Транскрипция Биосинтез РНК Матрица участок молекулы ДНК

Транскрипция (Биосинтез РНК) Матрица – участок молекулы ДНК Единица транскрипции – транскриптон 5’ Промотор Сайт терминации 3’ 3’ 5’ Транскриптон Неинформативная зона транскриптона содержит последовательности для связывания регуляторных факторов – регуляторные сайты В ДНК есть нетранскрибируемые участки Транскрипционные факторы – белки, взаимодействующие с регуляторными сайтами Транскрибируется только одна нить ДНК - матричная Кодирующая нить ДНК Матричная нить ДНК Начало синтезируемой РНК

Транскрипция (Биосинтез РНК) I стадия – инициация транскрипции – формирование транскрипционной вилки 1. Присоединение ТАТА-фактора к ДНК 2. Присоединение РНК-полимеразы к промотору 3. Присоединение факторов инициации 4. Раскручивание витка спирали ДНК и синтез олигонуклеотида РНК 5. Отделение σ-субъединицы от РНК-полимеразы и присоединение факторов элонгации Промотор Сайт терминации ДНК ТАТА-фактор ДНК РНК-полимераза Факторы инициации ДНК НТФ РРi σ- субъединица Факторы элонгации

Транскрипция (Биосинтез РНК) II стадия – элонгация - (синтез РНК) m. АТФ + k. УТФ + n. ГТФ + b. ЦТФ) PНК + (m + k + n + b) + пирофосфат матрица - ДНК, кофакторы - Zn 2+ , Mg 2+ Ферменты транскрипции РНК- полимеразы состоят из субъединиц 2α, β, β', σ РНК- полимераза I синтезирует пре-р. РНК- полимераза II синтезирует пре-м. РНК- полимераза III синтезирует пре-т. РНК Источник энергии – энергия субстратов (НТФ) Направление синтеза новых цепей – от 5'- к 3'-концу Продукт реакции – однонитевая молекула РНК, комплементарная матричной нити ДНК. РНК-транскрипт 5’ ДНК

Транскрипция (Биосинтез РНК) III стадия – терминация – завершение синтеза РНК Присоединение фактора терминации в сайте терминации и отделение транскрипта РНК и РНК-полимеразы от матрицы Факторы терминации Регуляторные факторы пре. РНК-полимераза ДНК

Посттранскрипционная модификация (процессинг) м. РНК 1. Кэпирование – присоединение нуклеозиддифосфатного остатка ГТФ к 5’-концу синтезированного фрагмента РНК и последующее метилирование остатка гуанина в составе ГТФ с образованием N 7 -метилгуанозина 2. Модификация 3’-конца – поли. А-полимераза синтезирует «поли. А-хвост» из 100 -200 остатков АМФ 3. Сплайсинг первичных транскриптов м. РНК – удаление интронов с участием малых ядерных РНП

Механизм сплайсинга На 5’- и 3’-концах интронов расположены сайты сплайсинга - последовательности AGGU- и –GAGG. Разрыв и восстановление 3’, 5’- фосфодиэфирной связи катализирует мя. РНК

Посттранскрипционная модификация пре-м. РНК

Посттранскрипционная модификация пре-т. РНК 1 - молекулы т. РНК укорачиваются с 5’- и 3’-концов и удаляется интрон; 2 - 10 -15% азотистых оснований модифицируется, на 3’-конце формируется акцепторный участок -ССА, а в среднем лепестке - антикодон; 3 – зрелая т. РНК выходит в цитоплазму.

Процессинг прер. РНК и образование рибосом

Альтернативный сплайсинг гена кальцитонина Экзон Ген Экзон 1 -6 экзоны В щитовидной железе поли. А В клетках головного мозга поли. А

Генетический код — способ записи информации об аминокислотной последовательности белков с помощью последовательности нуклеотидов в ДНК или РНК Свойства генетического кода Триплетность - Специфичность - триплет (три нуклеотидных остатка) кодирует одну аминокислоту. Терминирующие триплеты — УАА, УАГ, УГА не кодируют аминокислоты и являются сигналами к прекращению синтеза белка. каждый триплет кодирует только одну аминокислоту Вырожденность - одну аминокислоту могут кодировать несколько (от 2 до 6) триплетов Универсальность - генетический код одинаков у всех видов организмов Однонаправленность - информация в зрелой м. РНК считывается в направлении от 5’ к 3’ концу Колинеарность - последовательность кодонов в зрелой м. РНК соответствует последовательности аминокислот в синтезированном белке

Генетический код

Основные компоненты белоксинтезирующей системы и их функции Компоненты Аминокислоты Функции Субстраты для синтеза белков т. РНК выполняют функцию адапторов: акцепторным концом взаимодействуют с аминокислотами, а антикодоном — с кодоном м. РНК Аминоацил-т. РНК- Каждая аминоацил-т. РНК-синтетаза катализирует синтетазы реакцию специфического связывания одной из 20 аминокислот с соответствующей т. РНК м. РНК Матрица содержит линейную последовательность кодонов, определяющих первичную структуру белков Рибосомы Субклеточные структуры, являющиеся местом синтеза белков Источники энергии АТР, GTP Белковые факторы инициации, элонгации, терминации Ионы магния Внерибосомные белки, необходимые для процесса трансляции (12 факторов инициации: el. F; элонгации: EF 1, EF 2; терминации: RF 1, RF 2, RF 3) Кофактор, стабилизирующий структуру рибосом

Образование аминоацил-т. РНК Аминокислота + т. РНК + АТФ Аминоацил-т. РНК + АМФ + РРi Фермент – аминоацил-т. РНК синтетаза Кофактор – ионы Mg 2+

Основные этапы трансляции 1. Этап - инициация трансляции

2. Этап – элонгация 1 стадия. Связывание аминоацил-т. РНК в А-центре

2. Этап – элонгация 2 стадия. Образование пептидной связи – реакция транспептидации. Пептидилтрансфераза (28 S РНК)

2. Этап – элонгация 3 стадия. Транслокация.

3. Этап – терминация В А-центр попадает один из стоп-кодонов UAG, UAA или UGA. 1. Присоединение факторов терминации к рибосоме (высвобождающие –RF – факторы) 2. Гидролитическое отщепление синтезированного пептида от т. РНК 3. Диссоциация рибосомы на субъединицы (за счет энергии гидролиза ГТФ)

Посттрансляционные модификации полипептидных цепей • удаление части полипептидной цепи (частичный протеолиз) • ковалентное присоединение одного или нескольких низкомолекулярных лигандов (фосфорилирование, ацилирование, гликозилирование) • приобретение белком нативной конформации (фолдинг белков, формирование третичной и четвертичной структуры)