Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3 КУРС (БИОХИМИЯ ЭНЕРГИЯ) / Разобранные билеты на экзамен по биохимии

.pdf
Скачиваний:
217
Добавлен:
24.05.2019
Размер:
3.56 Mб
Скачать

15. Репликация ДНК: компоненты реплицирующего аппарата у про- и эукариот.

Репликация (синтез) ДНК происходит не беспорядочно, а в строго определенный период жизни клетки. Синтез ДНК происходит в S-фазу клеточного цикла, когда клетка готовится к делению. Основные принципы репликации:

1.Комплементарность.

2.Полуконсервативность. (Согласно гипотезе Дж. Уотсона и Ф. Крика, каждая из цепей двойной спирали ДНК служит матрицей для репликации комплементарных дочерних цепей. При этом образуются две дочерние двухцепочечные молекулы ДНК, идентичные родительской, причем каждая из этих молекул содержит одну неизменную цепь родительской ДНК.)

3.Антипараллельность .

4.Прерывистость.

5.Потребность в затравке.

РЕПЛИСОМА – сложный и эффективно работающий мультиферментнй комплекс, формирующийся в репликативной вилке для осуществления синтеза ДНК.

Cодержит примерно 15 - 20 белков и включает:

Топоизомеразу

Хеликазу

Ssb-белки (single strand binding proteins)

Праймазу

множество дополнительных белков

ДНК – полимеразы

Белки необходимые для репликации:

•Dna A - узнавание области начала репликации, привлечение к месту сборки остальных белковых компонентов;

Dna B - ДНК-хеликаза – разделение цепей ДНК в репликативной вилке;

Dna C - обеспечение взаимодействия хеликазы и праймазы с ДНК;

Dna G - праймаза – синтез РНК-затравок;

ssb - белки, взаимодействие кооперативно с одноцепочечной ДНК и стабилизирующие расплетенный комплекса;

ДНК-лигаза – лигирование (сшивание) фрагментов Оказаки;

Топоизомераза I – создание шарнира для раскручивания цепей ДНК в репликативной вилке;

Топоизомераза II – (ДНК-гираза) - разделение катенанов.

Для ДНК-полимеразы необходимы: -ДНК-матрица;

-субстраты - dТТР, dАТP, dGТP, dCТP;

-ионы Mg2+;

-источники энергии - dТТР, dАТP, dGТP, dCТP; -затравка (праймер) со свободной 3ʹ-ОН-группой.

Репликация ДНК у эукариот, по существу аналогичная репликации ДНК у прокариот, имеет ряд особенностей. Например, вместо одной точки репликации в ДНК эукариот имеются специфические точки «начала», так называемые автономно реплицирующие последовательности (около 300 нуклеотидных пар); в дрожжевой клетке таких элементов около 400. Кроме того, скорость движения репликационной вилки у эукариот (примерно 50 нуклеотидов в секунду) почти в 10 раз ниже, чем у E.

Coli.

Отличия репликации у эукариот связаны с нуклеосомным строением хромосом. ДНК наматывается на частички нуклеосом и межнуклеосомные фрагменты ДНК включают примерно 200 нуклеотидов. Поэтому фрагменты Оказаки у эукариот короче, чем у прокариот и составляют - 100-200 нуклеотидов. В связи с нуклеосомным строением меньше и скорость синтеза ДНК (50-100 нуклеотидов в сек). Нуклеосомы перед репликацией распадаются и формируются заново на новых цепях на расстоянии 200-400 нуклеотидов от репликативной вилки. Репликация идет в двух взаимопротивоположных направлениях с множеством репликонов. У эукариот не 1 репликон, как у прокариот, а множество: у дрожжей – 500, у млекопитающих – 20-30 тыс.

16.Характеристика ДНК-полимераз про- и эукариот.

Упрокариот есть пять ДНК-полимераз - Pol I, Pol II, Pol III, Pol IV и Pol V. ■ В репликации ДНК принимают участие Pol I и Pol III.

■ ДНК-П I участвует в удалении праймера, застройке образовавшейся бреши, коррекции ошибок.

