 |
Транскрипция. Рис. 39. Строение РНК-полимеразы (цит. по Murray, 2003). Рис. 40. Структура транскрибируемого участка ДНК прокариот
|
|
|
|
Транскрипция
Биосинтез РНК на ДНК-матрице называют транскрипцией.
При синтезе РНК транскрибируются отдельные фрагменты одной цепи ДНК – транскриптоны (единицы транскрипции) – последовательность ДНК между промотором (последовательность ДНК перед геном, обеспечивающая начало транскрипции, с которой взаимодействует РНК-полимераза и инициируется транскрипция) и терминатором. У эукариот, в отличие от прокариот, в состав транскриптона входит, как правило, один ген.
Синтез РНК осуществляется при помощи ферментов – РНК-полимераз.
РНК-полимераза у прокариот катализирует синтез всех типов РНК клетки.
РНК-полимераза – сложно устроенный олигомерный фермент (холофермент), состоящий из кор-фермента и s-фактора (рис. 39).
Кор-фермент (минимальный фермент) обладает РНК-полимеразной активностью и состоит из нескольких, прочно соединенных, полипептидных цепей (α 2bb’w):
двух α -субъединиц (36, 5 кДа) – обеспечивают соединение РНК-полимеразы с
промотором
(см. далее), структурный организатор полимеразы;
b-субъединица (150 кДа) – каталитический центр фермента (полимеразная активность);
b’-субъединица (155 кДа) – взаимодействие фермента с матрицей ДНК;
w-субъединица (11 кДа) – функция неизвестна.
s-Фактор (85 кДа) соединяется с кор-ферментом слабыми связями и может существовать вне минимального фермента. s-Фактор обеспечивает распознавание и стабильное связывание РНК-полимеразы с промоторами.
Транскрипция инициируется только полным ферментом (холоферментом), далее s-фактор освобождается и элонгация осуществляется кор-ферментом.
Рис. 39. Строение РНК-полимеразы (цит. по Murray, 2003)
У эукариот синтез РНК протекает в ядре, митохондриях и пластидах практически постоянно вне зависимости от фаз клеточного цикла. У эукариоты в клетке содержится 3 ядерных РНК-полимеразы и 1 в митохондриях и хлоропластах. Ядерные ферменты: РНК- полимераза I локализована в ядрышках, катализирует синтез рРНК; РНК-полимераза II локализована в нуклеоплазме, и отвечает за синтез г-яРНК; РНК-полимераза III локализована в нуклеоплазме, синтезирует м-яРНК и тРНК.
|
|
|
Транскрипция — эндэргонический процесс, в котором в качестве субстратов и источника энергии используются рибонуклеозидтрифосфаты (НТФ): АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ. Нуклеотиды присоединяются к 3’-концу растущей РНК с освобождением пирофосфата.
В ДНК различают две цепи – кодирующая (матричная) и некодирующая. Синтез РНК происходит комплементарно на матричной цепи, таким образом, последовательность нуклеотидов в РНК будет соответствовать последовательности нуклеотидов некодирующей цепи.
Все РНК-полимеразы осуществляют рост новых цепей РНК в направлении 5’→ 3’-конец. Первым нуклеотидом на 5’-конце в РНК является адениловая или гуаниловая кислота и сохраняется трифосфат.
Процесс транскрипции включает стадии инициации, элонгации и терминации.
Инициация транскрипции является наиважнейшим фактором, определяющим начало синтеза РНК, его скорость и регуляцию.
Транскрипция у прокариот начинается с присоединения σ -субъединицы к промотору. Промотор не несет информации и необходим для присоединения и ориентации РНК- полимеразы (рис. 40). На участке промотора в некодирующей цепи в центре «-10» нуклеотидов от стартовой точки находится последовательность ТАТААТ – блок Прибнова, который определяет связывание РНК-полимеразы и ориентации фермента на ДНК. «Блок -35» содержит последовательность ТТГАЦА – сайт для присоединения s-фактора. Холофермент связывается с ДНК в области промотора (рис. 41), образуется закрытый двойной комплекс, происходит локальное расплетение цепей ДНК (12-17 п. н. ) и образуется открытый транскрипционный комплекс. Далее включается два первых нуклеотида с образованием фосфодиэфирной связи между ними и отделяется s-фактор.
|
|
|
Рис. 40. Структура транскрибируемого участка ДНК прокариот
|
|
|
