7.Транскрипція рнк: рнк-полімерази прокаріотів та еукаріотів, сигнали транскрипції (промоторні, ініціаторні та термінаторні ділянки генома).

Біосинтез РНК на ДНК-матриці отримав назву транскрипції . Загальні закономірності цього процесу близькі у прокаріотів та еукаріотів. Транскрипція РНК різних класів на матричній ДНК каталізується фермен- тамиДНК-залежними РНК-полімеразами(РНК-полімеразами), які розрізняються у прокаріотичних та еукаріотичних організмів.

Ферменти та механізми транскрипції у прокаріотів

У прокаріотичних клітинах, на відміну від еукаріотичних, єдиним ферментом, що синтезує всі три класи РНК (матричні, транспортні та рибосо- мальні) є ДНК-залежна РНК-полімераза (РНК-полімераза).

Етапи синтезу РНК у прокаріотів

а) зв’язування РНК-полімерази з ДНК-матрицею;

б) ініціація cинтезу полірибонуклеотидного ланцюга;

в) елонгація (подовження) синтезу РНК;

г) термінація, тобто закінчення синтезу РНК (так званого “первинного РНК-

транскрипту”).

Промотори транскрипції

Зв’язування РНК-полімерази з ДНК-матрицею відбувається в специфічних ділянках геному —промоторах. Промоторні ділянки ДНК — послідовності, що складаються приблизно з 40 нуклеотидів. Важливими для ініціації транскрипції є такі короткі (6-нуклеотидні) послідовності, що містяться в складі різних промоторів: “-35-послідовність” і “-10-послідовність”, або “блок Прибнова” (“Pribnow box”).

Ініціація транскрипції

Безпосередньо ініціація синтезу РНК починається із включення в ланцюг першого (5'-кін- цевого) нуклеотиду, яким у всіх мРНК є пуриновий нуклеозидтрифосфат (Пур-5'-ФФФ) АТФ чи ГТФ. Ефективність дії промоторів залежить від нуклеотидних послідовностей, що розміщені між “-35” та “-10” -блоками; до того ж активність промоторів значно зменшується за умов мутацій у зазначених промоторах.

Елонгація та термінація транкрипції

У ході елонгації відбувається розплітання ділянок двоспіральної ДНК, які передують РНК-полімеразі, і утворення 3'-5'-фосфодіефірних зв’язків у полірибонуклеотидному ланцюгу. Вибір чергового НМФ в ланцюгу РНК, що синтезується, визначається будовою комплементарного дНМФ в кодуючому ланцюгу ДНК. У результаті елонгації утворюється ДНК-РНК-гібрид, що складається з кодуючого ланцюга ДНК та РНК-транскрипту.

Термінація транскрипції відбувається за умов:

1. досягнення РНК-полімеразою в її просуванні впродовж ДНК-матриці певних термінуючих ділянок. Специфічними для термінуючих ділянок є наявність зворотних повторів (“паліндромів”), тобто нуклеотидних послідовностей, що читаються однаково у прямому і зворотному напрямках, та наступних полі-АТ- пар. Ділянка РНК, що транскрибується з такої паліндромної послідовності, має будову типу “шпильки”.

2. допоміжної дії специфічного білка-термінатора, так званого ρ-(ро)-фактора.

Ферменти та механізми транкрипції в еукаріотів

Еукаріотичні клітини містять три основних класи РНК-полімераз, кожен з

яких відповідає за транкрипцію різних наборів генів і синтез певного типу РНК.

Клас РНК-полімераз Продукти транскрипції Локалізація

I (A) Рибосомальна РНК (рРНК) Ядерце

II (B) Гетерогенна ядерна РНК (гяРНК) Нуклеоплазма

III(C) Транспортна РНК (тРНК),5s РНК Нуклеоплазма

Крім зазначених РНК-полімераз, що розташовані в ядрі еукаріотичної клітини,

в мітохондріях функціонує власна РНК-полімераза, яка забезпечує транскрипцію

генів більшості мітохондріальних білків, відповідно до інформації, що закладена

в автономному мітохондріальному геномі.

Ядерним ферментом, що забезпечує транскрипцію генів, які програмують

синтез більшості клітинних білків, є РНК-полімераза II, яка забезпечує утворення

гетерогенних за розміром та нуклеотидною послідовністю попередників мРНК—

гяРНК.

Сигнали транскрипції

Сигналом ініціації транскрипції в генах ссавців є гомологічна блоку Прибнова

(TATAAT) послідовність TATAAAAGA, яка розміщена на відстані –32 від точки

початку синтезу полірибонуклеотиду. З цією послідовністю взаємодіє РНК-полі-

мераза II.Система транскрипційних сигналів у еукаріотів включає також сигнали, які

не лише вказують на місце початку синтезу РНК, а й регулюють його активність.