6.3. Транскрипция

Транскрипцией называется процесс переноса генетической информации с ДНК на РНК. Матрицей для синтеза РНК служит только одна из двух цепей ДНК, так называемая смысловая цепь (3'?5'). Однако в этом правиле встречаются исключения. Так, в мт-ДНК обе цепи являются смысловыми с локализацией в них разных генов, причем процесс транскрипции идет на них в противоположных направлениях. Некоторые ядерные гены также расположены на «антисмысловой» цепи, с которой и происходит их транскрипция.

У прокариот гены одного оперона транскрибируются вместе. У эукариот транскрипция обычно происходит на участке только одного гена. Транскрипция мт-ДНК эукариот осуществляется на единый мультигенный транскрипт, который затем разрезается. Во всех случаях транскрипция идет по единому принципу в 3 стадии.

1. Инициация – начало синтеза. Происходит присоединение к промотору комплекса ферментов, основным из которых является ДНК-зависимая РНК-полимераза. Это сложный белок, состоящий из нескольких субъединиц и играющий ключевую роль в процессе транскрипции. Промоторы прокариот и эукариот содержат короткие универсальные последовательности нуклеотидов, которые распознаются РНК-полимеразами и служат местом их присоединения. У прокариот имеется один тип РНК-полимеразы, у эукариот – три:

– РНК-полимераза-1 – для синтеза 3 видов (из 4) р-РНК;

– РНК-полимераза-2 – для синтеза гя-РНК (предшественника и-РНК);

– РНК-полимераза-3 – для синтеза т-РНК, мя-РНК и 1 вида р-РНК (5S-РНК).

Присоединение РНК-полимеразы к промотору инициирует раскручивание двойной цепочки ДНК и освобождение нуклеотидных связей.

2. Элонгация – последовательное присоединение свободных нуклеотидов к «смысловой цепи» ДНК по принципу комплементарности (А-У, Г-Ц) и соединение их при помощи РНК-полимеразы в единую полирибонуклеотидную цепочку.

3. Терминация – завершение синтеза РНК в участке-терминаторе, который узнается РНК-полимеразой при участии особых белковых факторов терминации.

В результате процесса транскрипции синтезируются разные молекулы РНК. Эти молекулыдля своей функциональной активности чаще всего должны пройти этап тех или иных модификационных изменений. На этом этапе мы можем наблюдать принципиальное различие в экспрессии генов прокариот и эукариот. Если у прокариот процессы транскрипции и трансляции идут практически одновременно, то у эукариот эти этапы разделены во времени. Экспрессия генов у эукариот в ходе эволюции становится сложным и многоступенчатым процессом. Она включает в себя дополнительный этап формирования функционально активных молекул РНК, который получил название процессинга. Протекание процессинга в клетке имеет несколько вариаций.

При экспрессии генов, кодирующих структуру белка, в результате процесса транскрипции, который заканчивается в зоне терминации, образуется гетерогенная ядерная РНК (гя-РНК). Она копирует всю нуклеотидную последовательность ДНК от промотора до терминатора, включая нетранслируемые области (рис. 6.2).

6.3. Транскрипция

— AD —

Рис. 6.2. Структура гя-РНК:

1–5'-нетранслируемая область; 2–3'-нетранслируемая область; 3 – копии экзонов; 4 – копии интронов

После этого гя-РНК претерпевает процессинг или процесс образования функционально активных м-РНК. Он включает в себя процесс вырезания интронов и соединение экзонов – сплайсинг, процесс присоединения 7-метил-ГТФ к 5' – концу гя-РНК с образованием «кэпа» («шапочки») – кэпирование и процесс присоединения полиаденилового участка (поли-А) размером в 100–250 нуклеотидов к 3 – концу – полиаденилирование. В результате процессинга образуется матричная РНК (рис. 6.3).

6.3. Транскрипция

Рис. 6.3. Структура м-РНК:

1 – «кэп»; 2 – поли-А-участок; 3 – копии экзонов

Обычно гя-РНК в несколько раз (иногда в десятки раз) больше м-РНК.

Предполагается, что функция «кэпа» связана с инициацией процесса трансляции в результате прикрепления лидирующего участка м-РНК к определенному участку рибосомы, а полиадениловый «хвост» защищает м-РНК от ферментативного разрушения во время транспортировки к рибосомам. Точность сплайсинга регулируют мя-РНК, которые имеют участки, комплементарные концам интронов.

