После прохождения всего гена фермент встречает сигнал терминации. Терминальная последовательность длиной около 40 п.н. особенно важна для прокариот, поскольку расположена вблизи конца одного гена и слева от следующего. В ряде случаев окончание синтеза РНК зависит от фактора терминации или ρ-фактора – крупного белкового гексамера, который взаимодействует с транскриптом. В точке терминации транскрипции синтезированная молекула РНК освобождается от ДНК-матрицы, а коровый фермент диссоциирует. Эта РНК полностью комплементарна матричной цепи ДНК.
Гены, кодирующие близкородственные продукты, у бактерий часто сгруппированы на хромосоме. Часто эти прилегающие друг к другу последовательности, за исключением последней в кластере, не имеют сигналов терминации, и РНК транскрибируется со всего кластера сразу. Такая иРНК кодирует несколько белков и называется полицистронной иРНК (бактериальные гены – цистроны). Продукты этих генов обычно функционируют одновременно, поэтому такая транскрипция очень эффективно позволяет быстро транскрибировать всю нужную генетическую информацию. У эукариот обычно транскрибируется моноцистронная мРНК.
Транскрипция у эукариот
Механизмы в основном сходны, но есть и различия. Основные:
Транскрипция у эукариот происходит в ядре с участием 3 форм РНК-полимеразы.
В отличие от прокариот РНК-транскрипты у эукариот не ассоциируют с рибосомами до окончания транскрипции.
Трансляция на иРНК происходит после ее выхода из ядра в цитоплазму
Первичный РНК-транскрипт подвергается процессингу или созреванию – обычно к 5’ концу добавляется кэп, а к 3’ концу хвост (полиА-фрагмент), внутренняя последовательность РНК тоже модифицируется. Первичные транскрипты (пре-мРНК) намного длиннее зрелых иРНК и локализованы в ядре клетки, образуя группу гетерогенных ядерных РНК (гяРНК). Эти гяРНК в комплексе с белками формируют гетерогенные ядерные рибонуклеотидпротеиновые частицы (гяРНП). Около 25% гяРНК затем превращается в иРНК в процессе сплайсинга, когда вырезается значительная часть последовательностей РНК, а оставшиеся фрагменты сшиваются, образуя готовую к трансляции иРНК.
Инициация транскрипции у эукариот
Эффективность начала транскрипции РНК- полимеразой определяется по меньшей мере тремя цис-активирующими элементами эукариотического гена.
Один из таких цис-элементов – ТАТА-бокс или блок Голдберга- Хогнесса – был обнаружен в области промотора на 30 нуклеотидов левее стартовой точки транскрипции (-30). Консенсусная последовательность этого элемента состоит из гептануклеотида, включающего только А и Т и гомологична области промотора (-10) в прокариотических генах. Поскольку ТАТА-бокс встречается в большинстве эукариотических генов, его относят к неспецифическому сайту транскрипции, который способствует денатурации двойной спирали из-за меньшей прочности связей А-Т.
Второй цис-элемент – СААТ-бокс локализован в промоторах большинства генов, примерно на 80 нуклеотидов левее стартовой точки транскрипции (-80) и представляет собой последовательность ГГССААТСТ. У большинства генов на 5’ конце один или два регуляторных элемента, среди которых ТАТА и СААТ-боксы. Локализованы эти элементы были с помощью делеций.
Другой класс цис-активирующих элементов – энхансеры, которые локализуются на обоих концах (3’ и 5’) и внутри генов. Они могут регулировать транскрипцию на расстоянии и очень важны для ее инициации.
Действие цис-активирующих регуляторных последовательностей дополняется транс-активирующими факторами которые улучшают связывание фермента с ДНК- матрицей. Эти белки относятся к факторам транскрипции и участвуют в связывании РНК-полимеразы II с промотором.
Эукариотическая РНК-полимераза (RNP) существует в трех уникальных формах, каждая из которых транскрибирует различные типы генов. Каждый фермент больше и сложнее, чем прокариотические RNP. RNP II отвечает за продукцию мРНК.
Гетерогенные ядерные РНК и их процессинг – кэпы и хвосты
Генетическая информация закодирована в матричной цепи ДНК и переписана на иРНК. У бактерий ДНК транскрибируется на последовательность мРНК, которая транслируется в аминокислотную согласно генетическому коду, у эукариот трансляции предшествует процессинг иРНК
К 1970 г. – эукариотическая иРНК сначала транскрибируется с ДНК в виде предшественника гораздо большей длины, чем иРНК, которая транслируется. Предположили, что первичный очень длинный РНК-транскрипт после процессинга в ядре выходит в цитоплазму в виде зрелой более короткой иРНК