS изменяется в широких пределах в зависимости от вида; соответственно изменяется и размер единиц транскрипции. Так, единица транскрипции рДНК в ДНК человека имеет размер около 14 т.п.н., приближаясь к самой длинной из известных.

В большинстве случаев копии рДНК организованы в виде тандемного повтора, образующего протяженный кластер. В геноме человека рДНК обнаружена в 5 хромосомных локусах, при этом каждый из них содержит разное число копий рДНК, а кроме того, число копий на хромосому неодинаково у разных индивидов.

5.2. РНК-полимераза.

Определить тип эукариотической РНК-полимеразы можно по ее чувствительности к α-аманитину, токсичному бициклическому октапептиду, выделенному из гриба Amanita. РНК-полимераза II инактивируется при очень низких концентрациях α-аманитина; для инактивации РНК-полимеразы III более высокие концентрации (20мкг/мл). РНК-полимераза I сохраняет активность даже при концентрации октапептида 200 мкг/мл.

3. Процессинг рРнк.

18S-, 5,8S- и 28S-рРНК образуются из транскрипта-предшественника в результате процессинга, включающего расщепление РНК эндонуклеазами и метилирование как нуклеотидов, так и 2'-гидроксильных групп. Метилирование и связывание с рибосомными белками про-рРНК происходят непосредственно во время транскрипции. Расщепление начинается на 5'-конце 5,8S-рРНК и далее происходит в местах соединений 18S- и 28S-рРНК со спейсерами. Сборка рибосомы заканчивается связыванием соответствующих рибосомных белков.

3. Гены 5s-рРнк.

Гены 5S-рРНК, как правило, сцеплены с генами 18S-, 5,8S- и 28S-рРНК; исключения обнаружены только среди грибов и простейших. Гены 5S-рРНК, длина которой составляет 120 нуклеотидов, не прерываются никакими интронами. У человека гены 5S-рРНК располагаются на хромосоме 1: около 2000 копий на гаплоидный геном. Гены 5S-рРНК у многих эукариот многократно повторяются и образуют семейства длинных тандемных повторов.