1. Процесс транскрипции

1) Инициация – начало реакции. Синтез РНК катализируется РНК-полимеразой: фермент соединяется с промотором. Эта зона содержит набор нуклеотидов, которые дают старт сигнал. Под действием специальных белков раскручивается участок спирали ДНК, при этом разрушаются водородные связи между цепями – одна из цепей служит матрицей для синтеза РНК

Фермент РНК-полимераза отыскивает промотор, и с помощью общих транскрипционных факторов прикрепляется к нему (15-20 секунд)

2) Элонгация – основная часть реакции. На одной цепи ДНК по принципу комплементарности выстраиваются нуклеотиды. Фермент РНК-полимераза, продвигаясь по цепи ДНК, соединяет их между собой.

Связывания 50 нуклеотидов в секунду недостаточно, поэтому инициация и синтез и-РНК происходит с нескольких участков – образующиеся фрагменты (транскриптоны) затем объединяются в иРНК.

Процесс удлинения РНК продолжается до стоп-сигнала (стоп-кодона), который прекращает движение фермента и синтез РНК. У прокариот в роли терминаторов выступают участки ДНК, имеющие симметричное строение – палиндромы. Тогда в иРНК может получиться образование (шпилька), которое не позволяет РНК-полимеразе двигаться дальше

3) Терминация – последний этап. Фермент РНК-полимераза отделяется от ДНК, одновременно с этим освобождается РНК. ДНК восстанавливает двойную спираль. В результате образуется первичный транскрипт.

2. Теория мозаичного строения генов эукариот. Экзон – интронная организация генов эукариот.

1) Мозаичные гены эукариот имеют больший размер, чем последовательность нуклеотидов, представленная в мРНК (3-5%).

2) Мозаичные гены состоят из экзонов и интронов. Интроны удаляются из первичного транскрипта и отсутствуют в зрелой мРНК, состоящей только из экзонов. Число и размеры интронов и экзонов индивидуальны для каждого гена, но интроны по размерам значительно больше.

3) Ген начинается и заканчивается экзоном, но внутри гена может быть любой набор интронов (гены глобина имеют 3 экзона и 2 интрона). Экзоны и интроны обозначаются цифрами или буквами в порядке их расположения вдоль гена.

4) Порядок расположения экзонов в гене совпадает с их расположением в мРНК.

5) Экзон одного гена может быть интроном другого.

6) На границе экзон-интрон имеется определённая постоянная последовательность нуклеотидов (ГТ - АГ), присутствующая во всех мозаичных генах.

7) В мозаичном гене иногда нет однозначного соответствия между геном и кодируемым им белком, то есть одна и та же последовательность ДНК может принимать участие в синтезе различных белков.

3. Организация и функции промоторов.

Промотор – участок молекулы ДНК, к которому присоединяется РНК-полимераза и происходит инициация транскрипции. Последовательность оснований в промоторе определяет, какая из цепей двойной спирали ДНК присоединит фермент.

Функция промотора – создание условий для инициации транскрипции, а также регуляция других параметров (тканеспецифичности и скорости). Для того, чтобы РНК-полимераза прикрепилась к промотору, нужны общие транскрипционные факторы.

По активности промоторы делят на:

• конститутивные (постоянный уровень транскрипции);

• индуцибельные (транскрипция зависит от условий в клетке, например, от присутствия определённых веществ или наличия теплового шока).

Промотор эукариот содержит 2 базовых регуляторных элемента:

1) ТАТА последовательность – положение -25. Обеспечивает правильную ориентацию РНК-полимеразы. В состав ТАТА-бокса входят аденин и тимин, между которыми имеются только две водородные связи, что облегчает расплетание цепей ДНК в этом районе промотора.

2) ЦААТ последовательность – положение -75. Влияет на специфичность транскрипции.

Расстояние между ЦААТ и ТАТА большое, и РНК-полимераза не способна накрыть всю область – поэтому эти боксы распознаются своими собственными белками

Промотор прокариот имеет 2 консервативные последовательности:

1) Бокс Прибнова – положение -10. В состав этого бокса входят основания ТАТААТ – является тем участком, с которого начинается раскручивание двойной цепи ДНК

2) Особая последовательность нуклеотидов, начиная с положения -35. Состоит из 9 нуклеотидов, отвечает за узнавание промотора РНК-полимеразой. У прокариот наряду с промотором имеются и другие регуляторные участки: это активатор и оператор.