9. Процессинг (созревание) и сплайсинг. Основные события.
Процессинг РНК (посттранскрипционные модификации РНК) — совокупность процессов в клетках эукариот, которые приводят к превращению первичного транскрипта в зрелую РНК.
Кэпирование представляет собой присоединение к 5'-концу транскрипта 7-метилгуанозина через необычный для РНК 5',5'-трифосфатный мостик, а также метилирование остатков рибозы двух первых нуклеотидов. Процесс кэпирования происходит во время синтеза молекулы пре-мРНК. Кэпирование защищает 5'-конец первичного транскрипта от действия рибонуклеаз, специфически разрезающих фосфодиэфирные связи в направлении 5’→3'.[1]:221
Функции кэпа и связанных с ним белков:
-
участие в сплайсинге;
-
участие в процессинге 3'-конца мРНК;
-
экспорт мРНК из ядра;
-
защита 5'-конца транскрипта от экзонуклеаз;
-
участие в инициации трансляции.
Фермент поли(А)-полимераза присоединяет 3'-концу транскрипта от 100 до 200 остатков адениловой кислоты. Полиаденилирование осуществляется при наличии сигнальной последовательности 5'- AAUAAA-3' на 3'-конце транскрипта, за которой следует 5'-CA-3'. Вторая последовательность является сайтом разрезания.
После полиаденилирования мРНК подвергается сплайсингу, в ходе которого удаляются интроны (участки, которые не кодируют белки), а экзоны (участки, кодирующие белки) сшиваются и образуют единую молекулу[2]. Сплайсинг катализируется крупным нуклеопротеидным комплексом — сплайсосомой, состоящей из белков и малых ядерных РНК. Многие пре-мРНК могут быть подвергнуты сплайсингу разными путями, при этом образуются разные зрелые мРНК, кодирующие разные последовательности аминокислот (альтернативный сплайсинг).
Редактирование РНК — процесс, в ходе которого информация, содержащаяся в молекуле РНК, изменяется путем химической модификации оснований.
мРНК эукариот подвергаются посттранскрипционному метилированию.
10. Активация аминокислот и их транспорт.
Pеакция присоединения аминокислоты к своей транспортной РНК перед вступлением в процесс трансляции,является промежуточной реакцией в процессе соединения аминокислоты с молекулой АТФ:аминокислота+АТФ=АА-АМФ+2Р, - катализируемая ферментом аминоацил-тРНК-синтетазой; затем аминокислота присоединяется к тРНК с освобождением АМФ.
11. Трансляция. Этапы трансляции.
Происходит на рибосоме. Вне трансляции рибосома существует в виде отдельных субчастиц – большой и малой.
Стадии трансляции:
1) Инициация. Взаимодействие инициаторной транспортной РНК (нагруженной метионином), малой и большой субчастицы рибосом и матричной РНК с помощью белковых факторов инициации (БФИ). Заканчивается сборкой полной рибосомы, состоящей из 2-х субчастиц – большой и малой и наличием функциональных участков рибосом.
2) Элонгация. Образование пептидных связей и в результате – образование первичной структуры полипептида.
3) Терминация. Прекращение синтеза полипептида и роль нонсенс - кодонов мРНК (УАА, УГА, УАГ).
12. Посттрансляционные модификации белков.
Посттрансляционная модификация — это ковалентная химическая модификация белка после его синтеза на рибосоме. Для многих белков посттрансляционная модификация оказывается завершающим этапом биосинтеза, который является частью процесса экспрессии генов. Наряду с альтернативным сплайсингом посттрансляционные модификации увеличивают разнообразие белков в клетке.
Посттрансляционные модификации оказывают различные эффекты на белки: регулируют продолжительность их существования в клетке, ферментативную активность, взаимодействия с другими белками. В ряде случаев посттрансляционные модификации являются обязательным этапом созревания белка, в противном случае он оказывается функционально неактивным. Например, при созревании инсулина и некоторых других гормонов необходим ограниченный протеолиз полипептидной цепи, а при созревании белков плазматической мембраны — гликозилирование.
