18.09.12
РНК отличается по строению и функциям от ДНК. РНК чаще одноцепочечная.
РНК:
Матричная (информационная) мРНК: Белозерский и Спирин в 1958 году,а в 1962 году было доказано их существование и выделение. Они являются переносчиком информации от гена на белок-синтерзирующей системы клетки.
мРНК прокариот: (1)
полицистронна(в данной структуре зашифрована информация не об одном белке)
последовательность Шайна-Дальгарно консервативна, она богата пуриновыми азот.основаниями. 6-8 нуклеотидов. Эта последовательность позволяет мРНК правильно установиться на рибосоме. Потому что её нет ни перед каким другим таким кодоном АУГ. Она комплиентарна последовательности распологающейся 3’конца 16s рРНК (2)
мРНК эукариот:
КЭП - последовательность на 5’-конце эукариотической мРНК
Гуанозин-3-фостфат, метилированый, он необычно подсоединён(5» к 5»)
Полиаденилатная зона – ближе к 3»концу. с возрастом укорачивается. 30-300 нуклеотидов. Полиаденилирование проходит через 20 нуклеотидов после консервативной последовательности 3»конца ААУАА. полиА синтезируюстя без матричной. Кэпированию подвергается 100% первиных мРНК. полиА-нию 95%. Если мРНК не полиа-на, то у неё не будет повергнута сплайсингу.
Генетический код – система записи информации о аминокислотах с помощью последовательности нуклеотидов. Его свойства: триплетен(сначала чисто подсчётами), вырожденность(одной аминокислоте может соответствовать несколько кодонов, наличие межгенных знаков препинания , отсутстфие внутригенных знаков препинания, однозначность (одному триплету соостветсвует одна аминокилота). Универсальный – да, но есть исключение по триплетам начала и синтеза белка (3)
Транспортная около 75 нуклеотидов(25 кДа)
В рез-те специф. процессинга предшественников. Посредник при трансляции мРНК. Поскольку она приносит соотв. АК-ту, участвует в кодон-антикодоновом узнавании. Одноцепочечная, есть удалённые взаимокмплементарные зоны, которые позволяют тРНК приобрести вторичную стр-ру «клеверный лист». Богаты необычными Аоснованиями (псевдоуридин, дегидроуридин), кроме того присутствуют минорные(метилированые) Аоснования.(4) к А 3»конца в р-те процесса аминоацилирования прикрепляется соответствующая аминокислота. С помощью антикодона происходит узнавание соответствие аминокислоты тРНК кодону мРНК.
Кодон-антикодоновое взаимодействие: (5)происходит а) по первым двум нуклеотидам; б) в соответствии с концепцией «качания», согдасно которой в тРНК есть АО инозин, он будет первый в антикодоне, инозин может быть комплиментрен У, Ц и А. «соответствие третьего О кодона первому О антикодона является не строгим»
Особая тРНК участвующая в трансляции: у прокариот мет могут переносит 2 тРНК: (6)
У эукариот
Аминоацилирование тРНК – присоединение АК-ты к 3»концу тРНК с помощью специфической аминоацил-тРНК-синтетазы. АК-та + АТФ = ААтРНКсинтетаза (активирование АК-ты) = ак-та*амф = + тРНК, ААтРНКсинтетаза = тРНК*АК-та = -АМФ. АК-та присоединяется либо к 2» либо к 3»ОН группе рибозы концевого аденина
Рибосомальная
26.09.12
Транскрипция у прокариот
Синтез всех видов РНК осуществляется одним и тем же ферментом – ДНКзависимая РНКполимераза(не так, которая синтезирует РНК-затравку при репликации).
Структура РНКполимеразы Э. Коли: холофермент - 847 кДа, 5 субединиц: 2альфа, бета, бета штрих, сигма и омега – холофермент.
2альфа, бета, бета штрих и омега – кор-фермент.
Функции сигма-фактора: обладает наименьшим сродством в ДНК, но придаёт холоферменту такую конформацию, которая обладает повышенным сродством к промотору. АЛЬФА-субединица: каркас РНКполимеразы, к которому крепятся остальные субединицы. БЕТАштрих-с-ца: отвечает за прочное связывание с ДНК так как богата основными аминокислотами (арг и лиз). БЕТА-субединица: составлена двумя каталитическими центрами, один из которых отвечает за инициацию, другой за элонгацию. Функции сигма и омега выясняются.
Субстратами для ДНКзависимой РНКполимеразы являются активированные(трифосфаты) рибонуклеотиды – АТФ, ГТФ, УТФ и ЦТФ.
Оперон – единица транскрипции прокариот
Промотор-оператор-цистроны(структурные гены)-терминатор
Существуют моно,олиго(2-5) и полицистронные опероны
В каждом из них содержится последовательность нуклеотидов ДНК, кодирующая один белок или одну тРНК или одну рРНК.
