Биохимия клеточного цикла - Вольпе П.
Скачать (прямая ссылка):
5 10 15 20
-Плотность
ные периоды клеточного цикла; митохондриальная ДНК синтезируется в двух фазах — S и G2; метилирование происходит в старых цепях ДНК в течение той же фазы S; оно распределяется статистически неравномерно и затрагивает главным образом регуляторные гены.
III. Транскрипция и созревание РНК
14. Процесс транскрипции у эукариот
Прежде чем мы перейдем к рассмотрению процессов синтеза и созревания (процессинга) РНК в период ин-теркинеза, необходимо дать общую картину транскрипции у эукариот.
На рис. 17 представлена упрощенная схема синтеза РНК: расплетание участка двойной спирали ДНК (гена), отделение одной цепи от другой и построение комплементарной РНК на одной из этих цепей при участии ДНК-за-висимой РНК-полимеразы. Когда фермент заканчивает копирование гена, РНК-продукт удаляется, а обе цепи ДНК снова соединяются. Это один из самых поразительных биохимических процессов, но мы еще не знаем, какие факторы вызывают разделение комплементарных цепей ДНК, а после окончания транскрипции снова их соединяют.
Все типы РНК синтезируются одинаковым способом. Синтез РНК идет асимметрично, т. е. транскрипции подвергается только одна из двух цепей ДНК [4]. Этот процесс идет in vivo в условиях нормальной жизнедеятельности клетки.
На рис. 18 дана подробная схема процесса транскрипции в эукариотической клетке.
Рибосомальные РНК, как известно, синтезируются в ядрышке. В ядрышках клеток человека имеется, по расчетам, не менее 450 генов для рибосомальной РНК [57].
Ген для рибосомальной РНК 18S и ген для рибосомальной РНК 28S транскрибируются одновременно. Образуется общий предшественник рибосомальной РНК с константой седиментации 45S.
После транскрипцйи 45Э-предшественник подвергается процессингу («созревание»)—разделяется на две
Рис. 17, Асимметричный синтез РНК (Upjohn, Genes in Action, 1966). ДНК, так же как во время своего собственного синтеза, разделяется на две цепи. РНК-полимераза копирует одну из цепей (транскрип' ция); после окончания транскрипции синтезированная РНК удаляется, а цепи ДНК снова реассоциируют.
функционально активные молекулы (фрагменты 28S и 18S). В процессе созревания РНК участвуют так называемые процессирующие ферменты, которые удаляют «лишние» участки 45S-PHK, не соответствующие генам 28S- и 18S-PHK и комплементарные к так называемому спейсеру [58]. Гены рибосомальной 5S-PHK и транспортной 4S-PHK повторены многократно (известно, что в цитоплазматическом пуле находится 20 аминокислот; для каждой из них существует несколько видов тРНК; в одной клетке могут действовать около 60 разных видов тРНК [4]). И наконец, часть геномной ДНК — возможно, около 1 % — соответствует структурным генам, кото-рые несут информацию, необходимую для биосинтеза белков.
Как рибосомальная 45S-PHK, так и информационные РНК, комплементарные структурным генам, транскрибируются сначала вместе с последовательностью, комплементарной регуляторным генам транскриптона. Продукт транскрипции называют пре-мРНК [55, 56]. Позже при участии ферментов процессинга часть пре-мРНК, комплементарная регуляторным генам, разрушается, и в результате остается собственно мРИК, которая затем включается в полисомы для трансляции [55].
Эта схема транскрипции послужила основой для описанных выше исследований, касавшихся преимущественного метилирования регуляторных генов (см. рис. 16).
Рис. 18. Схема транскрипции и созревания различных типов РНК у эукариот. Наиболее изучены в этом отношении рибосомальная РНК и информационная РНК. А. Транскрипция и созревание РНК [59]. Б. Повторяющиеся генные участки для рРНК в ядрышке [4]. В—Е. Электронные микрофотографии различных типов рРНК: 45S, 32S, 18S и
28S [4].
15. Временная модель транскрипции и созревания рРНК
Обычная схема транскрипции представляет собой «вертикальную» проекцию ряда последовательных этапов в процессе реализации генетической информации (передача из ядра в цитоплазму). Можем ли мы развернуть
транскрипцию и процессинг «по горизонтали», связав их с хронологией жизни одной клетки?
На рис. 19 представлен анализ в градиенте сахарозы различных классов РНК, выделенных через равные промежутки времени в течение одного клеточного цикла. Первое, что бросается в глаза, — это значительный синтез
4S 18S 28S
4S 18S 28S3ZS45S
1 I м I
</,Тг ''V'-'Alfc-
/ ДЧ.’У \
AJ^l \ H\
jr.i :¦ '
¦\дЩ If/
v AtH"*"*;
f'-x.A-JiiVik
ч
\..x
: л;
i:4
/: * /.*. „Л /:' V/л
ГЧ*-..У -уд^; ^
