Вопрос 9.

Особенности молекулярного строения генов и потока информации у про- и эукариотических организмов. Процессинг, его этапы и значение.

Строение генов у прокариот:

1. Цистронное. Цистрон – участок ДНК, кодирующий одну полипептидную цепь.

2. Наследственный материал содержится в единственной кольцевой молекуле ДНК, которая располагается в цитоплазме клетки.

3. Экспрессия генов: ДНК (путем транскрипции) => иРНК (путем трансляции)=> белок.

Строение генов эукариот:

1. Наследственный материал по объему больше, чем у прокариот и расположен он в хромосомах.

2. Мозаичное строение: кодирующие участки – экзоны, некодирующие – интроны.

3. Экспрессия генов: ДНК (путем транскрипции)=> про-и-РНК (путем процессинга)=> зрелая иРНК (путем трансляции)=> белок.

Транскрипция:

Считывание генетической информации с ДНК на иРНК.

Матрицей служит матричная цепочка ДНК(3’=>5’).

Копируется небольшой участок матрицы – оперон(прокариоты), транскриптон(эукариоты), ограниченный промотером и терминатором.

Синтез ведет фермент РНК-полимераза.

Присходит в ядре.

Этапы:

1. РНК-полимераза соединяется с промотером

2. РНК-полимераза разделяет цепочки ДНК, образуется транскрипционный глазок. Первым в строющуюся цепь включается пуриновый нуклеотид.

3. Удлинение цепи(синтез нуклеотидов) – примерно 30 нуклеотидов в секунду.

4. Терминация с участием белковых факторов, которые способсвуют отщеплению РНК-полимеразы от матрицы.

После транскрипции у прокариот сразу начинается траснляция, у эукариот сначала процессинг(созревание пре-и-РНК).

Процессинг:

Происходит в ядре клетки.

Пре-иРНК содержит участки комплементарные экзонам и интронам.

Зрелая иРНК содержит участки комплементарные только экзонам.

Проводится специфическими ферментами эндо- и эктонуклеазами.

Этапы процессинга:

1. Фермент рестриктаза дробит пре-и-РНК на экзоны и интроны.

2. Интроны удаляются, экзоны сшиваются ферментами липазамив кодирующую зону(сплассинг) - «шапочка» рибосомы узнает место на матрице.

3. Образование КЭП-структуры в области 5’конца матрицы – защищают зону кодирования от повреждений.

4. Образование Poly-A(хвост) в области 3’конца – терминатор, разрушитель. АУГ(5’)=>кодирующая зона=>Poly-A(3’).

5. Образование информосомы и выход зрелой иРНК из ядра.

Трансляция:

1. Активация аминокислот=> формирование аминоацил-тРНК.

2. Инициация: сборка активной рибосомы. Малая и большая субъединицы имеют два активных центра: пептидный и аминоацильный. Считывание начинается со стартового кодона АУГ(5’), к нему присоединяется малая субъединица рибосомы, после чего ее положение на матрице уточняется. К образовавшемуся комплексу инициации присоединяется большая субъединица рибосомы. Первая амк – метионин окажется в пептидильном центре, а аминоацильный центр будет пустым. В один момент в рибосоме может быть два кодона.

3. Элонгация – удлинение пептидной цепи. Процесс имеет циклический характер: в свободный аминоацильный центр поступает новая амк, которая переходит в пептидильный центр и образуется дипептид. После образования пептидной связи между амк рибосома сдвигается по матрице ровно на один триплет.

4. Терминация белкового синтеза – об окончании белкового синтеза свидетельствует наличие нонсенс-кодонов в аминоацильном центре. Кодоны-терминаторы распознаются белковыми факторами терминации, что способствует отщеплению белковой молекулы от последней тРНК и разделению рибосомы на отдельные субъединицы. Синтезированная молекула белка, имеющая первичную структуру, далее поступает в комплекс Гольджи и ЭПС, где происходит формирование нативной структуры белка(фолдинг). В комплексе Гольджи происходит формирование комплексов белков.