Лекция 7. Биосинтез НК • Реализация

Лекция 7. Биосинтез НК • Реализация и передача генетической информации (репликация, транскрипция, трансляция) • Репликация • Транскрипция • Трансляция

Хранение и передача информации клеткой (репликация, транскрипция, трансляция) • Репликация. Процесс передачи информации от материнской к дочерним клеткам. ДНК клетки копируется в процессе репликации, при этом каждая ее цепь служит матрицей для синтеза комплементарной последовательности. • Транскрипция. В процессе транскрипции участок кодирующей цепи ДНК считывается (транскрибируется) с образованием гетерогенной ядерной РНК (гя РНК), последовательность РНК комплементарна последовательности ДНК. Вместо тимина (ДНК) – урацил (РНК) • Созревание (процессинг) РНК. У эукариот гя РНК, прежде, чем покинуть ядро претерпевает существенное изменение, из молекулы вырезываются избыточные (некодирующие) участки (интроны), а оба конца транскриптов модифицируются путем присоединения дополнительных нуклеотидов • Трансляция. Зрелая м РНК попадает в цитозоль и связывается с рибосомами, преобразующую полученную информацию в а/к последовательность • Активация а/к. Прежде, чем связаться с рибосомой, т. РНК присоединяет соответствующую а/к с помощью специального «узнающего» фермента, обеспечивающего точный перенос (трансляцию) информации с уровня НК на уровень белка

Хранение и передача информации клеткой (репликация, транскрипция, трансляция) • Репликация – синтез ДНК

Схема репликативной вилки

Репликация (основные этапы) 1. Инициация Узнавание точки начала репликации - Инициация ori С-типа – связывание инициаторного белка сповторяющимися сайтами узнавания (итеронами) - Образование нуклеопротеиновой структуры, локальное раскручивание спирали в ближайшем богатом АТ участке - Сборка репликативной вилки - Расплетание родительского дуплекса Ферменты: топоизомераза (гираза) – перевод спирали в релаксированное состояние хеликаза (расплетаза) – расплетание родительского дуплекса ДНК связывающие белки (ДСБ) – удержание цепей дуплекса на достаточном расстоянии

Репликация (продолжение) 2. Элонгация – синтез новых дочерних цепей - Синтез праймера – коротких РНК-транскриптов (праймаза) - Элонгация дочерних цепей – ДНК-зависимые ДНК-полимеразы - Синтез дочерних цепей происходит в направлении от 5’ к 3’ концу на материнской цепи с направлением от 3’ к 5’ непрерывно – ведущая (лидирующая) цепь - Синтез дочерней цепи в направлении от 5’ к 3’ концу на материнской цепи с направлением 5’ к 3’ происходит прерывисто в виде фрагментов Оказаки (1000 -2000 н), так синтезируется отстающая (запаздывающая) цепь. Праймеры (отрезки РНК, комплементарные ДНК, образуются из АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ с помощью праймазы. 3. Терминация – закручивание новообразованных цепей в дуплексы

Транскрипция (синтез РНК) В процессе транскрипции происходит переписывание информации с ДНК в виде различных РНК: м РНК, р РНК, т РНК, гя РНК, мя РНК, тм РНК. Осуществляется в ядре у прокариот, нуклеоиде у прокариот. У эукариот процесс идет также в митохондриях и пластидах. Осуществляется ДНК-зависимыми РНК-полимеразами, для которых характерны следующие особенности: 1. Использование НТФ, в качестве кофактора полимеразе необходим Mg 2. Фермент использует только одну из цепей ДНК (кодирующей, смысловой) в качестве матрицы для синтеза комплементарной копии РНК 3. Последовательность присоединения НТФ такая же, что и при синтезе РНК, цепь наращивается от 5’ к 3’ концу

Транскрипция (продолжение) 4. Для синтеза копии РНК не требуется РНК- «праймера» , фермент располагает нужным образом первый НТФ (ГТФ или АТФ) и 3’ – группа его конденсируется со следующим нуклеотидом. Происходит «полимеризация без затравки» . Вместо тимидина встраивается уридин 5. Фермент копирует только одну цепь, РНК наращивается от 5’ к 3’ концу и передвигается по матрице в направлении от 3’ к 5’ по копируемой (кодирующей, смысловой) цепи. 6. Цепь матричной ДНК содержит сигнал инициации синтеза РНК (промотор) для фермента в определенном положении перед началом гена и сигнал терминации синтеза (терминатор), расположенный в определенном положении вслед за концом гена

Стадии транскрипции 1. Инициация. Присоединение голофермента к промотору ( «узнавание» ) – функция «сигма» -единицы, отделение «сигма» - единицы от фермента, начало работы «кор» -фермента 2. Элонгация. «Кор» -фермент начинает удлинять м-РНК 3. Терминация. «Кор» -фермент достигает терминирующей последовательности. Для прекращения транскрипции и отделения РНК используется «ро» -белок

Механизм функционирования кор-фермента

Процессинг (созревание) РНК р РНК синтезируется из более длинных прерибосомных РНК Прокариоты 30 S → 16 S + 23 S + 5 S + 4 S (т РНК) метилирование расщепление Эукариоты 45 S → 18 S + 28 S + 5. 8 S (в ядрышке) 5 S отдельно т РНК из более длинных предшественников, возможно образование двух или трех т РНК из одного предшественника процессинг: - удаление концевых лишних нуклеотидных последовательностей с 5’ и 3’ концов - присоединение с 3’ конца АЦЦ и 5’ конца поли. Г - метилирование, дезаминирование, восстановление м РНК у эукариот очень сложен - м РНК синтезируется в ядре в виде гя РНК (интроны + экзоны) - удаление интронов, соединение экзонов с помощью мя РНК (сплайсинг) - образование на 3’ конце поли А «хвоста» ( «защита» от экзонуклеаз) - образование на 5’ конце 7 метилгуанозин три фосфата( «защита» от экзонуклеаз)