24. Механізми транскрипції.

Транскрипція (ггапзсгіріїоп) - процес синтезу РНК з використанням одного з ланцюгів ДНК як матриці, тобто “переписування” послідовно­сті нуклеотидів ДНК у послідовність нуклеотидів РНК. Зростання лан­цюга РНК відбувається в напрямку від 5'- до З'-кінця. Субстратами ре­акції є З'-кінцева ОН-група рибози зростаючого транскрипту (ланцю­га РНК, що синтезується) і рибонуклеозидтрифосфати. Фермент, що каталізує цю реакцію - ДНК-залежна РНК-полімераза Приступаючи до розгляду прокаріотичної системи транскрипції, слід зауважити, що молекулярні механізми син­тезу РНК є в основному спільними для всіх живих організмів.

Бактеріальна РНК-полімераза складається з кількох білкових субодиниць та існує, залежно від стадії транскрипції, у двох формах: 1) ко-фермент у складі субодиниць, що позначаються як а (дві копії), Р, Р' та ω; 2) голофермент - комплекс кор-ферменту із субодиницею а. Кор-фермент має досить високу неспе­цифічну спорідненість до ДНК, що дозволяє йому працювати на різ­номанітних послідовностях. Поява субодиниці а у складі голофермен-ту приводить до зниження загальної неспецифічної спорідненості, але при цьому виникає специфічна спорідненість до особливих ділянок, з яких транскрипція має розпочинатися – промоторів.

За рахунок цього голофермент має змогу ефективно перебирати (шляхом зв'язування та швидкої дисоціації) різноманітні ділянки ДНК, здійснюючи пошук промотора, взаємодія з яким є міцнішою. Отже, субодиниця σ виконує роль загального фактора ініціації транс­крипції. Різні промотори розрізняються за спорідненістю до голофер-менту (силою промотора). Відповідно, упізнання слабких промоторів залежить від додаткових, специфічних для даного гена чи групи ге­нів, факторів ініціації (див. нижче).

Робочий цикл РНК-полімерази складається з наступних стадій.

• Ініціація транскрипції, яка також є багатостадійним проце­ сом:

о зв'язування голоферменту з промотором. У результаті фор­мується закритий комплекс, у складі якого ДНК зберігає форму подвійної спіралі;

о локальне плавлення подвійної спіралі з утворенням від­критого комплексу – розходження ланцюгів ДНК, яке до­зволяє використовувати один з них як матрицю;

о включення перших двох нуклеотидів до молекули РНК (син­тез першого фосфодіефірного зв'язку в активному центрі полімерази) – найповільніша стадія процесу;

о зростання первинного короткого транскрипту – приєд­нання 8–9 нуклеотидів. Після цього є можливою абортивна ініціація (визволення короткого транскрипту), тобто не­вдала спроба ініціації;

о в іншому випадку відбувається очищення промотора – дисоціація σ-фактора, яка маркує перехід до елонгації транскрипції.

• Елонгація транскрипції, у кожному елементарному акті якої (елонгаційному циклі) відбувається приєднання чергового ну-клеотиду до 3'-кінця РНК і пересування кор-ферменту на один нуклеотид уздовж матриці (транслокація).

• Термінація транскрипції при впізнанні полімеразою спеціа­льного сигналу термінації (особливого елемента послідовнос­ті), коли відбувається визволення транскрипту. Далі кор-фермент знову взаємодіє з σ-субодиницею і здійснює новий пошук промотора.

Суттєвою особливістю прокаріотичної системи транскрипції білко­вих генів є те, що молекула мРНК зв'язується з рибосомами безпосе­редньо під час транскрипції – транскрипція мРНК і білковий синтез є єдиним процесом.