Синтез и процессинг РНК

В отличии от ДНК, синтез которой происходит в момент деления клетки и служит источником генетической информации для последующих поколений, различные РНК необходимы для генерирования молекул белков. Процесс синтеза рибонуклеиновых кислот с использованием в качестве матрицы фрагментов ДНК называют транскрипцией. Все гены в хромосоме (ДНК с белками) в отсутствии факторов транскрипции находится в выключенном (репрессированном) состоянии, потому что нуклеосомы блокируют области инициирования каждого промотора. Ген будет транскрибироваться после вытеснения нуклеосомы и связывания. Та из двух цепей ДНК, на которой пойдет этот процесс, называется кодирующей. Инициация включает раскручивание участка, разрыв водородных связей, что раскрывает азотистые основания транскриптона, в котором выделяют промотор, собственно ген (единицу транскрипции), терминатор. Первая функциональная единица (промотор) служит для с ним РНК-полимеразы, которая объединяет рибонуклеотиды в последовательность, комплементарную кодирующей цепи гена. Момент терминации распознается терминирующим белком – р-фактором.

Интересно, что в районе промотора расположены сигнальные последовательности двух типов. Одна из них указывает, где должна начаться транскрипция, а другая определяет, как часто должно происходить это событие. Первый локус называют ТАТА-бокс, второй – СААТ-бокс. Кроме них регуляторная зона включает энхансеры или сайленсеры, изменяющие скорость транскрипции, а также гормончувствительные элементы (ГЧЭ), после взаимодействия с которыми кортикостероиды, андрогены, эстрогены, Т3, сАМФ регулируют экспрессию генов.

Практически все первичные транскрипты РНК у эукариот подвергаются сложному процесссингу, т.е. созреванию, начинающемуся в ядре. Будущая иРНК получается после копирования, реакций расщепления, вычленения, легирования, включения дополнительных адениловых нуклеотидов. Ведь свежеполученная РНК содержит неинформативные вставки, считанные с интронов генов, т.е. представляют чередование траслируемых и нетранслируемых участков (гетерогенная ядерная РНК). Процесс удаления интронов и последующего сшивания экзонов получил название сплайсинг (от англ. to splice – соединять концы, сшивать). Он требует наличия специальных ферментов, поэтому осуществляется в крупном рибонуклеопротеидном комплексе – тельце, содержащем РНК и белки, необходимые для эффективного сплайсинга. Эта структура называется сплайсосома. Кроме того к 5'-концу г/яРНК присоединяется 7-метилгуанозинфосфат (кэпирование), который позднее служит стартовой точкой синтеза белка, к 3'-концу надстраивается полиаденилатный хвост (около 200 мононуклеотидов), защищающий иРНК от действия нуклеаз. Параллельно иРНК уже вышедшая из ядра, плотно упаковывается в пространстве.

Первичный транскрипт рРНК не содержит интронов, интенсивно метилируется и расщепляется в ядрышке специфическими РНК-азами на 5S, 18S, 28-рРНК, затем они связываются с белками, образуя рибосомы. Подобным образом (путем частичного гидролиза) осуществляется из первичных транскриптов образование тРНК, формирование вторичной, третичной структуры, химическая модификация. Критическое значение имеет этап сплайсинга в области антикодона, т.к. от него зависит точность выполнения адапторной функции при синтезе белка.