■ ДНК-П III - основной фермент репликации ДНК, синтезирует лидирующую и отстающую цепь ДНК, обладает корректорской функцией.

■ ДНК-П II, IV и V осуществляют репаративный синтез ДНК.

Наиболее полно изучена ДНК-полимераза I кишечной палочки – одиночный полипептид. Обладает полимеразной активностью (см. выше) и экзонуклеазной (3’→5’ экзонукл. акт-ть : осущ-т гидролиз фосфодиэфирных связей в оной из цепей ДНК, начиная с 3’-конца цепи, при ошибочном спаривании и 5’→3’ экзонуклеазная активность : гидролиз идет с противоположного конца, при удалении РНКпраймера).

ДНК-полимераза II присоединяет нуклеотиды значительно менее эффективно, чем ДНК-полимераза I, и не обладает 5'-»3' экзонуклеазной активностью. Следовательно, ДНК-полимераза II может заполнять пробелы между фрагментами ДНК, спаренными с матричной цепью, но не способна отщеплять РНК-нуклеотиды от фрагментов Оказаки или осуществлять репарацию ДНК-полимераза Ш-холофермент ключевой фермент, ответственный за репликацию хромосомной

ДНК Е. coli. В каждой клетке содержится всего 10-20 молекул ДНК-полимеразы III, но, тем не менее она является основным компонентом мультиферментного комплекса, инициирующего формирование репликативных вилок в точках начала репликации, участвующего в синтезе лидирующей цепи и удлиняющего РНК-праймеры с образованием фрагментов Оказаки.

В эукариотических клетках в соответствии с пересмотренной номенклатурой все эукариотические ДНК-полимеразы в настоящее время классифицируются следующим образом: ДНК-полимераза α, ДНК-полимераза β, ДНК-полимераза γ, ДНК-полимераза δ и ДНК-полимераза е.

ДНК-полимераза α играет главенствующую роль в процессе репликации ядерной ДНК. Сначала комплекс ДНК-полимеразы α с праймазой инициирует синтез лидирующей цепи, а затем инициируется синтез фрагментов Оказаки.

Ядерная ДНК-полимераза β - это одиночный полипептид, функция которого состоит в заполнении пробелов при репарации повреждений ДНК, а также в эксцизионной репарации поврежденных оснований.

Роль ДНК-полимеразы γ, состоящей из четырех идентичных полипептидов, сводится к осуществлению репликации митохондриального генома. Ее роль в ядре не известна. ДНК-полимераза δ, как полагают, принимает участие в репликации лидирующей цепи ДНК. Впервые этот фермент был охарактеризован как эукариотическая ДНК-полимераза, обладающая 3'-»5'- экзонуклеазной активностью.

Позже из тимуса теленка и дрожжей удалось выделить независимую от PCNA ДНК-полимеразу, также обладающую 3’→5’-экзонуклеазной активностью. Это фермент ДНК-полимераза ε. Существует предположение, что ДНК-полимераза ε является второй ДНК-полимеразой, синтезирующей отстающие цепи ДНК, участвует в процессе заполнения брешей м-ду фрагментами Оказаки и удаляет РНК праймеры на концах фрагм. Оказаки.

17. Этапы биосинтеза ДНК: инициация, элонгация, терминация.

Основываясь главным образом на данных, полученных в опытах in vitro, предполагают, что условно механизм синтеза ДНК у Е. coli может быть подразделен на три этапа; инициацию, т.е. начало, элонгацию, т.е. продолжение, и терми-нацию, т.е. завершение (прекращение) синтеза. Каждый из этих этапов требует участия специфических ферментов и белковых факторов.

Этап I – инициация биосинтеза ДНК – У бактерий инициация репликации ДНК начинается в уникальном сайте хромосомы, точке репликации - oriC, из которой репликация осуществляется двунаправлено до точки окончания (terminus). Оri C – инициирующая последовательность Е. coli длиной 245 пар характеризуется высоким содержанием АТ-пар, которые легко денатурируют. К этому участку присоединяются 10-20 молекул инициаторного белка dnaA и АТР.

