Транскрипция Транскрипция первый этап в

Транскрипция.

Транскрипция — первый этап в передаче генетической информации, сущность которого заключается в синтезе РНК, т. е. в «переписывании» генетической информации в молекулы РНК. Матрицей для синтеза РНК служит только одна цепь ДНК, называемая смысловой цепью. В результате возникает 3 типа РНК: - матричная (м. РНК); - рибосомальная (р. РНК); - транспортная (т. РНК).

Процесс транскрипции требует больших затрат энергии в виде АТФ и осуществляется ферментом ДНК-зависимой-РНК-полимеразой трех типов(РНК-полимераза I, синтезирующая пре-р. РНК; РНК-полимераза II, ответственная за синтез пре-м. РНК; РНК-полимераза III, синтезирующая пре-т. РНК. ) и рядом так называемых вспомогательных факторов. Одномоментно транскрибируется не вся молекула ДНК, а лишь отдельные ее отрезки. Они называются единицами транскрипции, или транскриптонами. По сути транскриптон — это и есть ген с точки зрения молекулярной биологии. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5'- к 3'- концу.

промотор — участок ДНК длиной в несколько десятков нуклеотидов, куда присоединяется РНК -полимераза и откуда начинается транскрипция. Терминатор — участок ДНК, содержащий сигнал (последовательность) окончания транскрипции. Поскольку у бактерий оперонная организация генома, у них транскрибируются сразу несколько генов, объединенных одной функцией. У эукариот за один раз транскрибируется только один ген. Транскрипция, как и репликация ДНК, основана на способности азотистых оснований нуклеотидов к комплементарному связыванию. (А -У, Г-Ц)

Схема транскрипции.

Инициация. Связывание РНК-полимеразы с ДНК происходит на участке, называемом промотором и содержащем стартсигнал для синтеза РНК), Активация промотера происходит с помощью специального белка, который называется ТАТА-фактор, т. к. он взаимодействует с последовательностью промотера ТАТААА, который называется ТАТА-бокс. Этот фактор вызывает конформационное изменение РНК-полимеразы и обеспечивает раскрутку двойной спирали ДНК, обнажая цепи, каждая из которых служит затем матрицей, на которой происходит спаривание комплементарных оснований ДНК и рибонуклеозидтрифосфатов. Как только произошло спаривание двух первых мономеров РНК-полимераза продвигается дальше, обнажая дальнейшие участки цепей ДНК и добавляя последующие мономеры РНК.

Элонгация. Следующий за инициацией этап — элонгация: постепенное удлинение растущей цепи пре-РНК до окончательного размера. Это происходит по мере продвижения РНКполимеразы по ДНК. Соответственно, перемещается и транскрипционный «глазок» , т. е. участок локального расплетения ДНК. На транскрибированной же части ДНК двухцепочечная спиральная структура восстанавливается сразу после ухода РНКполимеразы. Примерная скорость движения фермента и синтеза РНК — 30 нуклеотидов в секунду.

Терминация. Последний этап терминация, или окончание транскрипции. Сигналом для этого служат специальные ГЦ-богатые участки в конце генов. Поскольку сила взаимодействия пар Г Ц довольно велика, локальная денатурация таких участков в ДНК происходит трудней. Это замедляет продвижение РНК-полимеразы и может служить для нее сигналом к прекращению транскрипции. Но еще до окончания процесса в конце новосинтезированной РНК тоже успевает появиться ГЦбогатый участок. Благодаря взаимодействию между своими нуклеотидами, он образует «шпильку» . Т. е. взаимодействия с нуклеотидами матричной цепи ДНК заменяются на «внутришпилечные» взаимодействия. Это облегчает отсоединение РНК от ДНК.

Стадии транскрипции. 1 - присоединение ТАТА-фактора к промотору. Чтобы промотор был узнан РНК-полимера-зой, необходимо образование транскрипционного комплекса ТАТА-фактор/ТАТА-бокс (промотор). ТАТАфактор остаётся связанным с ТАТА-боксом во время транскрипции, это облегчает использование промотора многими молекулами РНК-полимеразы; 2 - образование транскрипционной вилки; 3 - элонгация; 4. - терминация.

У бактерий тому же самому часто способствует и специальный белок — Rho-фактор. Он движется по ДНК вслед за РНК полимеразой, догоняет ее на ГЦ-участке гена и, обладая расплетающей активностью, облегчает расхождение цепей РНК и ДНК.

Созревание РНК Все образовавшиеся РНК непосредственно после синтеза не способны, функционировать, так как они синтезируются в виде молекулпредшественников: пре-р, пре-т и пре-м РНК. Чтобы начать работать, пре-РНК должны подвергнуться процессингу (созреванию). Под процессингом понимают совокупность биохимических реакций, при которых пре-РНК укорачиваются, подвергаются химическим модификациям, в результате которых образуются зрелые РНК. Процессинг т- и р. РНК осуществляется по одинаковому плану. В основном вырезаются лишние фрагменты с 3'- и 5'-концов и химически модифицируются азотистые основания

Процессинг м. РНК гораздо сложнее. Интересно, что м. РНК прокариот (бактерий) процессингу не подвергаются вообще — это единственные РНК, способные работать сразу после синтеза. У эукариот Процессинг м. РНК осуществляется многоступенчато и включает модификацию 3'- и 5'- концов, а также вырезание интронов. В последнем процессе участвует четвертый известный тип РНК — малая ядерная РНК (мя. РНК). которая удерживает концы, экзонов (Последовательности нуклеотидов, присутствующие в ДНК и в м. РНК)при вырезании интронов(Последовательности нуклеотидов, присутствующие в ДНК, но не входящие в состав зрелой м. РНК).