Синтез рнк (транскрипція днк) Загальна характеристика транскрипції

На відміну від реплікації ДНК, тісно пов'язаної з клітинним поділом, транскрипція ДНК відбувається практично в усіх еукаріотичних клітинах - як тих, що діляться, так і тих, що не діляться.

Причому в клітинах, що діляться, вона здійснюється в будь-який момент мітотичного циклу, окрім періоду реплікації (у еукаріот) і власне поділу. У прокаріот, мабуть, немає і цього обмеження: клітинний цикл буває таким коротким (20-40 хв), що реплікація і транскрипція відбуваються одночасно, тільки на різних ділянках молекули ДНК (яка у бактерій є кільцевою).

Більше того, транскрипція якої-небудь ділянки ДНК може здійснюватися не лише майже у будь-який момент циклу, але і багаторазово. З іншого боку, набір ділянок, що транскрибуються в клітині, під дією тих або інших чинників нерідко змінюється.

Ферментативне забезпечення процесу здійснюється РНК-полімеразою. У еукаріот - три види цього ферменту :

• РНК-полімераза I - для синтезу про-рРНК,

• РНК-полімераза II - для синтезу про-мРНК

• РНК-полімераза III - для синтезу про-тРНК.

Фермент повзе уздовж ДНК і каталізує почергове включення в зростаючий ланцюг рибонуклеотидів, комплементарних нуклеотидам матричного ланцюга ДНК.

Субстратами синтезу РНК є рибонуклеозидтрифосфати (рНТФ); як і при синтезі ДНК, в ході включення в ланцюг, що будується, вони втрачають пірофосфатні залишки:

вільні залишки рНМФ →залишки рНТФ в ланцюзі, що будує ланцюги РНК + пірофосфат

Це забезпечує процес енергією, так що додаткових її джерел не вимагається.

Ще одна схожість з синтезом ДНК полягає у напрямі зростання ланцюга, що будується, - 5´→3'. Це означає, що у цього ланцюга нуклеотиди приєднуються до 3´-кінця.

Як при усіх матричних синтезах, ланцюг, що будується, антипараллельний матричному ланцюгу ДНК. Отже, остання транскрибується ферментом у напрямі 3'→5'.

Але є і принципові відмінності від синтезу ДНК.

а) Асиметричність процесу : в якості матриці, як ми знаємо, використовується лише один ланцюг ДНК. Не зовсім ясно, як ферментна система здійснює правильний вибір потрібного ланцюга. Мабуть, ключову роль тут відіграють певні послідовності нуклеотидів на одному з ланцюгів, впізнанні системою.

б) Консервативність процесу : молекула ДНК по закінченню синтезу РНК повертається в початковий стан. При синтезі ж ДНК молекули наполовину оновлюються, що робить репликацию напівконсервативною.

в) Нарешті, синтез РНК не вимагає для свого початку ниякої приманки, тоді як при реплікації ДНК потрібна РНК-приманка.

Механізм транскрипції Ініціація транскрипції

Перший і, мабуть, найважливіший етап транскрипції - це її ініціація: зв'язування РНК полімерази з промотором і утворення першого міжнуклеотидного зв'язку.

Про зв'язування РНК-полімерази ми говорили вже не раз, тому зараз лише нагадаємо основні моменти (з додаванням деяких відомостей).

У бактерій РНК-полімераза безпосередньо впізнає певну послідовність нуклеотидних пар в складі промотора - наприклад, бокс Прибнова. У цьому впізнаванні бере участь спеціальний білок - т. з. δ-фактор. Потім до нього приєднується РНК-полімераза, яка складається з тетрамер з субодиниць трьох видів : α, β і β' (див.мал.).

У деяких оперонах, наприклад в лактозному, потрібна ще попередня взаємодія з промотором додаткового білку (САР).

У еукаріот завжди вимагається попереднє зв'язування з промотором цілої сукупності білків - загальних чинників транскрипції, з утворенням комплексу ТFIID). Крім того, ініціація транскрипції гена залежить від інших чинників транскрипцій, що взаємодіють з енхансерами цього гена.

Зв'язавшись з промотором, РНК полімераза викликає локальну денатурацію ДНК, тобто розподіл ланцюгів ДНК на протязі приблизно 1,5 витка ДНК (15 нуклеотидных пар). Як то кажуть, утворюється транскрипція "вічко" . Завдяки цьому нуклеотиди матричного ланцюга ДНК в області "вічка" стають доступними для спаровування з рНТФ.

Першим в ланцюг РНК, що будується, завжди включається пуриновий нуклеотид - АТФ або ГТФ, причому усі три його фосфатні залишки зберігаються.

Потім утворюється перший 5´, 3 '- фосфатний зв'язок з другим нуклеотидом.

Після цього у бактерій δ-фактор втрачає зв'язок з ферментом, і субодиниці (що утворюють т. з. кор-фермент), що залишилися, починають переміщатися по ДНК.

У еукаріот, мабуть, теж РНК-полімераза після іниціації транскрипції втрачає зв'язок з факторами транскрипцій і переміщається по ДНК самостійно.