Это приводит к плавлению молекулы ДНК и раскрытию цепей. Далее происходит присоединение белков dnaС, dnaВ (хеликазы), ssb-белков и dnaG (праймазы). Формируется репликативная вилка. (см выше)

Этап II – элонгация синтеза ДНК. Синтез цепей ДНК происходит в направлении 5′ → 3 ′ растущей цепи. Очередной нуклеотид присоединяется к свободному 3 ′-ОН концу предшествующего нуклеотидного остатка. Синтезируемая цепь всегда антипараллельна матричной цепи.– включает два кажущихся одинаковыми, но резко различающихся по механизму синтеза лидирующей и отстающей цепей на обеих материнских цепях ДНК. Синтез лидирующей цепи начинается с синтеза праймера (при участии праймазы) у точки начала репликации, затем к праймеру присоединяются дезоксирибонуклеотиды под действием ДНК-полимеразы III; далее синтез протекает непрерывно, следуя шагу репликационной вилки. Синтез отстающей цепи, напротив, протекает в направлении,

обратном движению репликационной вилки и начинается фрагментарно. Фрагменты всякий раз синтезируются раздельно, начиная с синтеза праймера. Отстающая цепь ДНК временно образует петли вокруг реплисомы так, что димер ДНК-полимеразы получает возможность перемещаться одновременно по обеим цепям в одном 5ʹ→3ʹ направлении на короткое расстояние. На отстающей цепи вначале синтезируются короткие фрагменты новой цепи ДНК, так называемые фрагменты Оказаки, указавших на прерывистый характер синтеза ДНК.

Каждый фрагмент начинается с короткой РНК-затравки (10 – 12 пар нуклеотидов), необходимой для функционирования ДНК-полимеразы. ДНК-полимераза III достраивает этот праймер до фрагмента ДНК длиной 1000-2000 звеньев. Также происходит:

Вырезание РНК-праймеров из лидирующей цепи и из каждого фрагмента Оказаки. Эту функцию выполняет Pol I, благодаря 5´→3´-экзонуклеазной активности;

Заполнение брешей, оставшихся после удаления праймеров. В этом процессе участвует также ДНК-полимераза I, используя для встраивания нуклеотидов 3´-ОН-группу соседнего фрагмента Оказаки;

Соединение фрагментов ДНК в отстающей цепи с помощью фермента ДНК-лигазы;

Исправление ошибок репликации, благодаря 3´→5´-экзонуклеазной активности, которой

обладают как Pol III, так и Pol I.

Этап III – терминация синтеза ДНК – наступает, скорее всего, когда исчерпана ДНК-матрица и трансферазные реакции прекращаются. Точность репликации ДНК чрезвычайно высока, возможна одна ошибка на 1010 трансферазных реакций, однако подобная ошибка обычно легко исправляется за счет процессов репарации.

У эукариот:

Полимераза α синтезирует праймер, (20 нуклеотидов), а затем заменяется полимеразой δ и ε. Полимераза δ является основной ДНК-полимеразой у эукариот. Роль ДНК-полимеразы ε менее ясна, однако последние данные свидетельствуют о том, что она участвует в репликации отстающей цепи ДНК. ДНК-полимераза β удаляет праймеры и застраивает бреши, образовавшиеся на месте вырезанного праймера. Фрагменты Оказаки у эукариот имеют длину порядка 150-200 нуклеотидов. Они сшиваются ДНК-лигазой. ДНК-полимераза γ реплицирует митохондриальную ДНК. Репликативная вилка эукариот:

18. Теломераза. Синтез недореплицированных участков ДНК у эукариот.

Поскольку у эукариот ДНК линейна, то при репликации, из-за вырезания праймеров на концах полинуклеотидных цепей образуются недореплицированные участки. Их репликация осуществляется с помощью особого фермента теломеразы. Теломераза, содержащая в себе последовательность нуклеотидов, за несколько приемов удлиняет укороченную цепь, создавая пространство для работы ДНК-полимеразы, после чего избытки нуклеотидов удаляются.

