- •Цитологические основы законов Менделя
- •Пенетрантность, экспрессивность, норма реакции
- •Нехромосомное (цитоплазматическое) наследование
- •Генетика популяций и эволюция
- •Изменчивость, ее типы и роль
- •Генетический груз, его значение. Роль антропогенного фактора. Охрана генофонда
- •Соматические и генеративные мутации
- •Генные мутации. Частота. Механизм
- •Мутагены. Мутагенез
- •Хромосомные мутации, их типы и причины появления
- •Проявления в мейозе и генетические последствия хромосомных мутаций.
- •Геномные мутации. Полиплоидия
- •Анеуплоидия (гетероплоидия), ее типы, роль в эволюции и использование в селекции
- •Молекулярные основы наследственности.
- •Доказательства генетической роли днк
- •Трансформация у про- и эукариот
- •Первичная и вторичная структуры днк
- •Третичная и четвертичная структура днк (суперспирализация днк)
- •Денатурация, ренатурация и гибридизация нуклеиновых кислот
- •Молекулярная организация хромосом.
- •Постулаты матричной теории крика.
- •Генетический код и его параметры. Универсальность кода. Кодон.
- •Экпериментальные доказательства триплетности кода
- •Молекулярные механизмы мутагенеза, мутон.
- •Молекулярные механизмы репликации. Репликон
- •Строение и функционирование репликативной вилки
- •Молекулярные механизмы репарации днк
- •Молекулярные механизмы рекомбинации
- •Транскрипция, ее этапы. Транскриптон
- •1.Инициация транскрипции
- •2.Элонгация транскрипции
- •3.Терминация
- •Процессинг различных рнк. Сплайсинг. Созревание м-рнк.
- •Адаптерные функции т-рнк и их роль в реализации генетического кода
- •Генетическая роль и механизмы трансляции
- •Цистрон. Функциональный критерий аллелизма.
- •Тонкое строение гена.
- •Рестрикционный анализ, рестрикционные карты, их роль и возможности метода.
- •Построение рестрикционных карт
- •Секвенирование днк (энзиматический метод).
- •Секвенирование днк (метод химического гидролиза).
- •Сравнительный анализ строения гена вирусов, прокариот и эукариот
- •Мозаичные гены. Интроны. Экзоны.
- •Перекрывающиеся гены
- •Структура лактозного оперона e. Coli, регуляция его генетической активности.
- •Биологический смысл
Процессинг различных рнк. Сплайсинг. Созревание м-рнк.
Процессинг РНК (посттранскрипционные модификации РНК) — совокупность процессов в клетках эукариот, которые приводят к превращению первичного транскрипта РНК в зрелую РНК.
Наиболее известен процессинг матричных РНК, которые во время своего синтеза подвергаются модификациям: кэпированию, сплайсингу и полиаденилированию. Также модифицируются (другими механизмами)рибосомные РНК, транспортные РНК и малые ядерные РНК.
сплайсинг (от англ. splice — сращивать или склеивать концы чего-либо) — процесс вырезания определенных нуклеотидных последовательностей из молекул РНК и соединения последовательностей, сохраняющихся в «зрелой» молекуле, в ходе процессинга РНК. Наиболее часто этот процесс встречается при созревании информационной РНК (мРНК) у эукариот, при этом путём биохимических реакций с участием РНК и белков из мРНК удаляются участки, не кодирующие белок (интроны) и соединяются друг с другом кодирующие аминокислотную последовательность участки — экзоны. Таким образом незрелая пре-мРНК превращается в зрелую мРНК, с которой считываются (транслируются) белки клетки. Большинство генов прокариот, кодирующих белки, не имеют интронов, поэтому у них сплайсинг пре-мРНК встречается редко. У представителей эукариот, бактерий и архей встречается также сплайсинг транспортных РНК (тРНК)[1] и других некодирующих РНК.
В природе обнаружены несколько вариантов сплайсинга. Какой из них будет проходить в каждом случае, зависит от структуры интрона и катализатора, необходимого для реакции.
Сплайсосомные интроны часто находятся в генах, кодирующих белки. Для сплайсинга необходимо наличие специальных 3'- и 5' — последовательностей. Важная роль в защите 5'-конца мРНК от деградации экзонуклеазами принадлежит 5'-кэпу. Сплайсинг катализируется сплайсосомой — большим комплексом, состоящим из РНК и белков и включающим пять малых ядерных рибонуклеопротеидов (мяРНП). РНК-составляющая мяРНП взаимодействует с интроном и, возможно, участвует в катализе. Обнаружены два типа сплайсосом (главная и дополнительная), отличающиеся по входящим в их состав мяРНП.
Главная сплайсосома принимает участие в сплайсинге интронов, содержащих гуанин и урацил (GU) в 5' сайте, и аденин и гуанин (AG) в 3' сплайсинг-сайте. Она состоит из мяРНП: U1, U2, U4, U5 и U6.
Альтернативный сплайсинг
Пре-мРНК некоторых генов эукариот могут подвергаться альтернативному сплайсингу. При этом интроны в составе пре-мРНК вырезаются в разных альтернативныхкомбинациях, при которых вырезаются и некоторые экзоны. Разные варианты альтернативного сплайсинга одной пре-мРНК могут осуществляться в разные периоды развития организма или в разных тканях, а также у разных особей одного вида [2]. Некоторые из продуктов альтернативного сплайсинга пре-мРНК нефункциональны (такой вариант альтернативного сплайсинга осуществляется у дрозофилы при определении пола), но нередко в результате альтернативного сплайсинга пре-мРНК одного гена образуются многочисленные мРНК и их белковые продукты.[3]
Показано, что у человека 94 % генов подвержено альтернативному сплайсингу (у остальных 6 % генов нет интронов). Геном круглого червя Caenorhabditis elegans по количеству генов практически не отличается от генома человека, однако альтернативному сплайсингу подвергаются пре-мРНК только 15 % генов. Таким образом, альтернативный сплайсинг позволяет увеличить разнообразие белковых продуктов генов, не увеличивая пропорционально этому размер генома, в том числе не создавая дополнительных копий генов. Биологический смысл альтернативного сплайсинга для многоклеточных эукариот состоит в том, что он, по-видимому, является ключевым механизмом увеличения разнообразия белков, а также позволяет осуществлять сложную систему регуляции экспрессии генов, в том числе тканеспецифической[
Созревание мРНК
Созревание мРНК происходит в ядре эукариотических клеток. Он начинается, как правило, уже в ходе транскрипции. Подавляющее большинство клеточных мРНК кепируется, т.е. к 5’-концу мРНК добавляется m7Gppp. Трифосфатная группа соединяет 5’-конец мРНК и 5’-OH метилированного гуанозина. На 3’-конец мРНК довешивается полиадениловая кислота.
Большинство генов эукариот имеет прерывистое строение, т.е. участки, кодирующие мРНК (экзоны), перемежаются с интронами - участками, вырезаемыми из пре-мРНК при сплайсинге. Белковые комплексы, отвечающие за кепирование, сплайсинг и полиаденилирование взаимодействуют между собой, а также с РНК пролимеразой II. Фосфорилированная форма CTD РНК полимеразы II, т.е. форма, характерная для элонгирующей РНК полимеразы, служит площадкой для присоединения аппарата созревания.
Кепирование. Как только РНК полимераза синтезировала около 25 нуклеотидов мРНК ее 5’-конец подвергается кепированию (рис. 37). Ферменты, осуществляющие кепирование предварительно связываются с CTD РНК полимеразы.