Посттрансляционные модификации могут быть как широко распространёнными, так и редкими, вплоть до уникальных.
|
Основные термины |
|
|
Экспрессия генов –реализация наследственной информации от ген к признаку |
Ген – функциональная единица наследственности (участок молекулы ДНК, занимающий определенный локус в хромосоме, содержащий информацию о синтезе полипептида или РНК и обеспечивающий возможность проявления определенных признаков организма |
|
Транскриптон – единица реализации наследственной информации у эукариот. Включает структурные и функциональные гены. |
Экзон – функциональная часть гена; информативная последовательность нуклеотидов, кодирующая синтез полипептида или РНК. |
|
Оперон – единица экспрессии генов у прокариот. Включает структурные и функциональные гены. |
Интрон –неинформативная последовательность нуклеотидов внутри одного гена; выполняет цементирующую функцию. Ps: на границе экзонов и интронов имеются одни и те же нуклеотидные сочетания ГТ….АГ, они узнаются рестриктазами и вырезаются. |
|
Цистрон – функциональная единица гена у прокариот |
Структурные гены – уникальные компоненты генома; единственная последовательность, кодирует определенный белок или некоторые виды РНК (тРНК, рРНК, мяРНК) |
|
Функциональные гены – регулируют работу структурных генов |
Промотор – участок ДНК, включает 80-90 НП*, способный соединяться с ДНК-зависимой РНК-полимеразой У прокариот: полимеразой узнается участок промотора ТАТААТ - блок Прибнова и блок ТТГАЦА У эукариот: ТАТА – Хогнесса и блок ЦААТ.
|
|
Энхансер – ускоряет считывание информации, находится на 5/ конце. Сайленсер – замедляет считывание информации |
Оператор – относится к группе акцепторов. Соединяется с белком репрессором. Включает и выключает работу структурных генов. |
|
Инициатор –НП с которой начинается реализация наследственной информации. У большинства эукариот – НП, кодирующая метионин(АУГ) |
Терминатор –НП, на которой заканчивается реализация наследственной информации, находится на 3/ конце, в большинстве случаев это палиндром** |
|
Спейсер –неинформативный участок молекулы ДНК, расположен между генами. Длина его различна. |
Псевдогены – НП, в которых фермент не работает в связи с мутацией в участке связывания ДНК с полимеразой. |
|
Генетический код – способ зашифровки в молекуле ДНК ядра информации о структуре и функциях белка. Это ключ для перевода нуклеотидной последовательности в аминокислотную. |
Прыгающие гены – участки ДНК, способные передвигаться из одной части генома в другой. Известны 2 типа: диссоциатор (тормозит работу соседних генов) и активатор (усиливает) |
|
Свойство кода. Колинеарность –параллелизм, НП молекулы ДНК соответствуют а.к.* последовательности молекулы полипептида |
Регуляторные гены – регулируют ход онтогенеза. |
|
Свойство кода. Неперекрывающийся –один и тот же нуклеотид не может одновременно принадлежать двум кодонам |
Свойство кода. Перекрывающийся – с одного и того же гена может считываться информация для образования двух и более белков. |
|
Свойство кода. Универсальность – кодирование а.к. происходит одинаково на всех уровнях организации живых систем. |
Свойство кода. Квазиуниверсальность – некоторые кодоны в разных генетических структурах кодируют различные а.к. (н-р, кодон УГА –терминатор, а в митохондриях дрожжей, человека, быка кодирует а.к. триптофан) |
|
Репрессор – аллостерический белок, состоит из нескольких субъединиц. Одним участком соединяется с оператором, другим – с эффектором(субстратом), снимает репрассию |
Гистоны – тормозят синтез белка. Негистоновые хромосомные белки- снимают блокирующее действие гистонов. |
|
Реверсия – обратная транскрипция. На молекуле иРНК (фермент ревертаза) синтезируется молекула ДНК. |
Процессинг – созревание гяРНК и превращение ее в и(м)-РНК. Сплайсинг –сшивание. |
|
Защита концов и-РНК. В первую очередь на 5/ образуется «колпачок»КЭП: идет присоединение метилированного гуанозина через остаток фосфорной кислоты. |
Защита концов и-РНК.На 3/ идет присоединение адениловых остатков (до 200), формируется Poly A. |
