22. Биосинтез рнк. Этапы транскрипции. Биологическая роль транскрипции.

Транскрипция – синтез молекулы РНК по матрице ДНК. Транскрибируемые последовательности ДНК – гены. Транскрипция РНК – процесс ферментативной полимеризации рубонуклеозидтрифосфатов. Ферменты – РНК-полимеразы. Последовательность рибонуклеотидов определяется правилами комплементарности(А-У,Г-Ц). Направление 5'-3' (переписывает информацию с ДНК в направлении 3'-5'). Транскрибируется только одна цепь днк.

У эукариот транскрибируемый участок -экзоны- разделены интронами (некодир.уч). У прокариот транскриб.гены-оперон. Транскрипция осуществляется ДНК-зависимыми РНК-полимеразми (если РНК-полимераза1,то получается. рРнк, 2-мРНК, 3-тРнк). На 5' конце оперона располагается промоторный участок, который обладает химическим сродством к РНК-полимеразе. (место посадки рнк-полимеразы и днк матрицы).

Этапы транскрипции:1)Связывание РНК-полимеразы с промотором. 2) Инициация – начало синтеза. Образование первой фосфодиэфирной связи. 3) Элонгация – рост цепи РНК. 4) Терминация – завершение синтеза и-РНК.

Инициация транскрипции: РНК-полимераза2 связывается с 3’-концом промоторного участка, ТАТА-боксом (…ТАТААА…), находящимся на 10-25 н. ближе к 3’-концу, чем точка начала транскрипции. Для взаимодействия полимеразы с этим участком требуется несколько белков, основных факторов транскрипции. Ближе к 3’-концу (до ТАТА-бокса) имеются последовательности нуклеотидов, которые обеспечивают эффективность и точность взаимодействия РНК-полимеразы и ДНК (энхансеры, дискриминаторы, репрессоры и др. регуляторные элементы).

Энхансеры – стимулируют транскрипцию связанных с ними генов, называются (усилители);

Сайленсеры – подавляют транскрипцию.

Основные регуляторные белковые факторы транскрипции взаимодействуют с ТАТА-боксом.

Элонгация: В процессе инициации фермент разделяет короткий участок двойной спирали ДНК на 2 отдельные цепочки.

Далее РНК-полимераза продвигается в направлении 3’→5’ матричной цепи.

Рибонуклеозидтрифосфаты комплиментарно связываются на кодирующей цепочке ДНК водородными связями и затем присоединяются к растущей цепочке РНК.

Терминация транскрипции: синтез РНК продолжается до терминирующей последовательности(ААТААА). Дополнительно полимеризуются ещё 15 нуклеотидов, которые затем отщепляются экзонуклеазой. У прокариот сигналами терминации являются 2-цепочечные РНК-шпильки. Синтезированная РНК отщепляется. РНК-полимераза прекращает транскрипцию и диссоциирует с ДНК. Синтезируемая РНК у прокариот вовлекается в биосинтез Б.,а у эукар.подвергается процессингу.

Биолог.роль:в рез-те транскрипции образуются три вида РНК: мРНК взаимодействует с рибосомами и является матрицей, на которой синтезируется полипептидная цепь. тРНК и рРНК участвуют в функционировании белок-синтезирующего аппарата клетки.

Модификация первичного транскрипта мРНК – процессинг:

Сплайсинг (у эукариот)– вырезание некодирующих последовательностей нуклеотидов; Катализируется малыми ядерными РНК (рибозимами) в комплексе с белками. В вырезании одного интрона принимают участи 5 различных мяРНК и несколько белков, образуя в комплексе с мРНК сплайсосому.

Формирование КЭП-структуры;

После завершения транскрипции 5'-конец растущей молекулы РНК блокируется кэп-структурой - 7'-метил-гуанозинтрифосфат, которая защищает РНК от гидролиза 5'-экзонуклеазами.

В конце транскрипции к 3'-концу присоединяется полиадениловая последовательность (полиА), которая может включать до 200 звеньев АМФ (AMP).

Редактирование

проверка и исправление ошибок транскрипции (инициирующий АУГ и терминирующие УАА, УГА, УАГ кодоны). Постоянно транскрибируются - только те гены, которые кодируют структурные белки и ферменты (конститутивные) энергетического и пластического обмена.

Другие гены транскрибируются только в определенных типах клеток, при определенных метаболических условиях или во время дифференцировки.