Теломераза является ДНК-полимеразой, достраивающей 3'-концы линейных молекул ДНК хромосом короткими (6 -- 8 нуклеотидов) повторяющимися последовательностями (у позвоночных ТТАGGG). Помимо белковой части теломераза содержит РНК, выполняющую роль матрицы для наращивания ДНК повторами. Наличие в молекуле теломеразы РНК-последовательности, по которой идет матричный синтез фрагмента ДНК, позволяет отнести теломеразу к своеобразной обратной транскриптазе, т.е. ферменту, способному вести синтез ДНК по матрице РНК.

Механизм синтеза теломерных повторов, катализируемый теломеразой:

1.На первой стадии (связывание теломеры) происходит комплементарное взаимодействие части матричного участка теломеразной РНК с 3'-концевым выступающим одноцепочечным сегментом ДНК хромосом. При этом З'-концевой фрагмент ДНК служит затравкой для удлинения этой ДНК на РНК-матрице.

2.На стадии элонгации выступающая цепь ДНК удлиняется до конца матрицы. Эта реакция осуществляется РНК-зависимой ДНК-полимеразной активностью теломеразы.

3.После удлинения выступающей цепи ДНК до конца матрицы происходит транслокация, т.е. перемещение матрицы и белковых субъединиц фермента на заново синтезированный конец теломеразной ДНК, и весь цикл повторяется вновь. После завершения удлинения одноцепочечной З'- концевой теломерной последовательности вторая цепь ДНК (С-цепь) достраивается с помощью обычной ДНК-полимеразы. Таким образом происходит решение проблемы концевой репликации ДНК у эукариот.

19. Репарация ДНК.

Репарация генетических повреждений – свойство живых организмов восстанавливать нарушения и повреждения, возникшие в ДНК в результате ошибок репликации, а также при воздействии разнообразных эндогенных и внешних мутагенных факторов. Осуществляется специальными ферментными системами клетки.

Возможны, как минимум, четыре типа повреждений ДНК:

1) повреждение одиночных оснований (жезаминирование цитозина в урацил, аденина в гипоксантин; алкилирование оснований; включение аналогов оснований, инсерции и делеции нуклеотидов и др.); 2) повреждение пары оснований, например,

индуцированное ультрафиолетовым излучением образование тиминовых димеров; 3) разрывы цепей при действии ионизирующей радиации;

4) образование перекрестных связей между основаниями, а также между ДНК и белками, например, гистонами.

1. Ферменты, участвующие в удалении неправильной пары нуклеотидов, распознают матричную цепь по наличию метилированных остатков аденина в последовательностях - GАТС.

Распознавание и удаление некомплементарного нуклеотида происходят при участии специальных белков mut S, mut L, mut H, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию.

2. Депуринизация ДНК каждой клетки человека теряет за сутки около 5000

пуриновых остатков вследствие разрыва N-гликозидной связи между пурином и дезоксирибозой. В молекуле ДНК на месте этих оснований образуется участок, лишённый азотистых оснований, названный АП-сайтом (АР-site, или апуриновый сайт). Этот тип повреждений устраняет фермент ДНКинсертаза (от англ. insert - вставлять), который может присоединять к дезоксирибозе основание в соответствии

с правилом комплементарности. 3. Дезаменирование оснований

Исправление данного вида спонтанного повреждения происходит в 5 этапов:

-ДНК-N-гликозилаза гидролизует связь между аномальным основанием и дезоксирибозой. В результате образуется АП-сайт.

-АП-сайт распознаёт фермент АП-эндонуклеаза и вносит разрыв.

-В работу вступает АП-экзонуклеаза, которая отщепляет от цепи дезоксирибозу, лишенную основания. В цепи

ДНК появляется брешь размером в один нуклеотид.

