Полінуклеотидфосфорилаза
У деяких клітинах (як бактерійного, так і тваринного походження) є фермент полінуклеотидфосфорилаза (ПНФаза). Він каталізує реакцію, яка може йти як в прямому, так і в зворотному напрямах.
Прямий напрямок реакції - розщеплення РНК шляхом фосфоролізу. Це означає, що як літичного агента використовується не вода, а фосфорна кислота. Завдяки цьому продуктами реакції є не нуклеозидмоно-, а нуклеозиддифосфати (рНДФ).
Очевидно, суть зворотної реакції - об'єднання рНДФ в полінуклеотидний ланцюг (з вивільненням фосфатних залишків) :
вільні рНМФ → залишки рНДФ в полинуклеотидной ланцюзі + фосфат
При цьому матриця не використовується, і тому склад і довжина продукту визначаються випадковими обставинами - концентрацією вільних рНДФ в середовищі і тому подібне.
Невідомо, чи грає ця реакція яку-небудь роль в клітині.
У експерименті ж ПНФаза довгий час широко використовувалась для синтезу полірибонуклеотидів необхідного складу, які потім служили як мРНК для розшифрування генетического коду.
Наприклад, синтезувавши пів(У), виявили, що в білок-синтезуючій системі цей полінуклеотид викликає утворення пептиду з одних залишків фенілаланіна. Звідси - висновок про те, що триплет УУУ кодон фенілаланіна.
Коли ж був синтезований полімер пів(УГ) із закономерним чергуванням У і Г, тобто що містить триплети двох видів (УГУ і ГУГ), виявилось, що під його впливом в пептид з тією ж черговістю включаються дві амінокислоти - цистеїн і валін. Отже, кодон цистеїна - УГУ, а кодон валіну - ГУГ.
І так далі: так само був розшифрований зміст усіх 64 кодонів.
Розпад мРнк
Досі ми говорили про утворення РНК. Тепер же коротко обговоримо, як розпадаються РНК; найцікавіше це питання відносно матричних РНК.
Правда, на відміну від розглянутих вище процесів, розпад мРНК відбувається (у еукаріот) не в ядрі клітини, а в цитоплазмі - там, де вони функціонують. Проте зручніше звернутися до цієї проблеми зараз щоб висвітлити відразу і другу сторону обміну мРНК.
Руйнування мРнк бактерій з 5´ -конца-ефект положення
У бактерій (принаймні, у деяких їх видів) розпад мРНК може починатися з 5'- кінця, тобто відбуватися в тому ж напрямі (5 '→3'), в якому мРНК синтезується на ДНК і за тим транслюється рибосомами.
Нагадаємо також, що у бактерій немає ядра, а мРНК виявляються поліцистронними, тобто досить довгими.
Усі ці причини призводять до того, що в якісь моменти часу один і той же ланцюг мРНК може одночасно брати участь в трьох процесах (див.мал.) :
своєму утворенні на ДНК (в ході чого продовжує подовжуватись зі свого 3'-кінця);
своєму функціонуванні, тобто поцистронній трансляції рибосомами;
своєму розпаді, тобто поступовому укороченні з 5 '- кінця за рахунок дії 5'-РНКази.
У свою чергу, цей феномен може призводити до т. з. ефекту положення. Суть його в тому, що кратність трансляції будь-якого цистрона (тобто кількість разів, скільки він устигає прочитуватися рибосомами) залежить від положення цього цистрона в опероні. У одних випадках при переході від першого цистрона до останнього кратність трансляції закономірно зменшується, а в інших так само закономірно збільшується.
Дійсно, допустимо, що 5'-РНКаза зв'язалася з 5'- кінцем мРНК після того, як з ним встигли зв'язатися 10 рибосом: така кратність трансляції першого цистрону.
І нехай 5'-РНКаза укорочує мРНК з 5 '- кінця швидше, ніж РНК-полімераза подовжує мРНК із 3'-конца.
Тоді кожен наступний цистрон існуватиме менший час, чим попередній. Відповідно, менша кількість рибосом встигне зв'язатися з ним і здійснити трансляцію. Тобто в цьому прикладі кратність трансляції буде в опероні закономірно зменшуватися.
Кокретні ж значення тривалості життя цистронів мРНК у бактерій дуже невеликі: зазвичай варіюють в межах 2 3 хвилин.