Цистроны объединяются в оперон, если закодированные в них белки принимают участие в одной биохимической цепи реакции.
Промотор прокариот – последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНКполимеразой, как «посадочной площадкой» и старт синтеза РНК. Он содержит консервативную -10(Прибнов-Бокс) и -35 последовательности. В участке -35 проходит узнавание РНКполимеразой промотора. В участке -10 происходит прочное связывание. Предпологают что РНКполимеразы вызывают раскручивание ДНК цепи начиная с Прибнов-бокса.
Оператор – последовательность нуклеотидов ДНК, граничащая с первым структурным геном или цистроном, узнаваемая белком репрессором, т. О. у оператора диспетчерская функция, он разрешает или запрещает синтез РНК с этого оперона. Он частично перекрывается с промотором.
Терминатор – последовательность ДНК, узнаваемая РНКпоилимеразой как финишем транскрипции. Выделяют ро-зависимые и –независимые терминаторы.
Этапы транскрипции и репликации:
Общее: и там и там нужна ДНК-матрица, действует правило комлиментарности, необходимо раскуручиванеи ДНК, принцип антипарралелтности, униполярности.
Разное: двойная спираль ДНК сохраняется, а синтезированная РНК отделяется. Репликация полуконсервативна – обе цепи исходного дуплекса распределяются по двум дочерним спиралям. Репликация начинается только с затравки, а транскипция идёт де ново наяиая с рибонуклеозид три фостфата, соотв. Первом нуклеотиду в цепи ДНК.
Эффективность транскрипции зависит от структуры их промоторов. Конкретная последовательность -35 определяет прочность взаимодействия РНКполимеразы с промоторной последовательностью. Участка -10 определяет эффективность образования открытого промоторного комплекса. Мутация в этих участках приводит к изменению способности промотора инициировать транскрипцию. Если промотор малоэффективен, то инициация транскрипции облегчается включением белков вблизи последовательности -35 или связывание белков активаторов приводит к изменению структуры ДНК и тем самым способствует инициации транскрипции. Повышению и снижению активности промоторов способствует изменение топологии ДНК, а именно увеличение числа отрицательных сверхвитков.
ЭТАПЫ ТРАНСКРИПЦИИ
Узнавание и прочное связывание. Примерно 5% промоторов имеют только участок -10, но хорошо узнаются РНКполимеразами. Такие промоторы представлены палиндромными последовательностями, принимающими форму креста при суперспирализации.
Инициация – образование первой фосфодиэфирной связи между пуринтрифосфатами(АТФ ГТФ)и следующим нуклеотидом. После инициации сигма-фактор покидает фермент.
Элонгация – наращивание цепи РНК. Скорость у прок 40-50 нуклеотидов в секунду, при этом необходимо разорвать водородные связи ДНК. Кор-фермент РНКполимеразы покрывает 40пар нуклеотидов (4 витка спирали). Разрыв водородной связи в 4х витках это очень энергоёмкий процесс. Он не был обнаружен при изучениитранскрипции, но было обнаружено что РНКполимераза переводит ДНК из Б формы в А форму, в которой плоскость азотистых оснований не перпендикулярны оси спирали, а наклонены на 20 градусов к перпендикуляру. Это облегчает выворачивание двух соседних азотистых оснований в цепи ДНК, что бы напротив них встроилась РНК. Элонгация берёт энергию, высвобождающуюся при отщиплении пирофосфата от каждого рибонуклеотидтрифосфат.
Терминация происходит в терминаторе(сигнал остановки транскрипции)
Они содержат инвертированные повторы благодаря которым 3штрих-концы РНКтранскриптов складываются с образованием шпилек разной длины. Стебли шпилек ρ-независимых терминаторов содержат ГЦ богатые участки, в ρ-зависимых – меньше.
- ρ-зависимая терминация. ρ – белок, прочно связывающийся с РНК и в этом состоянии гидролизующий АТФ до АДФ и Ф. как следствие эта терминация АТФзависимая. Способен узнавать 5штих-конец синтезируемой РНК длиной примерно 50 нуклеотидов. Двигаться по свежей РНК в направлении от 5штрих к 3штрих-концу с той же скоростью что и РНКполимераза движется по ДНК. Из-за богатства терминатора ГЦ-парами и их тройными связями РНКполимераза замедляет ход, ρ-белок её догоняет, РНКполимераза меняет конформацию, теряет сродство к ДНК и транскрипция заканчивается.
-ρ-независимая терминация. в терминаторе есть палиндром, после считывания которого РНКполимеразой внутри РНКполимеразы образуется шпилька из свежей РНК как следствие РНКполимераза меняет конформацию, фермент теряет сродство к ДНК, транскрипция заканчивается.
Терминаци я это регулируемый процесс. Есть белки – антитерминаторы, которые предотвращают терминацию в ρ-независимых терминаторах. Есть белки, которые ингибируют ρ-белок и как следствие обеспечивают удлинение цепи после терминации.