-ДНК-полимераза β присоединяет нуклеотид по принципу комплементарности. -ДНК-лигаза сшивает З'-конец встроенного нуклеотида и 5 -конец основной цепи. 4. Образование пиримидинового димера при ультрафиолетовом облучении

Расщепление димеров между пиримидиновыми нуклеотидами происходит в процессе фотореактивации— восстановления структуры молекул ДНК, поврежденных УФ-излучением в результате последующего воздействия видимого света (световая репарация). Этот процесс требует участия видимого света с длиной волны 300—600 нм и осуществляется под действием специфических

фотореактивирующих ферментов (дезоксирибопиримидинфотолиазы). Субстратом фотолиазы служат димеры пиримидиновых оснований, с которыми она образует комплекс (с неповрежденной ДНК фермент не связывается). Используя энергию поглощенного света, фермент разрушает димер без разрыва цепей ДНК

20. Характеристика бактериальной РНК-полимеразы, РНК-полимераз эукариот.

Процесс транскрипции осуществляется ферментами ДНК-зависимыми РНК-полимеразами, которые, как и ДНК-полимеразы, являются нуклеотидилтрансферазами, в качестве субстратов использующими нуклеозид-5трифосфаты. РНК-полимеразы проявляют активность только в присутствии ионов Mg2+. В отличие от ДНК-полимераз, РНК-полимеразы не нуждаются в праймере и в качестве субстратов используют рибонуклеозид-5трифосфаты (АТР, GTP, CTP, UTP).

Эукариоты имеют три типа РНК-полимераз:

1.РНК-полимераза I – осуществляет только транскрипцию рибососмальной РНК.

2.РНК-полимераза II – осуществляет транскрипцию большинства генов

3.РНК-полимераза III – осуществляет синтез транспортной РНК, 5S-рибосомального гена и малых ядерных РНК.

Структурно сходны друг с другом и имеют некоторые общие субъединицы, тогда как другие субъединицы являются уникальными. Каждая из этих РНК-полимераз, полагают, содержит 10 или более полипептидных цепей. РНК-полимеразы эукариот и бактерий эволюционно родственны. РНКполимеразы I, II и III отличаются по чувствительности к токсину альфа-аманитину: РНК-полимераза I не чувствительна к нему; РНК-полимераза II очень чувствительна; РНК-полимераза III умеренно чувствительна. РНКполимераза II транскрибирует гены, РНК-продукты которых будут транслированы в белки. Другие две РНК-полимеразы синтезируют РНК, которые выполняют структурные или каталитические роли, в основном, как часть белок-синтезирующего аппарата.

У прокариот имеется 2 типа РНК-полимераз: одна из них синтезирует РНК-затравки для фрагментов Оказаки, а другая – все остальные виды РНК.

РНК-полимераза, участвующая в процессе транскрипции состоит из 5 типов субъединиц: α, β, β΄, ω и σ.

Коровый фермент (кор-фермент): 2αββ΄ω (α - каждая по 40 кДа), (β - 150 кДа), (β΄ -155 кДа) Холофермент (кор-фермент + σ): 2αββ΄ωσ (σ – 70 кДа), (ω – 80 кДа)

21. Промоторы – структура и функции у про- и эукариот.

Промотор – специфическая последовательность ДНК, необходимая для образования комплекса РНКполимеразы с ДНК-матрицей.

Бактериальный промотор.

Промотор это участок молекулы ДНК, состоящий примерно из 40 пар нуклеотидов и расположенный непосредственно перед участком инициации транскрипции. В нем различают две важные и достаточно консервативные по составу последовательности. Одна из них состоит из шести или семи нуклеотидов (чаще ТАТААТ) и расположена на расстоянии примерно 10 нуклеотидов от первого транскрибируемого нуклеотида (+1); эту последовательность обычно обозначают как 10последовательность, или Прибновбокс, (в честь ее первооткрывателя Прибнова). В данном сайте РНКполимераза связывается с ДНК. Вторая последовательность расположена на расстоянии примерно 35 нуклеотидов до сайта инициации (-35) и служит участком распознавания промотора РНКполимеразой

-10 последовательность - ТАТААТ (блок Прибнова)

-35 последовательность - ТТГАЦА

Стартовая точка (+1) – нуклеотид, с которого начинается синтез РНК.

