Сплайсинг катализируется нуклеопротеиновым комплексом, сплайсосомой, в состав которой входят наряду с белками малые ядерные РНК (мяРНК).

Это небольшие по размеру молекулы, характерной особенностью которых является значительное содержание пиримидинового основания – урацила.

1. Участвуют в процессе пре-мРнк 2. Расщепления полицистронных мРнк 3. Поддержание целостности теломер 4. Регуляция транскрипции

Бактериальные РНК-полимеразы. Структура бактериального промотора.

Инициация транскрипции, роль σ-субъединицы. Асимметричность считывания с цепей ДНК. Этапы транскрипции – инициация, элонгация и терминация. Зависимая и независимая от r-фактора терминация транскрипции. Элонгация и терминация транскрипции. Сопряженная транскрипция-трансляция у прокариот. Эукариотические РНК-полимеразы. Необходимость белковых факторов для транскрипции у эукариот. Этапы процессинга (созревания) пре-мРНК: кэпирование, полиаденилирование, сплайсинг. Отличия транскрипции у про- и эукариот.

Трансляция (Биосинтез белка).

Генетический код – правила, которым следует трансляция. Свойства генетического кода (триплетность, неперекрываемость, вырожденность, специфичность, коллинеарность, универсальность).

Понятие рамки считывания информации. Компоненты белоксинтезирующей системы прокариот.

Этапы трансляции. Активирование аминокислот.

Аминоацил-тРНК-синтетазы. Роль тРНК в процессе трансляции. 70S-рибосома. Функциональные центры рибосомы. Аминоацил-тРНК-синтетазы выполняют важную роль в реализации генетической информации.

С помощью этих ферментов осуществляется специфический отбор аминокислот и зашифровка, которая заключается в присоединении каждой аминокислоты к специальному адаптору, способному узнавать для нее кодон на мРНК.

Именно на уровне аа-тРНК-синтетаз происходит специфическая подготовка к переводу 4-х буквенного генетического кода в 20-ти буквенный код белков. Ферментативное аминоацилирование тРНК, несомненно, выполняет кодирующую функцию.

Аминоацил-тРНК-синтетазы существуют в виде высокомолекулярных комплексов – кодосом. Они включают несколько аа-тРНК-синтетаз и ферменты, модифицирующие аа-тРНК-синтетазы и регулирующие их активность. Это протеинкиназы, метилтрансферазы, фосфопротеинфосфатазы и др.

Активный центр аа-тРНК-синтетаз высокоспецифичен в отношении субстрата, но пределы точности все же существуют. Фермент достаточно легко отличает АК с сильно различающимися свойствами, но ему трудно отличить похожие аминокислоты, например, VAL и ILE. Для случаев неправильного включения АК, существует специальный сайт коррекции.

Роль тРНК в трансляции

1.Акцепторная. С помощью специфического фермента аа-тРНК-синтетазы тРНК присоединяет на одном из концов своей молекулы соответствующую аминокислоту, врезультате образуется комплекс аминоацил-тРНК.

2.Транспортная. тРНК доставляет аминокислоту в форме аа-тРНК на рибосому для включения ее в растущую полипептидную цепь.

3.Адапторная. С помощью своего антикодона тРНК специфически взаимодействует с комплементарным ему кодоном мРНК, обеспечивая необходимую последовательность включения аминокислот в синтезируемую полипептидную цепь в соответствии с программой, заданной мРНК. Благодаря этой функции тРНК дешифрует генетический код в РНК-матрице и переводит в аминокислотный код белка.

Белковые факторы инициации (initiation factor): IF-1, IF-2, IF-3; элонгации (elongation factor): EF-Tu, EF-Ts, EF-G (Tu, Ts, G) и терминации трансляции (releasing factor): RF-1 (R1), RF-2 (R2), RF-3 (S).

Внутренняя инициация трансляции у прокариот, роль последовательности Шайно-Дальгарно, образование 70-S-инициирующего комплекса.

Рибосома должна узнать первый триплет кодирующей последовательности и там начать трансляцию. Необходима абсолютно точная инициация, поскольку правильность трансляции мРНК рибосомой зависит от правильной рамки считывания. Если произойдет сдвиг рамки считывания, аминокислотная последовательность полипептида, синтезированного в этом случае, окажется ошибочной, а образовавшийся продукт будет не способен выполнять функции белка, закодированного в данном гене.В прокариотических клетках инициация трансляции является внутренней. Это означает, что рибосомная 30S-частица присоединяется к участку мРНК, содержащему инициирующий кодон AUG. Не имеет значения, на каком расстоянии от 5ʹ-конца мРНК кодон находится. Для прокариот этот способ инициации трансляции является оптимальным, поскольку он обеспечивает инициацию трансляции сразу нескольких цистронов внутри полицистронных мРНК.В расположении 30S-субчастицы на мРНК важную роль играет последовательность Шайна-Дальгарно (рис.31.1), являющаяся элементом 5ʹ-нетранслируемой области прокариотической мРНК. Инициаторной аминоацил-тРНК у прокариот является fMet-тРНКfMet, взаимодействующая антикодоном UAC с колоном AUG на мРНК по принципу комплементарности. Элонгация трансляции – циклический процесс. Пептидилтрансферазная реакция. Терминация трансляции. Энергетические затраты на синтез полипептидной цепи. Точность процесса трансляции. Отличия трансляции в эукариотических клетках. Кэп-зависимый механизм инициации трансляции у эукариот. Белковые факторы трансляции у эукариот.

