19. Эукариот мРнқ-ның транцлияциясының иницияциясының м.Козак моделі.

РНҚ процессингі деңгейіндегі реттелуі толық жетілген, қызметі активті мРНҚ-ның пайда болу мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Бұрын біз (12 тарауда) эукариоттар ядросында синтезделетін хромосомалық ДНҚ транскрипциясының өнімдері рибосомаға барып трансляцияға қатысатын цитоплазмадағы матрицалық РНҚ-ға қарағанда анағұрлым ірі келетіндігін айтқан болатынбыз. Осындай ДНҚ-мен транскрипцияланған, әрі ядрода болатын гетерогенді ядролық мРНҚ-да (оларды басқаша про-мРНҚ немесе гяРНҚ деп атайды) интрондар болады. Осы про-мРНҚ-дан трансляцияланатын мРНҚ-ға айналу үшін ол пісіп жетілуден немесе процессингтен өту керек.

Алдымен про-мРНҚ-нан ДНҚ-ның интронды бөлімшелеріне сәйкес келетін тізбектер кесіліп түсуі керек. Интрондар кесілгеннен соң ДНҚ-ғы экзондарға сәйкес келетін, қалған РНҚ тізбектері өзара бірігіп сплайсингтің көмегімен толық жетілген мРНҚ түзеді. Эукариоттардағы мРНҚ-ның пісіп жетілуінен тек қана сплайсинг емес, сонымен қатар оның кейбір қосымша модификациялары да қатысады: 5-ұшына 7-метилгуанозиннің немесе “кэп”-тің қосылуы (“кэп”- ағылшынша «бөрік» деген ұғымды білдіреді), сол сияқты 3-ұшына оннан бірнеше жүздікке дейінгі аденил қышқылының қалдықтарымен толықтырылуы. Яғни полиаденилатполимераза ферментінің көмегімен полиаденилденуі жатады. Бұл модификациялар эукариоттық мРНҚ-ның қалыпты қызмет атқаруы үшін қажет.

ДНҚ сплайсингімен байланысты реттелу көптеген гендердің, соның ішінде, антиденелердің синтезін кодтайтын гендердің негізінде зерттелген. РНҚ процессингінде болатын өзгерістер антидененің мембрана тәріздес синтезінің оның секреттеуші формасына көшуіне алып келеді. Антидененің мембранды формасы ДНҚ-ның барлық кодтаушы тізбегінің транскрипциясы нәтижесінде пайда болады, ол ядролық РНҚ-ның алғашқы ұзын транскриптінің түзілуіне мүмкіндік береді. Антиденені кодтаушы геннің алғашқы ұзын транскриптінің 3-ұшында орналасқан интронды тізбек РНҚ процессингі барысында аластатылады. Антидененің мембрандық формасын (имуноглобинді) кодтайтын мРНҚ молекуласы осылай түзіледі.

Антигендік стимуляцияға жауап ретінде керісінше, аталған акцепторлық сайты жоқ алғашқы қысқарған транскрипт синтезделеді. Сондықтан ұзын транскриптінің сплайсингі кезінде аластатылатын интронды тізбек алынып тасталынбайды. Бұл тізбектің трансляциясы нәтижесінде мРНҚ құрамында антидененің секреттеуші аймағы молекуласының С-шеткері гидрофильді бөлігі пайда болады

Сплайсинг, ол гендердің консервативті (яғни тұрақты түрде болатын) аумағының әртүрлі өзгермелі гендермен қабысуын қамтамасыз етеді. Мұндай механизм тізбектердің әртүрлі комбинацияларының негізінде жатады, соның нәтижесінде толып жатқан антиденелер пайда болады, себебі кез-келген консервативті аймақ кез-келген өзгермелілерге келіп қосыла алады.

Әдетте алғашқы транскрипт сплайсинг нәтижесінде пайда болатын толық жетілген мРНҚ молекуласынан шамамен он еседей ұзын болады. Алайда клеткада синтезделетін гяРНҚ жалпы массасының тек 1/20 ғана ядроның сыртына шығады. Жай қарапайым есептің өзі алғашқы транскриптінің басым бөлігі (шамамен олардың жалпы мөлшерінің жартысы) ядрода толығымен дегрдацияланатындығын көрсетті. Сол себепті цитоплазмаға сырттан қандай болмасын мРНҚ молекуласының келіп түсуіне жол берілмейді. Осындай толық деградацияға жетілген мРНҚ-ға айналмайтын және цитоплазмаға тасымалданбайтын транскриптердің ұшырауы әбден мүмкін.