Промотор эукариот:

Промотор РНК полимеразы II эукариот имеет большую протяженность и более сложное строение. ТАТА-бокс (первый промоторный элемент) отделен от стартовой точки транскрипции приблизительно на 25 пар нуклеотидов, а вторая промоторная последовательность – СААТ-бокс – примерно на 40 (иногда до 120) пар от него.

Последовательности первого семейства включают так называемые коровые, или базальные элементы промотора, расположенные вблизи точки инициации транскрипции. В настоящее время известны два класса базальных элементов: TATA-последовательность, расположенная за 25–30 нуклеотидов до точки инициации и так называемый инициатор (Inr), последовательность которого обогащена пиримидинами. Элементы TATA-последовательности и инициатор необходимы для сборки ДНК-белкового инициационного комплекса и распознаются основными факторами транскрипции. Промоторы РНК-полимеразы II содержат один или оба регуляторных элемента или же не имеют их вообще. При этом оба элемента могут функционировать независимо друг от друга или же в их действии наблюдается синергизм.

К двум другим классам цис-регуляторных промоторных элементов у эукариот относятся последовательности, расположенные вблизи промотора (от 50 до нескольких сотен пар оснований перед точкой инициации), а также дистальные элементы (энхансеры и сайленсеры), расстояние которых от промотора может превышать 60 т.п.о. Оба класса таких последовательностей содержат сайты связывания регуляторных белков, модулирующих транскрипцию.

Унекоторых промоторов, в частности ассоциированных с генами домашнего хозяйства, может отсутствовать явно выраженная TATA-последовательность.

22.Этапы биосинтеза РНК: инициация, элонгация, терминация.

Уэукариот ни одна из РНК-полимераз не способна самостоятельно связываться с промоторами транскрибируемых ими генов. Для этого необходимы специфичные для каждой РНК-полимеразы белковые факторы транскрипции (TF-факторы) (рис. 30.7). Механизмы транскрипции у эукариот и прокариот идентичны

Инициация:

Когда РНК-полимераза связывается с промотором, происходит локальное расплетение двойной спирали ДНК и образование открытого промоторного комплекса (рис. 30.3), так называемого транскрипционного «глазок». Благодаря этому нуклеотиды матричной цепи ДНК в области «глазка» становятся доступными для спаривания с рибонуклеозидтрифосфатами.

Происходит копирование последовательности смысловой, или (+)-цепи ДНК, имеющей направление 5→ 3. При этом

первым в строящуюся цепь РНК всегда включается пуриновый нуклеотид АТР или GTP, сохраняющий все три его фосфатных остатка. Затем образуется первая 5,3фосфодиэфирная связь. Далее σ-субъединица теряет связь с ферментом, а кор-фермент начинает перемещаться по ДНК.

Элонгация:

Растущая цепь РНК остается связанной с ферментом и спаренной своим растущим концом с участком матричной цепи. Остальная часть образовавшейся цепи не связана ни с ферментом, ни с ДНК. По мере продолжения транскрипции кор-фермент, движущийся вдоль цепи ДНК, действует подобно застежке «молния», расплетая двойную спираль, которая замыкается позади фермента, и восстанавливается ее исходная дуплексная структура.

Наращивание РНК идет в направлении от 5- к 3-концу вдоль матричной ()-цепи, ориентированной в направлении 3→5, т.е. антипараллельно. РНК наращивается на 3-конце. В ходе присоединением каждого нуклеотида кор-фермент делает шаг по ДНК и сдвигается на один нуклеотид. Элонгационный комплекс довольно стабилен, т.к. должен выполнить большую работу (рис. 30.5). Он способен перемещаться по ДНК со скоростью до 50 нуклеотидов в секунду. Этот процесс называется перемещением (или транслокацией). Взаимодействие ДНК с РНК-полимеразой (корферментом) не зависит от последовательности этой ДНК, в отличие от σсубъединицы. При прохождении определенных сигналов терминации корфермент завершает синтез ДНК.

