Строение и экспрессия генов класса II
Гены класса II кодируют все цитоплазматические мРНК и все, за исключением одной (U6) мяРНК. Гены класса II имеют наиболее типичное для эукариот строение.
Гены эукариот имеют прерывистое (мозаичное) строение - последовательности, кодирующие последовательность аминокислот в белке (экзоны) чередуются с последовательностями, не несущими информации о структуре белков (интроны). мРНК после синтеза подвергаются модификации (процессингу). Одним из этапов процессинга является сплайсинг – вырезание интронов и сшивание экзонов. Все транскрипты (мРНК, мяРНК) генов класса II имеют характерные группировки (кэпы) на 5׳-конце и poly(A)-хвосты на 3׳-конце, сразу за кодирующей последовательностью. Многие гистоновые мРНК и некоторые мяРНК не имеют хвостов. мРНК эукариот несет информацию о структуре одного белка (моноцистронная). Только в некоторых случаях (альтернативный сплайсинг) с одной мРНК может образовываться несколько близких по строению белков.
Во время инициации транскрипции к регуляторным последовательностям промотора присоединяются факторы транскрипции. Эти белки участвуют в связывании РНК-полимеразы II с промотором. Факторами транскрипции РНК-полимеразы II являются: TFIIA, TFIIB, TFIIC, TFIID и т.д. Фактор TFIID непосредственно связывается с ТАТА-боксом, поэтому его называют ТАТА-связывающим белком. После связывания ДНК с этим белком, с ним ассоциирует не менее семи факторов транскрипции, формируя комплекс, который затем взаимодействует с РНК-полимеразой. В конце инициации образуется открытый комплекс, после чего начинается элонгация.
Сразу после образования 5׳-конца мРНК происходит кэпирование – первый этап посттранскрипционной модификации (процессинга). Кэпирование состоит в присоединении к 5׳-концу синтезирующейся мРНК 7-метилгуанозина (шапочки). Кэп защищает 5׳-конец мРНК от действия нуклеаз.
Транскрипция многих генов белков эукариот заканчивается далеко за сайтом, в котором происходит расщепление РНК с образованием 3׳-конца мРНК. Терминация осуществляется во множественных сайтах последовательности ДНК протяженностью в сотни, а иногда и тысячи пар нуклеотидов. Некоторые гены белков эукариот, напротив имеют четко определенные сигналы терминации транскрипции. Такие последовательности богаты остатками Т и А. Одна из них – последовательность ААТААА, находящаяся на 10-30 нуклеотидов левее сайта расщепления-полиаденилирования (ЦА). 3׳-конец РНК отщепляется ферментами в указанной точке, затем происходит полиаденилирование этого конца молекулы РНК. Поли (А)-хвост есть практически у всех мРНК, за исключением транскриптов гистоновых генов. В отсутствии поли (А)-хвоста РНК-транскрипты быстро деградируют под действием ферментов. Полиаденилирование является вторым этапом процессинга мРНК. После полиаденилирования образуется предшественник зрелой мРНК - гетерогенная ядерная РНК (гяРНК), которая содержит в своем составе последовательности интронов. Третьим этапом созревания мРНК является сплайсинг – процесс вырезания интронов и сшивание экзонов.