Біосинтез РНК - студопедія

Транскрипція - біосинтез РНК на матриці ДНК. На відміну від реплікації, транскрипції піддається не вся молекула ДНК. Одиницею транскрипції є оперон (у прокаріот) або транскріптон (в еукаріот). Ділянка ДНК, обмежений промотором і термінатором.

Фермент транскрипції - РНК-полімераза - синтезує РНК в напрямку від 5 /-кінців до 3 /-кінців, комплементарно і антипараллельно матричної ланцюга ДНК. Субстратів для синтезу РНК є активовані нуклеотиди (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ). Кофактори: магній і марганець.

РНК-полімераза не потребує затравочного олігонуклеотидів (праймері), не володіє нуклеазного активністю, переміщається значно повільніше по матриці (приблизно 50-100 підстав / сек для РНК проти близько 1000 осн / сек для ДНК). Точок ініціації транскрипція набагато більше ніж у реплікації. Число молекул РНКполімераз в клітці набагато більше, ніж ДНК-полімерази. Нарешті, точність полімеризації РНК - набагато нижче, ніж ДНК, так як дефектні молекули РНК можуть бути просто вилучені.

РНК-полімерази вимагають TF-факторів 1,2,3 відповідно. Для зв'язування з ДНК TF-фактори використовують «цинкові пальці» (Цис, Гіс і цинк) і «лейцінових блискавку» (альфа-спіралі, збагачені Лей з одного боку і + АМК з іншого)

РНК-полімераза I - рРНК.

РНК-полімераза II -мРНК, (гяРНК).

РНК-полімераза III - тРНК, рРНК 5S.

РНК-полімерази еукаріот нечутливі до інгібіторів бактеріальних РНК-полімерази - рифампицину і стрептолідігіну. Специфічним інгібітором РНК-полімерази II є токсин блідої поганки - a-аманитин, використання якого допомогло у відкритті різних РНК полімерази: РНК-полімераза I не чутлива до нього; РНК-полімераза II має дуже високу чутливість; РНК-полімераза III відзначено зниження тільки під дією високих доз цього токсину.

Схема синтезу РНК може виглядати наступним чином:

аАТФ + bГТФ + cЦТФ + dУТФ à РНК + (a + b + c + d) пирофосфат.

Незворотність реакції пов'язана з гідролізом пірофосфату, що вивільняється в реакції.

1. Ініціація транскрипції. холоферменту РНК-полімерази зв'язується з матрицею в області промотора, викликає локальне плавлення ДНК і починає синтез РНК.

У промоторной зоні транскріптона виявляються зони, які вказують не тільки місце початку транскрипції, але частоту цього процесу.

1. На відстані 27-30 пар нуклеотидів від сайту ініціації розташований TATA-бокс. консенсусна послідовність якого виглядає як TATA (A / T) A (A / T). Положення TATA-елемента суворо визначає сайт ініціації транскрипції, тобто 5'-кінець транскрипта. При пошкодженні або видаленні TATA-елемента утворюється набір молекул РНК з різними 5'-кінцями. Окремі нуклеотидні заміни в TATA-елементі можуть призводити до різкого зниження ефективності транскрипції. Промоторних зона деяких генів (наприклад, гена ГМГ-KoA-редуктази) не містить TATA-елемента, і транскрипція починається з декількох різних сайтів.

2. Розташований далі до 5 'кінця ділянку регулює базову частоту транскрипції (ЦААТ бокс).

3. Ще далі від початку сайту ініціації розташовуються послідовності, які беруть участь у зміні базового рівня транскрипції (енхансери прискорюють, а сайленсери уповільнюють цей рівень).

4. Адапторная елементи - група послідовностей, що беруть участь в регуляції експресії генів під дією різних всередині і позаклітинних регуляторів (гормонів, білків теплового шоку, іонів металів і т.д.).

2. Елонгація: нарощування ланцюга РНК.

Відомо лише, що зона термінації розташована далеко за межами 3'кінця кодує області. Експерименти з різними штучними конструкціями показують, що для термінації транскрипції потрібно існування в геномі зони термінації і обов'язково розташованого перед нею сайту поліаденілювання. Якщо останній прибрати, то транскрипція йде за зону термінації. У той же час зону термінації можна видаляти і наближати до сайту поліаденілювання, і термінація все одно буде відбуватися в її межах.

Особливою формою реплікації у прокаріотів є реплікація з використанням РНК як матрицю для синтезу ДНК. Така форма реплікація виявлена ​​у ретровірусів (у HIV ретровируса, що викликає СНІД) та каталізується ферментом РНК залежною ДНК полімеразою або зворотною транскриптазою.

Зворотній транскриптаза - володіє високою схильністю до помилок, поскільки не володіє коррегирующей активністю. Схема реплікації РНК ретровірусів наступна:

1. Вірусна РНК в клітині господаря утворює пари підстав зі специфічною молекулою тРНК, утворюючи праймер для реплікації ДНК.

2. Зворотна транскриптаза синтезує ДНК з утворенням змішаної ДНК-РНК молекули.

3. Рибонуклеаза H частково руйнує ланцюг РНК подвійний РНК-ДНК спіралі, видаляючи 5 'кінцевий відділ.

4. 3 'кінець вірусної РНК утворює пари з звільнилася ланцюгом ДНК, формуючи кільцеву структуру.

5. Зворотній транскриптаза створює копію ланцюга ДНК генома, використовуючи 3 'кінець ланцюга ДНК в якості праймера.

6. Частина, що залишилася ланцюг РНК видаляється. і знову синтезована ланцюг ДНК утворює комплементраную подвійну спіраль з першої ланцюгом ДНК.

7. Що утворилася повна молекула ДНК впроваджується в хромосому клітини-господаря.