Сельскохозяйственная биотехнология - Шевелуха Е.А.
Скачать (прямая ссылка):
Клетки содержат три типа РНК: 1) информационная РНК (ее называют также матричная, отсюда мРНК) служит матрицей для синтеза белка. Каждому работающему гену (или группе генов) соответствует своя молекула мРНК. Следовательно, мРНК — крайне гетерогенный по размерам и нуклеотидной последовательности класс молекул. У Е. coli средняя длина молекулы РНК составляет примерно 1,2 кб; 2) транспортная РНК (тРНК) переносит аминокислоты в активированной форме к рибосомам, где происходит синтез белковой молекулы (см. разд. 2.8); 3) рибосомная РНК (рРНК) — необходимый компонент рибосом. Существует несколько разновидностей рРНК (у прока-
риот — 3, у эукариот — 5). В каждой рибосоме содержится по одной молекуле каждого типа. На долю рРНК в клетке Е. coli приходится 80%, количество тРНК составляет 15%, и меньше всего в клетке мРНК, на долю которой приходится всего лишь 5% всей РНК.
В основе механизма копирования при транскрипции лежит тот же структурный принцип комплементарного спаривания оснований, что и при репликации. Транскрипция осуществляется ферментами РНК-полимеразами, синтезирующими РНК на ДНК-матрице. В качестве предшественников используются ри-бонуклеозидтрифосфаты (рис. 2.13).
Транскрипция начинается после присоединения РНК-поли-меразы к специфической нуклеотидной последовательности ДНК, к так называемому промотору Завершается транскрипция при достижении РНК-полимеразы стоп-сигнала, или сигнала терминации транскрипции. Участок ДНК, ограниченный
ТРАНСКРИПЦИЯ У Ecoll
Единица
Промотор транскрипции Терминатор
СТРУКТУРА ОТДЕЛЬНЫХ ОБЛАСТЕЙ
! з5: I I ГТ ГТП-Г I ПТТТ1 I ГГ3' ?нк' подлежащая
о*Фактор
- 5' ТРАНСКРИПЦИИ
\( ^ / - +Нуклеозидтрифосфат > ДНК-зависимая 1 \ __
Сайт Начало
связывания транскрипции
I 1 I УП 1 ГТТГ ИНИЦИАЦИЯ
-t-Нукпеозидтрифосфаты
V
Номер -40 основания
V
Mill* ЭЛОНГАЦИЯ
- Единица транскрипции
Т A G С А А
РНК ®(Р><Р>А U С G и U\
V
I 1 ТТ I гтп тп
ТЕРМИНАЦИЯ ’ 3* 32.11 РНК “G С РНК-полимераза
Спаривание оснований обеспечивает точность транскрипции — Терминатор >
, GC-богатый +*- АТ бога * участок тый участок GGXCGCATTT-r— У С C?G G С G Т А А А-^—5' GGCC G С A U U U-OH
б)
®-€КЕ)-ЕНйНсН1НШу}0-он /
Новосинтеэированная РНК
а)
Рис. 2.13. Схематичное изображение процесса транскрипции у Е. coli (а), структура промоториых и термин.аторных иуклеотидиых последовательностей (б)
промотором и терминатором, представляет собой единицу транскрипции —транскриптон.
В принципе обе комплементарные цепи ДНК могут служить матрицами для синтеза РНК. В действительности в пределах транскриптона копируется только одна из нитей ДНК, которая называется матричной, или значащей. В разных транскрипто-нах значащими могут быть разные цепи ДНК- Выбор транскрибируемой цепи определяется ориентацией промотора. Соседние транскриптоны могут быть отделены друг от друга не-транскрибируемыми 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 транскриптонов входит, как правило, только один ген. Транскриптоны прокариот чаще называют оперонами: многие из них обычно содержат по нескольку генов, обычно функционально связанных. Существуют опероны, содержащие гены, не кодирующие белков (гены рРНК, тРНК и др.). Описаны смешанные опероны, включающие гены тРНК и белков.
PH К-полимераза — основной фермент, участвующий в транскрипции. Лучше всего этот фермент изучен у прокариот, у которых весь синтез РНК осуществляется одним-единствен-ным ферментом этого типа (см. рис. 2.13). У бактерий молекула РНК-полимеразы состоит из двух компонентов: минимальной РНК-полимеразы, или «кор»-фермента (от англ. core — сердце-вина), содержащего все каталитические центры, участвующие в синтезе РНК; ст-субъединицы, необходимой для правильного присоединения к промотору и отделяющейся от РНК-полимеразы после начала синтеза РНК. Минимальная РНК-полимераза состоит из четырех субъединиц: двух идентичных а-субъединиц и неидентичных Р- и Р‘-субъединиц. Установлено, что ст-субъединица участвует в связывании фермента с ДНК матрицей, а — Р-субъединица — в связывании субстратов — рибонуклеозидтри-фосфатов. Функция а-субъединицы не известна.
Транскрипция эукариотической ДНК в принципе не отличается от таковой у прокариот, но РНК-синтезирующий аппарат эукариотической клетки устроен гораздо сложнее. Он включает три различные РНК-полимеразы, каждая из которых считывает определенный тип генов и имеет гораздо более сложное строение, чем бактериальный фермент: в состав эукариотических РНК-полимераз входит от 9 до 11 полипептидных цепей.
