8.2.5. МРнк-продукт (транскрипт)
Во время транскрипции считывается вся протяженность гена, содержащая как экзоны (фрагменты, кодирующие белок), так и интроны (фрагменты, некодирующие белок) (рис. 8–6 и рис.3–81, с. 457) и образуется молекула предшественница мРНК, называемая мРНК-продукт.
Рис. 8–6. Общая схема транскрипции (верхняя часть рисунка) и процессинга матричной РНК. При транскрипции, осуществляемой РНК-полимеразой, на одной из цепей молекулы ДНК образуется РНК-продукт (транскрипт). После процессинга, включающего в себя кэпирование, полиаденилирование (экзоны и интроны схематично изображены сплошными и пунктирными линиями, соответственно) и сплайсинг, зрелая мРНК через ядерную пору поступает в цитоплазму
Число, внутренняя локализация и длина интронов различны у различных генов. Число экзонов в генах у млекопитающихся достигает 60. Длина экзонов, как правило, не велика: она колеблется от 100 до 600 пар нуклеотидов. Длина интронов варьируется в значительно более широком диапазоне — от десятков до нескольких десятков тысяч нуклеотидов. Интроны и экзоны разделяются парами нуклеотидов гуанин–тимин на 5-конце и аденин–гуанин на 3–конце.
Далее синтезированная молекула мРНК-продукт, прежде чем стать мРНК, проходит стадию созревания — процессинг (рис. 8–6).
8.2.6. Процессинг
Процессинг включает в себя:
кэпирование 5-конца, заключающееся в присоединении к 5-концу мРНК, так называемой, шапочки (КЭП-структуры),
полиаденилирование 3-конца: образование "хвоста" из полиадениловой кислоты ААААА,
сплайсинг – вырезание из мРНК-продукта участков, считанных с интронов и ковалентное сшивание оставшихся фрагментов (считанных с экзонов) через обычную фосфолипидную связь.
Образование шапочки и ААААА-хвоста обеспечивают эффективность последующей трансляции и стабильность молекулы мРНК.
В молекулярном механизме сплайсинга участвуют малые ядерные РНК и белки, которые не только определяют эффективность сплайсинга, но и могут менять его характер. В результате сплайсинга зрелая мРНК оказывается много (в несколько раз) короче первоначальной.
Важной особенностью сплайсинга является то, что при удалении в мРНК-продукте участков, считанных с интронов, сохраняются не все участки мРНК-продукта, считанные с экзонов гена. В разных клетках наборы участков мРНК-продукта, считанных с экзонов одного и того же гена, различаются. Такой сплайсинг называется альтернативным. В результате при считывании информации с одного гена синтезируется не одна определенная мРНК, а несколько (иногда, десятки) различных мРНК. Таким образом, один активирующий сигнал (например, гормон) включает только один ген, но при этом в результате альтернативного сплайсинга в разных клетках образуются разные мРНК и впоследствии, синтезируется много различных белков.
Обычно участки, считанные с экзонов, при альтернативном сплайсинге располагаются в зрелой мРНК в том же порядке и в той же ориентации, как они располагались в гене. Например, для шести экзонов в гене возможно образование мРНК, в которых реализуются комбинации экзонов 256, или 135, или 2356.
Благодаря альтернативному сплайсингу, например, у дрозофилы на одном и том же гене может сформироваться набор экзонов мужского или женского пола.
В отделении одних экзонов от других для возможности альтернативного сплайсинга заключается одна из функций интронов. С другой стороны, в интроне одного гена может находиться другой ген. Все это говорит о сложности кодирующих зон генов.