У прокариот и-РНК образуется в результате транскрипции сразу, и процессинга этот вид РНК не претерпевает.

Процессинг ядерных р-РНК и т-РНК проходит по другим схемам, без процессов кэпирования и полиаденилирования, хотя сплайсинг часто происходит. Так, 3 вида р-РНК (из 4) у эукариот образуются в сложном процессе из одного транскрипта (45S-РНК) путем его расщепления. Также происходит процессинг некоторых видов т-РНК эукариот, хотя другие т-РНК образуются без расщепления. Процессинг т-РНК часто представляет собой длинную цепь модификаций нуклеотидов (метилирование, дезаминирование и др.)

Процессы модификации т-РНК и р-РНК происходят и у прокариот, что позволяет характеризовать их как прокариотический процессинг.

Молекула и-РНК (после процессинга у эукариот и без процессинга у прокариот) участвует в другом матричном процессе – трансляции (синтезе белка).

Похожие книги из библиотеки

Полный справочник анализов и исследований в медицине

Эта книга является уникально удобным инструментом работы врача – и не менее удобным справочником пациента. Под одной обложкой собраны методики клинического анализа с их стандартами и значениями и методики медицинских исследований с технологией подготовки к прохождению исследования и другими нюансами. Развернутые предметные указатели облегчают пользование книгой, позволяют врачу быстро распланировать адекватный план обследования больного, а пациенту понять, что именно написано во врачебном заключении и не переживать попусту, что врач не нашел времени все подробно объяснить. Будьте здоровы!

Гормоны счастья. Как приучить мозг вырабатывать серотонин, дофамин, эндорфин и окситоцин

Автор этой книги предлагает узнать все о работе гормонов, механизмах образования эмоций, поведения и работе различных нейрохимических веществ. А еще о том, как ваш мозг создает устойчивые привычки и почему так трудно освободиться от тех из них, которые считаются плохими или пагубными. Внутри вы найдете 45-дневный план воспитания новых привычек, который поможет сформировать новые шаблоны поведения и научиться запускать действие «гормонов счастья». Прочитав эту книгу, вы сможете перепрограммировать свой мозг и активировать те гормоны, которые сделают вас счастливыми. На русском языке публикуется впервые.

Избавить от боли: в голове, спине, суставах

Анатолий Ситель – главный врач Федерального центра мануальной терапии, профессор, доктор медицинских наук, заслуженный врач Российской Федерации – разработал комплекс специальных лечебных поз-движений, с помощью которых можно самостоятельно, без операций и лекарств навсегда избавиться от болей в голове, в разных отделах позвоночника и суставах, восстановив их гибкость и подвижность за короткий срок. В основе уникального метода доктора Сителя лежит идея расслабляющего воздействия на спазмированную мышцу или группу мышц. Автор убежден, что состояние позвоночника определяет жизненный потенциал человека: он является формообразующей осью для всего тела, через который идут сигналы и нервные импульсы-команды ко всем жизненно важным органам. Поэтому любые ноющие или простреливающие боли в спине, которые сковывают наши движения и причиняют страдания всему организму, – важный звоночек, указывающий на проблемы многих органов и систем организма. Исходя из опыта своей медицинской практики, доктор дал доступные объяснения самым распространенным заболеваниям спины, суставов и головы, составил список важных советов, которые уже помогли тысячам больных. Среди них – офисные работники и операторы, водители и кассиры, школьники и фрилансеры, часами просиживающие за компьютером, словом, все те, кого профессия буквально обрекает вести сидячий образ жизни.

Здоровое сердце и сосуды

Ишемия ? Стенокардия ? Инфаркт ? Гипер- и гипотония ? Мио-, эндо- и перикардит ? Пороки сердца ? Сердечная недостаточность ? Аневризмы ? Аритмии ? Тромбозы ? Венозная недостаточность В настоящее время распространение сердечно-сосудистых заболеваний приобрело характер эпидемии. Правильно поставленный диагноз и своевременное лечение могут спасти вам жизнь. Поэтому здесь нет лишних сведений — только абсолютно понятная и жизненно важная информация: — как проявляются различные сердечно-сосудистые заболевания; — какие существуют группы и факторы риска; — каких симптомов стоит опасаться; — какие анализы и обследования необходимы; — какие традиционные и нетрадиционные методы лечения наиболее эффективны; — какие профилактические меры нужно принимать; — как посредством правильного питания и физической активности вернуть здоровье сердцу и сосудам.