Транскрипция, условия и этапы транскрипции, их характеристика.

• Передача информации с ДНК на РНК (биосинтез РНК). • Первая стадия реализации генетической информации в фенотипические признаки. • Транскрипции, в отличие от репликации, подвергаются только определённые части молекулы ДНК. • Эта часть называется транскриптон - фрагмент ДНК, транскрибируемый в РНК.

Строение транскриптона:

Синтез молекул РНК начинается в определённых последовательностях (сайтах) ДНК, которые называют промоторы, и завершается в терминирующих участках (сайты терминации).

Условия транскрипции: 1.) Матрица - 1 нить ДНК. Образуется транскрипционный глазок; 2.) Структурные компоненты - рибонуклеозидтрифосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ). Они будут распадаться до монофосфатов с выделением энергии; 3.) Mg²⁺; 4.) Белковые факторы транскрипции; 5.) РНК-полимераза-I (пре-рРНК), РНК-полимераза-II (пре-мРНК), РНК-полимераза-III (пре-тРНК).

Этапы транскрипции: 1.) Инициация (начало); 2.) Элонгация (продолжение); 3.) Терминация (окончание); 4.) Процессинг (созревание РНК).

Инициация транскрипции: • Заключается в присоединении РНК-полимеразы к промотору, что приводит к расхождению нитей ДНК. • Импульсом к присоединению РНК-полимеразы является присоединение TATA-фактора (TBP).

TBP – TATA-Binding Protein.

ТАТА-фактор индуцирует присоединение нескольких TAF-белков (TBP-Associated Factors).

Инициация транскрипции:

• TBP + TAF общие факторы транскрипции; • Комплекс TBP + TAF = TFIID (Transcriptional Factor D for polymerase II); • Более тонкая регуляция транскрипции осуществляется прочими транскрипционными факторами, синтез большей части которых является индуцируемым.

Факторы инициации вызывают изменение конформации РНК-полимеразы и обеспечивают раскручивание примерно одного витка спирали ДНК, т.е. образуется транскрипционная вилка. После того как синтезирован олигонуклеотид из 8-10 нуклеотидных остатков, от РНК-полимеразы отделяется σ-субъединица, а вместо неё к молекуле фермента присоединяются несколько факторов элонгации. Факторы элонгации повышают активность РНК-полимеразы и облегчают расхождение цепей ДНК.

Элонгация. Соединение монорибонуклеотидов и образование фосфодиэфирных связей между нуклеотидами с помощью фермента РНК-полимеразы, который передвигается вдоль нити ДНК.Присоединение рибонуклеотидов идет всоответствии с принципом комплементарности внаправлении от 5’-конца к 3’-концу синтезируемой цепиРНК.Синтез идёт со скоростью 30 – 50 нуклеотидов в секунду, пока не дойдёт до Т-зоны.

Терминация. После действия фактора терминации (у прокариот) и в строго определенных участках матрицы (богатых ГЦ у эукариот) транскрипция заканчивается.Образуется предшественник мРНК (пре-мРНК) - транскрипт и происходит его химическая модификация- процессинг (созревание РНК).

Процессинг (созревание РНК): - полиаденилирование. Со стороны 3'-конца образованной РНК присоединяется множество (до 200 - 300) адениловых нуклеотидов. Адениловые нуклеотиды защищают 3'-конец от действия экзонуклеаз. – кэпирование. С 5'-конца образуется защита, так называемый «САР» (чаще всего 7-метил-ГТФ). Образуется точная копия гена. Эта образовавшаяся копия гена называется транскрипт. - удаление неинформативных участков – интронов и соединение кодирующих участков - экзонов – между собой (сплайсинг). мРНК + информатин = информосома. Транспорт мРНК из ядра в цитоплазму.

Ковалентная модификация концов транскрипта:

Сплайсинг: Схема альтернативного сплайсинга:

30. Трансляция, условия, этапы трансляции и их характеристика. Котрансляционный и посттрансляционный процессинг белка.

Трансляция (лат.: translatio - передача) - процесс преобразования генетического текста мРНК (иРНК) в последовательность аминокислот полипептидной цепи. Для процесса трансляции (собственно биосинтеза белка) необходимы: 1.) Аминокислоты (20 видов).2.) тРНК (в цитоплазме эукариот известно 50 видов). Транспортные РНК выполняют функцию адапторов, т.е. опосредуют соответствие между последовательностью кодонов мРНК и последовательностью аминокислот в полипептиде. Адапторная функция тРНК обусловлена их строением (рис.1). В тРНК имеются: акцепторный участок, антикодоновая петля, псевдоуридиловая петля, дигидроуридиловая и добавочная петли.

Псевдоуридиловая петля

Дигидроуридиловая петля

Добавочная петля

Антикодоновая петля

Акцепторный участок

3.) Аминоацил-тРНК-синтетазы (20 видов). Данные ферменты обеспечивают связывание аминокислоты с акцепторным участком соответствующей ей тРНК. 4.) мРНК. Следует отметить, что мРНК у эукариот, в ходе процессинга приобретает т.н. кэп (от англ.: сap - шапка, кепка). Кэп присоединен со стороны 5` конца мРНК и представлен метил-ГТФ. Кэп имеет большое значение в процессе связывания эукариотической мРНК с рибосомой. 5.) Рибосомы (белково-синтетический аппарат клетки). Рибосомы состоят из двух субъединиц - малой и большой, содержащих рибосомальную РНК (рРНК) и около 80 различных белков. Рибосомы прокариот и эукариот отличаются по размерам. Для эукариот характерны более крупные рибосомы - 80S, состоящие из 40S (малой) и 60S (большой) субъединиц. Для прокариот - 70S, включающие 30S и 50S субъединицы. 6.) Энергия фосфатных связей АТФ, ГТФ. 7.) Mg²⁺. 8.) Белковые факторы (кэп-связывающие белки, факторы инициации трансляции, элонгации, высвобождения).

а) Инициация; б) Элонгация; в) Терминация.

Этапы биосинтеза белка: 1.) Рекогниция; 2.) Трансляция; 3.) Биосинтез белка.