Репарация ДНК
Так как на геном любой неделящейся клетки постоянно оказывает влияние окружающая среда, то вполне вероятны повреждения в составе нуклеотида, также возможно встраивание неправильного нуклеотида при репликации (хотя точность репликации очень велика, но репликативная система может «ошибаться» с частотой примерно 1 раз на 105-106 пар нуклеотидов). Такие нарушения быстро определяются специальными ферментами, пораженный участок удаляется эндо- и экзонуклеазами, заполняется ДНКполимеразой β и сшивается ДНК-лигазой. Этот процесс называется репарацией («исправлением ошибок»)
В случае изменения структуры основания (например, его дезаминирование) это основание удаляется ДНК-N- гликозидазой, затем другими ферментами удаляется дезоксирибоза и на ее место ДНК-полимеразой β и ДНКлигазой встраивается нужный нуклеотид.
Репарация ДНК
Для биосинтеза РНК (транскрипции) необходимы:
•МАТРИЦА – участок одной из нитей ДНК
– (транскриптон)
•СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ:
– АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ
•ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ БЕЛКИ
ДНК-зависимые РНК-полимеразы I — для синтеза р-РНК
II — для синтеза м-РНК
III — для синтеза т-РНК
•РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ: факторы инициации,
элонгации, терминации
Биосинтез РНК
В отличие от репликации при транскрипции весь биосинтез осуществляется одним ферментом – ДНК-зависимой-РНК-полимеразой, которая находит определѐнную последовательность нуклеотидов – промотор, с помощью фактора инициации σ (сигма) присоединяется к нему, раскручивает участок ДНК и разделяет водородные связи («плавит» ДНК) и обеспечивает тем самым возможность синтеза РНК на одной из нитей ДНК по принципу комплиментарности.
Транскрибируется весь участок одной из нитей ДНК от промотора до сайта терминации – транскриптон. Сборка полирибонуклеотида продолжается до тех пор, пока РНК полимераза не достигнет сайта терминации. Затем вновь синтезированная молекула и РНК-полимераза отсоединяются от ДНК, в которой восстанавливаются водородные связи, и нити скручиваются в исходную форму. Молекула, которая получилась при транскрипции называется первичный транскрипт, или гетерогенная ядерная РНК (пре-РНК).
Посттранскрипционный процессинг (созревание РНК)
Первичные транскрипт – ещѐ не готовая РНК, для выполнения своих функций она должна «созреть». У эукариот процессингу подвергаются все виды преРНК, у прокариот – только предшественники рРНК и тРНК.
Созревание матричной РНК проходит в три этапа:
1.сплайсинг (англ. splice – склеивать встык),
2.модификация 5́-конца,
3.модификация 3́-конца.
Как известно, ДНК имеет «мозаичную» структуру, т.е. в каждом гене содержатся как кодирующие (экзоны), так и некодирующие (интроны) участки.
При транскрипции считывание происходит непрерывно, и в первичном транскрипте присутствуют копии и экзонов, и интронов. При сплайсинге интроны удаляются, а экзоны соединяются между собой. Этот процесс осуществляется специальными ферментами рибонуклеотидной природы – рибозимами, так называемыми «малыми ядерными РНК» - мяРНК.
При спайсинге размер первичного транскрипта может уменьшится в несколько раз.
Процессинг РНК (1. сплайсинг)
Процессинг
(2. модификация концов м-РНК)
1.Модификуация 5′-конца. «Кэпирование» (англ. cap – шапка) –
происходит еще во время транскрипции. Процесс состоит в присоединении к 5'-трифосфату концевого нуклеотида премРНК 5'-углерода N7-метил-гуанозина. "Кэп" необходим для защиты молекулы РНК от экзонуклеаз, работающих с 5'-конца, а также для связывания мРНК с рибосомой и для начала трансляци.
2.Модификация 3′-конца. Полиаденилирование – при помощи полиаденилат-полимеразы с использованием молекул АТФ происходит присоединение к 3'-концу РНК от 100 до 200 адениловых нуклеотидов, формирующих полиадениловый фрагмент – поли(А)-хвост. Поли(А)-хвост необходим для защиты молекулы РНК от экзонуклеаз, работающих с 3'-конца.
Процессинг
(2. модификация концов м-РНК)
терминирующий кодон