Биосинтез рнк (транскрипция)

      Комментарии к записи Биосинтез рнк (транскрипция) отключены

Синтез РНК можно представить схемой:

ДНК-матрица

Биосинтез рнк (транскрипция) кАТФ + IУТФ + т ГТФ + п ЦТФ РНК + (к+I+т+п)Н4Р2О7

Субстратами реакции служат трифосфаты рибонуклеозидов, синтез РНК требует энергетических затрат. Реакция идет только в присутствии ДНК, одна из цепей которой служит матрицей. Все синтезированные молекулы РНК имеют структуру, комплементарную матрице. Поскольку РНК являются одноцепочечными молекулами, то стехиометрические коэффициенты для всех четырех субстратов различны. Транскрипция катализируется ферментом РНК-полимеразой. Сущность действия его заключается в следующем. Фермент присоединяется к матрице на определенном участке, называемом промоторным. В результате этого происходит локальное расхождение нуклеотидных цепей ДНК в данном участке; одна из цепей служит матрицей.

Биосинтез молекулы РНК осуществляется в результате перемещения РНК-полимеразы вдоль ДНК и происходит путем присоединения очередного рибонуклеотида, комплементарного тому дезоксирибонуклеотиду ДНК, который в данный момент находится в области активного центра РНК-полимеразы. В участке ДНК, где заканчивается ген, имеется последовательность нуклеотидов (терминирующий кодон), достигнув которого РНК-полимераза и синтезированная РНК отделяются от ДНК. Таким образом получаются молекулы РНК, каждая из которых содержит информацию одного гена. Синтез РНК идет в направлении 5’3´, и РНК имеет противоположную ДНК полярность цепи. По мере освобождения промоторного участка к нему могут присоединяться новые молекулы РНК-полимеразы, так что ген может транскрибироваться одновременно большим количеством молекул фермента. Все образующиеся молекулы РНК, синтезируемые на одной и той же матрице, комплементарны этой матрице и идентичны друг другу.

Все типы РНК (рРНК, тРНК, мРНК) синтезируются сходным образом. Поэтому для любой молекулы РНК, имеющейся в организме, можно найти участок ДНК, которому она комплементарна. Все типы РНК участвуют в биосинтезе белков, но их функции в этом процессе различны (см. табл. 5). Роль матрицы, определяющей первичную структуру белков, выполняют матричные РНК (мРНК).

Любопытно, что в ДНК эукариот (организмы, клетки которых содержат ядро, в том числе и человека) имеется большое количество нетранскрибируемых участков: на их долю приходится более половины всей ДНК; их роль в организме пока неизвестна.

В результате транскрипции образуются предшественники тРНК, рРНК и мРНК, затем в ядре происходит их доработка (созревание, процессинг), и получаются функционально активные РНК. Предшественники обычно имеют избыточные участки по концам нуклеотидной цепи, которые при созревании отщепляются специфическими РНК-азами.

Созревание мРНК имеет ряд особенностей. Оказалось, что ген (представленный ДНК) имеет мозаичную структуру, содержащую наряду с кодирующими участками (экзоны) участки, не несущие структурной информации (интроны). При транскрипции образуется РНК, которая содержит участки, комплементарные как экзонам, так и интронам. Далее этот первичный транскрипт в ходе созревания удаляет фрагменты, соответствующие интронам, а структурные части, соответствующие экзонам, соединяются (сплайсинг) и образуется мРНК.

Безматричный синтез РНК

Помимо РНК-полимеразы в клетках есть другой фермент, с помощью которого можно синтезировать РНК in vitro (в неживой природе) — это полинуклеотифосфорилаза. В живой клетке этот фермент катализирует фосфоролиз 3′,5′-фосфодиэфирных связей в молекуле РНК, продуктами реакции являются нуклеозиддифосфаты:

РНК + (k + I + m+n)Н3Р04 — kАДФ + I УДФ + mГДФ + nЦДФ.

Реакция обратима, поэтому при проведении ее in vitro в условиях избытка нуклеозиддифосфатов она идет в направлении синтеза РНК. При этом не требуется никакой матрицы, а последовательность соединения нуклеотидных остатков в цепь РНК является случайной. В этом состоит принципиальное отличие матричных синтезов от безматричных.

Дополнительные материалы:

Транскрипция — синтез мРНК


Похожие статьи:

  • Пцр с обратной транскрипцией

    В молекулярной биологии метод полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ, англ. RT, reverse transcription polymerase chain reaction)…

  • Биосинтез нуклеиновых кислот (биосинтез днк)

    Во время деления клетки содержание ДНК должно удвоиться (реплицироваться). Репликация происходит полуконсервативным способом. Две исходные цепи,…

  • Биосинтез нуклеиновых кислот

    Субстратом для синтеза нуклеиновых кислот в клетках и тканях могут служить продукты гидролиза ДНК и РНК, а также продукты обмена белков и углеводов….