Посттрансляционные модификации полипептидной цепи (удаление с Nконца формилметионина (метионина), образование –S-S-мостиков, фосфорилирование, ацетилирование, метилирование, гликозилирование, убиквитинирование и т.д.).

Элонгация и терминация трансляции у прокариот.

Элонгация трансляции

Выделяются следующие три стадии элонгации трансляции:

Стадия 1. Кодонспецифический выбор аа-тРНК. Требует обязательного участия белковых факторов Tu, Ts и GTP. Реакции протекают в следующей последовательности. Вначале в результате взаимодействия между белковым фактором EF-Tu и GTP образуется относительно нестабильный комплекс EF-Tu-GTP. Образованный комплекс неспецифически связывает одну молекулу любой аа-тРНК:

EF-Tu-GTP + аа-тРНК → аа-тРНК-EF-Tu-GTP

Далее происходит связывание аа-тРНК-EF-Tu-GTP на R-участке, которое происходит, вероятно, еще во время предыдущего рабочего цикла рибосомы. Комплекс аа-тРНК- EF-Tu-GTP некоторое время удерживается на участке предварительного узнавания (до переноса на А-сайт). Механизм этого переноса остается неизвестным.

70S-мРНК + аа-тРНК- EF-Tu-GTP → 70S-мРНК-аа-тРНК- EF-Tu-GTP

Следующий этап ‒ гидролиз GTP до GDP, который остается в комплексе с EF-Tu и Н3РО4. Они высвобождаются из рибосомы. В цитоплазме происходит при участии фактора EF-Ts возвращение EF-Tu-GDP в исходное состояние:

EF-Tu-GDP + EF-Ts + GTP → EF-Tu-GTP + EF-Ts + GD

Стадия 2. Транспептидация. Свободная NH2-группа аа-тРНК ориентируется рядом с этерифицированным карбоксилом пептидил-тРНК. Такое пространственное сближение субстратов пептидилтрансферазного центра (ПТЦ) является необходимым и достаточным условием образования между ними пептидной связи. Эта реакция катализируется самим ПТЦ. В процессе транспептидации пептидил, связанный через СОО-группу с тРНК в донорном центре, покидает свою тРНК (она становится деацилированной) за счет замыкания пептидной связи переносится на NH2-группу аминокислоты аа-тРНК.

В результате единичной транспептидации пептидил удлиняется на одни аминокислотный остаток. Необходимая для этогог энергия запасена в сложноэфирной связи пептидила (fmet) и концевого аденозина тРНК (рис.31.6).

Важным следствием транспептидации является резкое снижение прочности удержания измененных субстратов ПТЦ- деацилированную тРНК в донорном участке и пептидил-тРНК в акцепторном участке, что необходимо для прохождения следующей стадии цикла – транслокации.

Стадия 3. Транслокация. После замыкания петидной связи донорная тРНК, лишившаяся пептидила, занимает донорный участок, а пептидил оказывается связанным с акцепторной тРНК в А-участке. Такое состояние рибосомы и пептидил-тРНК называется претранслоцированным.

Чтобы рибосома могла присоединить очередную аа-тРНК и образовать следующую пептидную сявзь, в ней должны произойти пространственные перемещения некоторых компонентов. Этот процесс получил название транслокации. Она включает следующие события:

1). Перемещение пептидил-тРНК с акцепторного на донорный участок – транслокация тРНК;

2). Вытеснение деацилированной тРНК из Р-участка;

3). Перемещение рибосомы вдоль мРНК в направлении 5′ → 3′ на один кодон и установка в акцепторном участке нового кодона – транслокация рибосомы или транслокация мРНК.

Во время транслокации очередная аа-тРНК, вероятно, перемещается из R-участка в А-участок (рис.31.6).

Транслокация в клетке происходит с участием белкового фактора EF-G связанного с GTP (транслоказа). Для удаления EF-G из рибосомы, которое происходит сразу после транслокации, необходим нидролиз GTP. Такое состояние рибосомы называется посттранслоцированным. Рибосома способна повторить весь цикл снова.

Таким образом, на этап элонгации затрачивается две молекулы GTP.