Терминация:

Последовательности ДНК, являющиеся сигналами к остановке транскрипции, называются транскрипционными терминаторами. Они содержат инвертированные повторы (GC-богатые участки), благодаря чему 3-концы РНК-транскриптов складываются с образованием шпилек разной длины. Поскольку сила взаимодействия пар G-C велика, локальная денатурация таких участков в ДНК затруднена. Это замедляет продвижение РНК-полимеразы и может служить для нее сигналом к прекращению транскрипции. Обнаружены два типа сигналов терминации: ρ-зависимый и ρнезависимый терминаторы (ρ это олигомерный белок, прочно связывающийся с РНК и в этом состоянии гидролизующий АТР до АDP и неорганического фосфата). В одной из моделей действие ρ- белка объясняется тем, что он связывается с синтезируемой цепью РНК и перемещается вдоль нее в направлении 5→ 3 к месту синтеза РНК, необходимая для перемещения энергия выделяется при гидролизе АТР. При этом ρ-белок наталкивается на образующуюся в РНК «шпильку» и останавливает полимеразу, которая могла бы продолжить транскрипцию.

Rho - независимый механизм терминации транскрипции:

• Контролируется последовательностью нуклеотидов в ДНК-матрице.

РНК-полимераза доходит до CG-богатого участка.

Синтезированная молекула РНК формирует стебель-петлю, за которой

расположено несколько урацилов, что приводит к отсоединению молекулы РНК от матрицы ДНК.

23. Созревание (процессинг) пре-мРНК у эукариот.

Первичные транскрипты, так называемые гетерогенные ядерные РНК (гяРНК), по размерам значительно превышают цитоплазматические мРНК, участвующие в трансляции. Это связано с тем, что гяРНК содержат интроны.

Процессинг включает в себя:

1. Кэпирование 5'-конца – присоединении к этому концу мРНК так называемой шапочки (кэпструктуры – 7-метилгуанозина); Кэпирование - присоединение к 5'-концу транскрипта 7-метилгуанозина через необычный для РНК

5',5'-трифосфатный мостик, а также метилирование остатков рибозы двух первых нуклеотидов.

Функции кэпа:

-защита 5'-конца транскрипта от экзонуклеаз; -участие в сплайсинге; -экспорт мРНК из ядра;

-участие в инициации трансляции.

2. Полиаденилирование 3'-конца – образование поли(A)-шлейфа, длиной до 200 нуклеотидов.

Процесс полиаденилирования катализируется полиаденилатполимеразой – поли(А)-полимераза.

На растущей цепи и-РНК имеется специальная последовательность нуклеотидов (ААУААА). Особый фермент ( полиА-полимераза) находит это сочетание нуклеотидов, разрезает про-иРНК в этом

месте и формирует полиадениловый хвостик. Значение поли –А последовательностей:

1.Облегчают выход иРНК из ядра в цитоплазму.

2.Предохраняют иРНК от разрушения.

3.Сплайсинг – вырезание протяженных внутренних участков мРНК, так называемых интронов, и ковалентное воссоединение оставшихся фрагментов (экзонов) через обычную фосфодиэфирную связь. Сплайсинг катализируется нуклеопротеиновым комплексом, сплайсосомой, в состав которой входят наряду с белками малые ядерные РНК (мяРНК). Это небольшие по размеру молекулы, характерной особенностью которых является значительное содержание пиримидинового основания – урацила.

1.Формирование сплайосомы. К началу и концу интрона прикрепляются фрагменты белка и мяРНК формируя сплайосому.

2.Сближение соседних экзонов, за счёт образования петли интрона. Разрезание на границе экзон-интрон и соединение соседних (первого и второго) экзонов(рис. 56, В).

3.Удаление и разрушение петли и сплайосомы

В итоге имеем:

24. Созревание (процесссинг) пре-рРНК и пре-тРНК у про- и эукариот.

Т-РНК:

-Модификация нуклеотидов в молекуле тРНК осуществляется путем дезаминирования, метилирования, восстановления.

-Формирование петель происходит путем сплайсинга и удаления интронов в пре-тРНК. -Формирование на 3′-конце последовательности ССА. Для этого у одних пре-тРНК с 3′-конца удаляются лишние нуклеотиды до «обнажения» триплета ССА, у других идет присоединение этой последовательности.

Р-РНК: