Транскрипция у прокариот и эукариот: сравнение и отличия

Отличие процесса транскрипции у про- и эукариот

РН-полимераза прокариот обеспечивает транскрипцию генов, несущих информацию о последовательностях молекул РНК всех трех классов: рибосомной РНК (рРНК), транспорт-ной РНК (тРНК) и информационной (или матричной) РНК (мРНК).

В эукариотических клетках имеются три различные РНК-по-лимеразы, каждая из которых специфически узнает промоторы, контролирующие транскрипцию трех различных классов молекул РНК. РНК-полимераза I локализуется в ядрышке и синтезирует основные рибосомные РНК.

РНК-полимераза III осуществляет транскрипцию транспортных РНК и одного ком-понента рибосом — 5SPHK.

Транскрипция молекул мРНК, не-сущих информацию о структуре белков, осуществляется РНК-полимеразой II. Ферменты II и III типа локализуются в нуклеоплазме.

Процессы образования мРНК в прокариотических и эукариотических клетках характеризуются существенными различиями.

В эукариотических клетках после инициации транскрипции происходит модификация 5′-трифосфата в образующейся цепи за счет присоединения так называемого кэпа – метилированного остатка гуанозина.

Кроме того, у большинства транскриптов происходит также модификация 3′-концов — по окончании транскрипции к ним присоединяется цепочка из остатков аденина, образующая характерный ро1уА-«хвост» (исключением из этого правила являются мРНК гистонных белков). У всех эукариот при транскрипции ДНК образуются молекулы РНК трех вышеназванных классов.

Все они участвуют в процессе трансляции — третьей разновидности матричных процессов передачи информации — от РНК к белку.

Асимметричность транскрипции

Принципы транскрипции

• 1.Комплемептарность.
• 2.Антипараллельность.
• 3.Униполярность.
• 4.Беззатравочностъ.
• 5.Асимметричность.

Асимметричность.

В качестве матрицы используется одна цепь ДНК. Не совсем ясно, как ферментная система осуществляет правильный выбор нужной цепи. Видимо, ключевую роль играют какие-то последовательности нуклеотидов на одной из цепей, узнаваемые системой.

РНК-полимеразы эукариотических организмов

Транскрипционный аппарат эукариотических клеток устроен значительно сложнее и изучен хуже, чем бактериальный. У эукариот обнаружены 3 ядерные РНК-полимеразы, отличающиеся разной локализацией в ядре и состоящие из большого числа субьединиц. Кроме того, в митохондриях и хлоропластах эукариотических клеток имеются свои собственные РНК-полимеразы.

Основная часть полимеразной активности приходится на долю РНК Pol І, которая обнаруживается в ядрышках и ответственна за транскрипцию генов рРНК. На долю этого фермента приходится 50-70% клеточного синтеза РНК и эта РНК-полимераза стимулируется в равной степени ионами Mn2+ и Mg2+

Другим важным ферментом является РНК Pol ІІ. Она локализована в нуклеоплазме (всё ядро за исключением ядрышка). Этот фермент синтезирует 20-40% всех молекул РНК в клетке и ответственен за синтез гетерогенныхядерных РНК (гяРНК), которые являются предшественниками иРНК. Эта РНК-полимераза намного сильнее стимулируется ионами Mn2+, чем ионами Mg2+.

РНК Pol ІІІ представляет собой минорную ферментативную активность, обеспечивающую 10% клеточного синтеза РНК, локализована в нуклеоплазме и осуществляет синтез малых ядерных РНК (мяРНК) и тРНК.

РНК-полимеразы эукариот имеют большую молекулярную массу и представляют собой комплекс мультимерных белков (500 –700 кД). От 14 до 17 субъединиц в зависимости от типа полимеразы.

НК-полимеразы различаются количеством субьединиц, их аминокислотным составом, и зависимостью от катионом магния и марганца. Для РНК-полимераз І и ІІІ необходимое для работы соотношение [Mn2+]/[Mg2+]=2. Для РНК-полимеразы ІІ — [Mn2+]/[Mg2+]=5.

Наиболее яркое различие – чувствительность к α-аманитину(токсину бледной поганки). Он полностью подавляет работу РНК-полимеразы ІІ в концентрации 10-8 М и РНК-полимеразы ІІІ (в концентрации 10-6 М). РНК-полимераза І фактически не чувствительна к этому токсину.

Помимо ядерных РНК-полимераз у эукариот есть ещё РНК-полимеразы хлоропластов и митохондрий. Они кодируются в ядре, а не в соответствующих органеллах.

В органеллах образуются свои tРНК и rРНК и рибосомные белки.

РНК-полимеразы прокариот

Прокариоты содержат одну РНК-полимеразу.

РНК- полимераза Е.Coli – белок, имеющий четвертичную структуру. В клетке присутствует около 7000 молекул РНК-полимеазы.

Субьединичный состав РНК-полимеразы Е.Coli:

2 αββ’ σ ω – holo-фермент (полный фермент).

2αββ’ω – core-фермент (150×115×110 А).

Без σ -фактора это core-фермент. σ -фактор – сменный фактор специфичности(σ 70 , σ 28 , σ 54 и др.)

Две α-субьединицы – каркас РНК-полимеразы. К ним крепятся остальные субьединицы.

β’ — субьединица отвечает за прочное связывание с ДНК за счёт кластера положительно заряженных аминокислот.

β – в субьединице находятся два каталитических центра. Один отвечает за инициацию, а другой – за элонгацию РНК-цепи. Один центр работает в holo-, а другой в core-ферменте.

Для элонгации необходим комплекс α2ββ’, а для инициации к нему должна быть присоединена σ−субъединица. σ−субъединицы различаются в зависимости от того, какую группу промоторов должна узнавать РНК-полимераза.

После инициации σ−субъединица диссоциирует и к элонгирующей РНК-полимеразе могут присоединяться ассоциированные факторы. Когда РНК-полимераза доходит до терминатора транскрипции, синтез РНК останавливается, РНК-полимераза и синтезированная РНК диссоциируют.

Кор-фермент α2ββ’ω обладает полимеризующей активностью.

σ-фактор обеспечивает узнавание промотора и инициацию.

Полный фермент- холофермент (Mg2+) α2ββ’ω σ.

Строение РНК-полимеразы прокариотических организмов

РНК-полимераза бактерий сосотоит из 5 субьединиц – (кор-фермент)

2αββ’ω+ σ-фактор (полный holo-фермент).

У прокариот имеется 2 типа РНК-полимеразы: одна из них синтезирует РНК-затравки для фрагментов Оказаки, а другая — все остальные типы РНК.

Синтез РНК (транскрипция) осуществляется ферментами ДНК-зависимыми РНК-полимеразами. РНК-полимеразы используют в качестве субстратов нуклеозидтрифосфаты и активны только в присутствии ионов Mg2+.

РНК-полимеразы не нуждаются в праймере. Бактериальные РНК-полимеразы – сложные белки, состоящие из нескольких субъединиц. Наиболее изученный фермент кишечной палочки содержит 5 субъдиниц: две субъединицы α и по одной β, β´, ώ (основа фермента – кор).

После присоединения к кору еще одной субъединицы – σ-фактора – образуется холофермент РНК-полимераза. Функцией холофермента РНК-полимеразы является связывание с промотором и инициация транскрипции. Кор-фермент (α,α,β,β´) осуществляет элонгацию, т.е. собственно синтез РНК.

Структура промоторов прокариотических организмов

Прокариотические промоторы варьируют в размерах–от 20 до 200п.н., но наиболее типичным является промотор, величиной 40п.н.

Промотор — это участок ДНК, ответственный за связывание с РНК-полимеразой. В случае прокариот, наиболее важными для регуляции транскрипции являются последовательности, обозначаемые «—35» и «— 10».

Нуклеотиды, расположенные до инициирующего кодона («вверх по течению») записываются со знаком «-», а со знаком «+» — все нуклеотиды, начиная с первого в инициирующем кодоне (стартовая точка).

Направление, в котором продвигается процесс транскрипции, называется «вниз по течению». Последовательность, обозначаемая «-35» (TTGACA), отвечает за узнавание промотора РНК-полимеразой, а последовательность «-10» (или бокс Прибнова) является тем участком, с которого начинается раскручивание двойной спирали ДНК. В состав этого бокса наиболее часто входят основания ТАТААТ.

Такая последовательность оснований чаще всего встречается в промоторах прокариот, ее называют консенсусной. В состав ТАТА-бокса входят аденин и тимин, между которыми имеются только две водородные связи, что облегчает расплетание цепей ДНК в этом районе промотора.

В случае замен пар оснований в указанных последовательностях промотора нарушается эффективность и правильное определение точки начала транскрипции, с которой фермент РНК-полимераза начинает синтез РНК. Когда благодаря действию специфических регуляторных элементов уровень экспрессии генов возрастает, регуляция называется позитивной.

Позитивная регуляция может осуществляться путем связывания специфических белков с нуклеотидными последовательностями, расположенными в области промотора. Считается, что связанный активаторный белок способствует ассоциации РНК-полимеразы с промотором и, следовательно, увеличивает вероятность инициации транскрипции.

Строение мРНК эукариот

Эукариотические мРНК довольно стабильны. Период их полураспада измеряется часами и даже сутками. Эукариотические мРНК синтезируются в виде предшественников и проходят в своем биогенезе стадию довольно сложного созревания, или процессинга.

Каждая мРНК содержит информацию о составе той или иной полипептидной цепи, количество разных мРНК в клетке очень велико. линейная цепь мРНК содержит несколько областей с различной функциональной ролью:

а) На 5′-конце находится КЭП (участок из 1-4 модифицированных нуклеотидов). Такая стр-ра защищает 5‘-конец мРНК от экзонуклеаз.

б)У эукариот за «колпачком»(КЭП) идет 5′-нетранслируемый участок — последовательность из нескольких десятков нуклеотидов. Она комплементарна одному из отделов той рРНК, которая входит в малую субъединицу рибосомы. За счет этого она служит для первичного связывания мРНК с рибосомой,но сама не транслируется.

в) Трансляция мРНК начинается всегда с инициирующего кодона. Во всех мРНК он всегда один и тот же — АУГ,т. е. кодирует метионин. Поэтому после синтеза пептидной цепи с ее N-конца,отщепляется метионин (если последний не нужен для функционирования белка).

г) За инициирующим кодоном в мРНК следует кодирующая часть, которая, содержит информацию о последоват-ти АК в белке.

У эукариот зрелые мРНК являются моноцистронными т. е. каждая из них несет информацию о структуре только одной полипептидной цепи. иногда пептидная цепь вскоре после образования на рибосоме разрезается на несколько более мелких цепей. У эукариот кодирующая часть зрелой мРНК лишена интронов — каких-либо вставочных некодирующих последовательностей.

д) По окончании кодирующего участка имеется кодон терминации — один из трех кодонов: УАА, УАГ или УГА.

е) За этим кодоном м.следовать еще 3′-нетранслируемый участок, значит.превышающий по длине 5′-нетранслируемую область.

ж)почти все зрелые мРНК эукар(кроме гистоновых мРНК)на З’-конце содержат поли(А)-фрагмент из 150-200 адениловых нуклеотидов.

И З’-нетранслируемый участок, и поли(А)-фрагмент имеют отношение к регуляции продолжительности жизни мРНК, поскольку разрушение мРНК осуществляется 3-экзонуклеазами.

В клетках молекулы мРНК практически всегда связаны с белками. Последние, стабилизируют линейную структуру мРНК, т. е. предупреждают образование в кодирующей части «шпилек». белки могут защищать мРНК от преждевременного разрушения. Такие комплексы мРНК с белками иногда называют информосомами.

Узнавание промотора в процессе транскрипции

Механизм транскрипции 4 этапа:

• 1.Узнавание промотора
• 2. Инициация
• 3.Элонгация
• 4.Терминация

Инициация транскрипции происходит на специфическом участке ДНК, называемом промотором. Для узнавания промотора необходим σ−фактор, причем различные σ−факторы отвечают за узнавание различных классов промоторов.

Как правило узнаются блоки, отстоящие на 10 и 35 нуклеотидов от точки начала транскрипции. Затем присоединяется РНК-полимераза, представляющая собой тетрамер из субьединиц трёх видов: α, β, β’.

В некоторых оперонах,например в лактозном, необходимо ещё предварительное взаимодействие с промотором дополнительного белка (CAP).

У эукариот всегда требуется предварительное связывание с промоторм целой совокупности белков – общих факторов транскрипции, с образование комплекса TFIID

Что служит матрицей для синтеза

Ма́трицей для си́нтеза и- РНК слу́жит 1 цепо́чка ДНК.

И-РНК стро́ится по при́нципу комплементарности.

Уча́сток моле́кулы ДНК име́ет сле́дующий соста́в: Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц. Перечи́слите не ме́нее трёх после́дствий, к кото́рым мо́жет привести́ случа́йная заме́на седьмо́го нуклеоти́да тимина на цитозин (Ц).

Отве́т

1) Е́сли э́то тре́тий нуклеоти́д трипле́та иди́ некоди́рующий уча́сток ДНК, то мо́жет не произойти́ никаки́х измене́ний.

2) Мо́жет произойти́ заме́на аминокисло́ты|аминокислоты́ в бе́лке|белке́, э́то приведёт к измене́нию фо́рмы его́ глобулы и измене́нию его́ рабо́ты.

3) Е́сли э́то часть управля́ющего уча́стка (промотор, опера́тор), то си́нтез бе́лка|белка́ мо́жет прекрати́ться.

Чем объясня́ется огро́мное разнообра́зие белко́в, образующихся в живы́х органи́змах? Укажи́те не ме́нее трёх причи́н.

Отве́т

1) В соста́в белко́в вхо́дит 20 ви́дов аминокисло́т. Коли́чество вариа́нтов бе́лка|белка́, состоя́щего из ста аминокисло́т, составля́ет 20100.2) В соста́в белко́в мо́гут входи́ть разнообра́зные небелковые компоне́нты, наприме́р, углево́ды в гликопротеи́нах, гем в гемоглоби́не. 3) Генные мута́ции, постоя́нно происходя́щие в органи́змах, приво́дят к измене́нию структу́ры бе́лка|белка́, коди́руемого да́нным ге́ном|гено́м.

Какова́ роль нуклеи́новых кисло́т в биоси́нтезе бе́лка|белка́?

Отве́т

ДНК соде́ржит информа́цию для си́нтеза бе́лка|белка́, иРНК перено́сит э́ту информа́цию к рибосоме, рРНК вхо́дит в соста́в рибосом, тРНК доставля́ет к рибосоме аминокисло́ты|аминокислоты́.

Почему́ реа́кции биоси́нтеза бе́лка|белка́ называ́ют ма́тричными?

Отве́т

В осно́ве реа́кций ма́тричного си́нтеза лежи́т комплементарное взаимоде́йствие ме́жду нуклеоти́дами.

Образу́ются полиме́ры, строе́ние кото́рых по́лностью определя́ется строе́нием исхо́дного вещества́ – ма́трицы. ДНК явля́ется ма́трицей для си́нтеза иРНК, а иРНК явля́ется ма́трицей для си́нтеза бе́лка|белка́.

Что слу́жит ма́трицей для си́нтеза и-РНК?

Отве́т

и-РНК синтези́руется на ма́трице ДНК в проце́ссе транскри́пции.

Каки́е проце́ссы происхо́дят на рибосоме при биоси́нтезе бе́лка|белка́?

Отве́т

К кодону, находя́щемуся в А-уча́стке рибосомы, по при́нципу комплементарности присоединя́ется антикодон тРНК, несу́щей определённую аминокислоту́.2. рРНК катализи́рует образова́ние пепти́дной свя́зи ме́жду двумя́ находя́щимися ра́дом (в А- и П-уча́стках) аминокисло́тами.

При э́том вся цепо́чка, находи́вшаяся в П-уча́стке, «переве́шивается» на аминокислоту́, находя́щуюся в А-уча́стке.3. Рибосома сдвига́ется на оди́н кодон.

Пуста́я тРНК, стоя́вшая в П-уча́стке, ухо́дит в цитопла́зму, тРНК с полипептидом ока́зывается в П-уча́стке, а в А-уча́стке ока́зывается но́вый, ещё не трансли́рованный кодон.

В каки́х слу́чаях измене́ние после́довательности нуклеоти́дов ДНК не влия́ет на структу́ру и фу́нкции соотве́тствующего бе́лка|белка́?

Отве́т

1) Е́сли измени́лся тре́тий нуклеоти́д трипле́та и получи́лся трипле́т, коди́рующий ту же са́мую аминокислоту́.2) Е́сли измене́ния произошли́ в интроне, кото́рый бу́дет вы́резан в проце́ссе сплайсинга.

В каки́х реа́кциях обме́на веще́ств осуществля́ется связь ме́жду ядро́м, ЭПС, рибосомами, митохондриями?

Отве́т

В реа́кциях биоси́нтеза бе́лка|белка́: в ядре́ синтези́руется иРНК, в шерохова́той ЭПС на рибосомах синтези́руется бе́лок|бело́к, митохондрии поставля́ют АТФ для э́тих проце́ссов.

В проби́рку помести́ли рибосомы из ра́зных кле́ток, весь набо́р аминокисло́т и одина́ковые моле́кулы и-РНК и т-РНК, созда́ли всё|все усло́вия для си́нтеза бе́лка|белка́.

Почему́ в проби́рке бу́дет синтези́роваться оди́н вид бе́лка|белка́ на ра́зных рибосомах?

Отве́т

Рибосома осуществля́ет сбо́рку моле́кулы бе́лка|белка́ в соотве́тствии с информа́цией, запи́санной в иРНК.

Поско́льку иРНК помести́ли одина́ковые, то и бе́лки|белки́ бу́дут одина́ковые.

Видео по теме : Что служит матрицей для синтеза

Структурная организация оперона

Оперон — это тесно связанная последовательность структурных генов, определяющих синтез группы белков, которые участвуют в одной цепи биохимических преобразований.

Основой регуляции процессов синтеза белка является оперон – комплекс генов, включающий:

— ген-регулятор (Р), обеспечивающий синтез белка-репрессора (РЕП);

— ген-оператор (О), управляет включением и выключением считывания информации со структурных генов, способен взаимодействовать с белком-репрессором;

— ген-промотор (П) – место прикрепления РНК-полимеразы – фермента, осуществляющего процесс транскрипции;

— структурные гены (СГ, содержат информацию о последовательности аминокислот в ферментах).

Механизм функционирования системы регуляции синтеза белка был открыт в 1962 году Жакобом и Моно при исследовании культивирования кишечной палочки в лактозной среде и назван lac-опероном.

Транскриптон, его особенности организации

Фрагмент молекулы ДНК, включающий промотор,транскрибируемую последовательность и терминатор, образует единицу транскрипции — транскриптон.

В пределах каждого транскриптона копируется только одна из двух нитей ДНК, которая называется значащей или матричной.

Во всех транскриптонах, считываемых в одном направлении, значащей является одна нить ДНК; в транскриптонах, считываемых в противоположном направлении, значащей является другая нить ДНК. Соседние транскриптоны могут быть отделены друг от друга нетранскрибируемыми участками ДНК, а могут и перекрываться, в частности так, что в пределах участка перекрывания матричными оказываются обе нити. Разбиение ДНК на множество транскриптонов обеспечивает возможность независимого считывания разных генов, их индивидуального включения и выключения.

У эукариот в состав транскриптона, как правило, входит только один ген.

Молекулярный механизмы транскрипции у прокариот. Фазы транскрипции

• 1. Транскрипция в клетках прокариот

Транскрипцией называется перенос информации с двух-цепочечной молекулы ДНК на одноцепочечные молекулы РНК. Матрицей для синтеза РНК служит только одна цепь ДНК, называемая смысловой цепью.

В транскрипции, различают три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию.Фермент, осуществляющий этот процесс, называют ДНК-зависимой РНК-полимеразой или просто РНК-полимеразой.

Молекулы РНК «считываются» с определённых участков хромосомной ДНК — «транскрипционных единиц».

В качестве субстрата используются рибонуклеозидтрифосфаты. Синтез РНК-транскрипта идёт в направлении от 5’ – к 3’ – концу. На 5’ – конце растущей цепи находится 5 – трифосфат, а 3 – гидроксильная группа на другом конце цепи служит центром образования очередной фосфодиэфирной связи при участии фермента РНК-полимеразы.

В зоне синтеза РНК происходит «расплетение» примерно двух витков (16-18 пар оснований) спирали ДНК, и таким образом экспонируется участок цепи ДНК-матрицы, «считы-ваемый» в направлении 3′ ®5‘. В некоторых транскрип-ционных единицах ДНК-матрицей для синтеза РНК служит одна из двух цепей, а в других — комплементарная ей вторая цепь молекулы ДНК.

Транскрипционные единицы в ДНК ограничены, с одной стороны, промотором — участком инициации транскипции, а с другой — участком остановки транскрипции —терминатором.

Подробно изучена РНК-полимераза Е. coli (рис. 1). Ее основу образует так называемый кор-фермент, состоящий из четырех полипептидных цепей — двух идентичных (a) и двух различных субъединиц (b и b’). Кор-фермент катализирует рост цепи за счет присоединения рибонуклеозидтрифосфатов к 3′-концу синтезируемой молекулы РНК.

Транскрипция у прокариот

Присоединение к кор-ферменту еще одной полипептидной цепи, называемой σ-субъединицей, приводит к образованию холоферментаРНК-полимеразы.

σ-субъединица обеспечивает точное узнавание промоторного участка и выбор одной из комплементарных цепей ДНК в качестве матрицы для начала транскрипции.

После того как синтез РНК уже начался, происходит диссоциация σ-субъ-единицы. Вместо нее с кор-ферментом соединяется другой белок — продукт гена nus А. Этот ферментативный комплекс продолжает транскрипцию вплоть до терминаторного участка, узнавание которого обеспечивается белком nus А.

Подробности молекулярного механизма терминации транс-крипции окончательно неизвестны, но есть основания пола-гать, что для высвобождения новосинтезированной цепи РНК из комплекса с РНК-полимеразой и ДНК кроме nus А необходим по крайней мере еще один белок, называемый r-фактором.

Инициация и терминация транскрипции у про- и эукариот, роль транскрипционных факторов в этих процессах.

инициация транскрипции начинается со сборки РНК-полимеразы, у прокариот она одна и состоит из:

— β и β’ образуют каталитический центр

— α (2 штуки) – узнают промотор, взаимодействуют с регуляторныи факторами, собирают фермент

— σ – распознают промотор

— ω – стабилизация β’

Холофермент можно разделить на 2 части:

— минимальный фермент (α2ββ’) – способен осуществлять транскрипцию но не способен ее инициировать

— σ фактор

После инициации транскрипции σ освобождается и элонгация осуществляется только минимальным ферментом.

Минимальный фермент связывается с ДНК в свободном участке связывания (любая последовательность ДНК), тк минимальный фермент не различает промоторов.

σ дестабилизирует фермент и он отсоединяется от ДНК, но приобретает способность узнавать промотор

1 холофермент + промотор = двойной закрытый комплекс (ДНК не расплетена)

2. закрытый комплекс преобразуется в открытый в результате плавления участка ДНК в пределах последовательности, связанной с ферментом

3. включение первых нуклеотидов и формирование тройного комплекса между ферментом, ДНК и новой РНК.

4. после завершения инициации σ освобождается

Инициация прокариот начинается с промотора.

Общие черты промотора:

— стартовая точка

— выше стартовой точки на 10пн находится ТАТА бокс (последовательность -10, консенсус ТАТААТ) – служит для преобразования открытого комплекса в закрытый

— последовательность -35 (содержит ТТГАЦА) – служит для распознавания РНК-полимеразой

— АТ богатая последовательность выше +10 и -35 – UP-элемент, он служит для взаимодействия с альфа-субъеденицей РНК-полимеразы

РНК-полимераза контактирует с -35, вокруг промотора собирается закрытый комплекс.

Расплетание ДНК происходит в -10 и тогда закрытый комплекс становится открытым.

Сигма-факторы (σ)

Основной – σ70(σD), но есть вспомогательные для экстремальных условий

σН(σ32) – активируется во время теплового шока

σ28 – экспрессия флагеллярных генов

σS – активируется когда фаза роста культуры переходит в сплошную (?) фазу роста (стресс)

σЕ – ответ на еще более резкие сдвиги чем у σН

σN(σ54) – в условиях азотного глодания

σF – инициирует транскрипцию генов хемотаксиса

Терминация транскрипции прокариот

2 вида:

— ρ-зависимая (терминация только в присутствии ρ фактора)

— ρ-независимая (терминация без каких-либо факторов)

Независимая

Независимая терминация имеет две структурные особенности:

— короткий инвертированный повтор, способный формировать шпильку

— участок, богатый урацилом

РНК-полимераза сталкивается со шпилькой и делает паузу (Если это не терминация, то потом она продолжает работу).

В этот момент урацил-богатый участок дестабилизирует РНК-ДНК гибрид, тк связь ДНК-РНК слабая.

Зависимая

ρ-фактор – белок, действует на ρ зависимые терминаторы

этапы:

1. ρ фактор связывается с РНК, выходящей из транскрипционной единицы (rut-сайт)

2. ρ фактор начинает двигаться по РНК вверх пока не догонит полимеразу

3. когда полимераза достигает сайта терминации, ρ фактор взаимодейстует с гетеродуплексом ДНК-РНК и высвобождает РНК

Rut-сайт содержит много цитозина

ρ-фактор – АТФ зависимая хеликаза, гексамер, каждая субъединица имеет РНК-связывающий домен и АТФ-гидролизующий.

После связывания с сайтом rut, ρ фактор, используя свою хеликазную активность и энергию гидролиза АТФ, начинает двигаться вверх. Когда фактор достигает гетеродуплекса, то расплетает его.

Инициация транскрипции эукариот:

Общие факторы транскрипции правильно располагают РНК-полимеразу на промоторе, содействуют разобщению цепей и помогают освободить РНК=полимеразу от промотора в режиме элонгации.

Промотор содержит последовательност – ТАТА-бокс.

Субъединица TF2D – TBP распознает и связывает ТАТА бокс, ДНК искажается. Затем садится TF2A фактор, и это вызывает связывание TF2B. Затем садится TF2F, который расплетает ДНК, и TF2E, который сдвигает границы промотора. Последними садятся фактор TF2H и РНК-полимекраза 2.

TF2H состоит из 9 субъединиц, 1 из них – хеликаза, она расплетает ДНК через гидролиз АТФ. Полимераза связывается с промотором и начинает делать короткие участни РНК, пока не сможет перейти к элонгации. TF2H (еще одна субъединица действует как протеинкиназа) фосфорилирует CTD участок полимеразы и она меняет конформацию и отделяется от факторов и может перейти дальше.

Терминация эукариот:

Терминация полимеразы 1: белковый фактор TTF1 распознает терминатор размером 18пн (аналогично ρ-зависимой терминации).

Он изгибает ДНК и выывает задержку комплекса на терминаторе. Происходит конформационное изменение полимеразы1, что ослабляет взаимодействие компонентов друг с другом.

Терминация полимеразы2: зависит от процессинга 3* конца. 3* конец пре-мРНК образует эндунуклеаза, разрезающая транскрипт после последовательности ААУААА (терминатор). Незащищенный кэпом 5* конец отщепленного конца транскрипта деградирует эндонуклеаза, что приводит к терминации. Пре-мРНК стабилизируется полиаденилированием.

Эндонуклеаза связывается с 5* концом и деградирует его быстрее чем она синтезируется. Затем рибосома отсоединяется от ДНК и наступает терминация (Как ρ-зависимая).

Терминация полимеразы3: распознается последовательность из много У, расположенная после ЦГ-богатого участка (как ρ-независимая терминация).

Трансляция.

Основные свойства генетического кода. Аминоацилирование тРНК. Роль РНК и белков в процессе трансляции. Энергозатраты на включение одного аминокислотного остатка в растущую полипептидную цепь.

Трансляция — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК, осуществляемый рибосомой.

Свойства генетического кода:

Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).

Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.

Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов

Однозначность (специфичность) — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте

Вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.

Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека (на этом основаны методы генной инженерии; есть ряд исключений)

Помехоустойчивость — мутации замен нуклеотидов, не приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют консервативными; мутации замен нуклеотидов, приводящие к смене класса кодируемой аминокислоты, называют радикальными.

Аминоацилирование тРНК — процесс присоединения АК к тРНК, катализируемый аминоацил-тРНК-синтазами (их 20 шт. разных).

Механизм:

1. Аминокислота активируется (аминокислота + АТФ → аминоацил-АМФ + пирофосфат)

2. С активным центром связывается 3′-конец тРНК, антикодон которого соответствует активируемой этой синтазой аминокислоте

3. Аминокислотный остаток переносится на ОН-группу рибозы последнего аденина на 3′-конце (аминоацил-AМФ + тРНК → аминоацил-тРНК + АМФ)

Роль РНК и белков в процессе трансляции.

Следует сказать, что РНК гораздо более значимый компонент рибосомы, чем белки.

Структурно и функционально, рибосома — это прежде всего, её РНК.

РНК в составе рибосомы имеет сложную третичную структуру и плотно инкрустирована рибосомными белками (50/80 шт. про/эукариоты, в основном это умеренно-основные белки), выполняющими вспомогательные функции.

В процессе трансляции выделяют инициацию, элонгацию и терминацию. Белки принимают участия во всех трёх этапах (факторы инициации, факторы элонгации и релизинг-факторы).

Рибосомная РНК образует главные функциональные центры рибосомы и определяет принципиальное устройство рибосомы как молекулярной машины, осуществляющей синтез белка.

Именно РНК катализирует пептидилтрансферазную реакцию (перенос пептидила из состава пептидил-тРНК на поступившую в аминоацильный центр очередную аминоацил-тРНК).

Энергозатраты синтеза белка с n шт. аминокислот:

2n => АТФ на зарядку (активацию) тРНК (АТФ => АМФ + пирофосфат)

1 шт. => ГТФ на инциацию (IF2)

n-1 => ГТФ на доставку тРНК для n-1 шт. пептидных связей (EF-Tu)

n-1 => ГТФ на n-1 шт. шагов транслокации рибосомы (EF-G)

1 шт. => ГТФ на терминацию (RF-3)

Всего: 4n, т.е. 4 высокоэнергетические связи затрачиваются на включение одной аминокислоты.

Транскрипция: что это?

Транскрипция — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.