Трансляция жетілген мРНҚ инициация жүретін цитоплазмаға жетпейінше басталмайды. Инициацияның жүйелі әрекеттерінің нәтижесінде полисомалар пайда болады және бір мезгілде прокариоттардағы сияқты белоктарды кодтайтын көптеген тізбектердің трансляциясы басталады. Эукариоттардағы трансляцияның ерекшелігі клеткалық мРНҚ-да әдетте тек жалғыз ғана кодтаушы тізбектің болатындығында. Егер мРНҚ-да осындай бірнеше аймақ болатын болса, онда келесілері немесе мүлдем трансляцияланбайды немесе трансляция тиімсіз болады.

мРНҚ-ның тұрақтылығын реттейтін механизмдері және оның трансляцияға қабілеті жайлы деректер олардың екеуінің де гендердің экспрессиясына әсері болғанымен де әлі аз. Эукариоттты мРНҚ-ның тұрақтылығы көбінесе мРНҚ-ның трансляция жүрмейтін бөлімшелерінде ерекше тізбектердің болатындығына байланысты. Айталық, poly(А) белокпен бірігіп мРНҚ-ның тұрақтылығын арттырады, сөйтіп оның 3-ұштарын экзонуклеазалық ыдыраудан қорғайды. Полиаденилдеуге кедергі келтіретін сигналды тізбектердегі мутация өте тұрақсыз транскриптердің пайда болуына әкеліп соғады. Сонымен қатар толысқан мРНҚ-ның poly(А) ұшын алып тастау Xenopus ооцитінің немесе сүтқоректілер клеткасының жылдам дегредациялануына алып келеді, ал ол ұштарының қайтадан қалпына келуі мРНҚ-ға тән тұрақты тұрақтылықты да қалпына келтіреді.

Гендердің полипептидтер посттрансляциялық модификация деңгейіндегі экспрессиясы әртүрлі алғашқы белок молекулаларының соңғы функциональді активті өнімдерге ыдырауы арқылы реттелінеді. Трансляцияның біріншілік өнімдері түрлі күрделі өзгерістерге ұшырайды. Осындай процессингтің мысалы ретінде, инсулин гормонын алуға болады. Инсулин гормоны клеткада препроинсулин түрінде синтезделіп, кейін «артық» пептидтердің алынуы арқылы ол проинсулинге айналады. Проинсулиннен инсулин тізбегінің А- және В- тізбектері болатын екі суббірлік кесіліп алынады. Ал функциональді активті гемоглобин α- және β-тізбектерінің α2β2-құрылымға бірігіп, екі суббірліктің бүйір аминоқышқыл топтарымен гемтобының қосылуынан кейін пайда болады.

Қанның ұюына қатысатын кейбір белоктарда кальциймен байланысу орталықтарының пайда болуы үшін глутамин қышқылының арнайы қалдықтарының карбоксилденуі жүру қажет. Көптеген вирус белоктары, гормондар, нейропептидтер біріншілік трансляциялық өнімдерден пайда болады: полипротиндердің көптеген сайттар бойынша ыдырауы нәтижесінде бірнеше жетілген белоктар және кіші көлемді пептидтер түзіледі. Белоктардың посттрансляциялық модификацияның маңызды және кең таралған түрлері болып серин, тирозин және треониннің қалдықтарының ерекше протеинкиназалар мен протеинфосфотазалармен фосфорлану және дефосфорлану табылады.

Қарастырылған мысалдар гендердің өздерінің немесе олардың өнімдерінің активтілігін реттеу арқылы генетикалық ақпаратты жүзеге асырудың жолдары көп екендігін көрсетеді. Эукариоттарда гендердің реттелу механизмдерін зерттеу қазіргі генетиканың ең бір жедел дамып келе жатқан бағыты екендігін атап кеткен жөн.