Нематричный синтез РНК

Полинуклеотидполимераза – встречается у бактерий

НДФ + (НМФ)n «(НМФ)n+1 + Фн

Ферменту необходимы 5’-НДФ. НТФ и дНТФ фермент не может использовать. Фермент катализирует образование 3’-5’-фосфодиэфирных связей. Реакция легко обратима. Фермент не требует матрицы

Полиаденилатполимераза - обеспечивает синтез поли А на 3’-конце. В качестве субстрата использует АТФ и РНК. Матрица не нужна. Необходима РНК в качестве затравки. Фермент катализирует образование 3’-5’-фосфодиэфирных связей

 

24. иРНК (или матричные РНК (мРНК)) служат матрицами для биосинтеза полипептидных цепей. Они содержат линейную последовательность кодонов, которые и определяют первичную структура белка. В клетке присутствуют огромное число различных иРНК. Качественный и количественный состав РНК в различных клетках неодинаков. иРНК – это одноцепочечные молекулы. Одна молекула иРНК может кодировать одну или несколько полипептидных цепей. Если иРНК несет информацию об одной полипептидной цепи, то ее называют моноцистронной, если о двух или более – полицистронной

Информационная РНК прокариот - время полужизни иРНК прокариот около 2 мин. При индукции нового гена белок можно обнаружить через 0,5 мин. 90-95% хромосомы E.coli кодирует иРНК. Скорость транскрипции – 2400 нуклеотидов в минуту. Скорость трансляции 2400. иРНК прокариот бывают часто полицистронными. Полицистронные иРНК также могут содержать нетранслируемые межгенные области, которые разделяют участки, кодирующие полипептидные цепи.

 

Информационная РНК эукариот - являются моноцистронными. Составляет 2-6 % от всей РНК в клетке

на 5’-конце имеет кэп

на 3’-конце иРНК эукариот имеет полиА.

Поли А не закодирован в геноме

Полиаденилирование осуществляется в ядре после транскрипции полиаденилатполимеразой. ПолиА имеет размер около 50-400 нуклеотидов

В цитоплазме полиА постепенно укорачивается и определяет время жизни мРНК. На эффективность трансляции полиА не влияет. Некоторые мРНК эукариот полиА не имеют (мРНК гистонов). Период полужизни мРНК эукариот у 50 % составляет около 6 ч, остальная РНК - около 24 ч. Иногда мРНК запасается.

 

 

25. рРНК. Рибосомы

Рибосомы представляют собой - крупный рибонуклеопротеидный комплекс с молекулярной массой около 2,5 мДа, состоящий из белков и молекул рРНК.

Рибосомы прокариотических и эукариотических организмов различаются по размерам. У эукариот они представлены 80S частицами, у прокариот – 70S. Рибосомы всех известных организмов построены из большой и малой субчастиц: прокариотические – 30S и 50S, а эукариотические – 40S и 60S. 70S рибосомы бактерий в своем составе содержат 55-60 рибосомных белков. 80S рибосомs эукариот - 70-85. Рибосомы – это субклеточные структуры, являющиеся местом синтеза белка. В прокариотических рибосомах присутствуют три вида рРНК, в эукариотических – 4. рРНК играют важную роль в структуре и биосинтетической функции рибосом.

рРНК концентрируется к центру частиц, тогда как рибосомные белки занимают периферическое положение. Контуры субъединиц рибосом и изолированных рРНК в компактной форме. 2/3 молекулы рРНК образуют двуспиральные участки. Каждый рибосомный белок имеет свою персональную посадочную площадку на рРНК. Если смешать 21 белок и 16 S рРНК, то малая субъединица самопроизвольно соберется. Большая субъединица аналогично может быть реконструирована. Число рибосом в клетках E.coli – 104, эукариот – 106. Пептидил-трансферазная активность, ответственная за образование пептидных связей, обеспечивается рРНК большой субчастицы,

некоторые рибосомные белки оказываются необходимыми для поддержания определенной структуры РНК

 

 

ТРНК

- тРНК осуществляющие перенос аминокислотных остатков к мРНК при трансляции и трансформируют генетическую информацию, закодированную в иРНК, в информацию о первичной структуре белка

- тРНК – это небольшие молекулы, состоящие из 73-93 нуклеотидов, что соответствует относительной молекулярной массе 24000 – 31000

- На долю тРНК приходится около 10-15% общего количества клеточной РНК

- на 3’-конце всех тРНК находится тринуклеотидная последовательность Ц-Ц-А.

Более половины оснований тРНК образуют внутрицепочечные пары по принципу комплементарности. Таким образом, формируется вторичная структура, получившая название клеверного листа.

Все тРНК имеют сходную пространственную укладку цепи, напоминающую латинскую букву L. Как правило, каждая аминокислота имеет несколько соответствующих ей тРНК, которые называются изоакцепторными. Для считывания разных кодонов мРНК, соответствующих одной и той же аминокислоте, используются изоакцепторные тРНК с разными антикодонами. Одна и та же тРНК может узнавать несколько кодонов, кодирующих одну и ту же аминокислоту. Общее число генов тРНК в различных организмах сильно варьирует (у Escherichia coli их около 70, у человека свыше 1 тыс.)

гяРНК – смесь транскриптов. Некоторые являются первичными транскриптами, другие частично процессированными.

мяРНК – короткие молекулы, принимающие участие в созревании РНК

27. Сплайсинг.

Многие гены состоят из экзонов - кодирующие участки и интронов – некодирующие участки. При транскрипции с гена считывается РНК несущая как экзоны, так и интроны. В процессе сплайсинга интроны вырезаются, а экзоны сшиваясь образуют зрелую РНК. Данный процесс называется сплайсинг. Сплайсингу подвергаются предшественники различных экариотических РНК: иРНК, тРНК, рРНК.

У эукариот в иРНК интроны вырезаются в сплайсосомах - комплексах, состоящих из мяРНК и белков. Интроны содержат последовательности, необходимые для вырезания - 3'-сайт (акцепторный), 5'-сайт (донорный) и бранч-сайт.

мяРНК взаимодействуют с этими сайтами, способствуя вырезанию интронов.

Механизм удаления интронов

 

Транс-сплайсинг - форма сплайсинга, при которой соединяются экзоны разных РНК

Альтернативный сплайсинг

Аутосплайсинг (самосплайсинг) – сплайсинг преРНК, происходящий без участия каких-либо ферментов, т.е. преРНК сама является катализатором этого процесса (рибозимом).

28. Процессинг иРНК.

Эукариоты: Созревание мРНК происходит в ядре эукариотических клеток. Процессинг начинается, как правило, уже в ходе транскрипции. К 5’-концу мРНК присоединяется кэп

На 3’-конец мРНК образуется полиА, сигналом для полиаденилирования является последовательность AAUAAA, расположенная за 11-30 нуклеотидов до сайта полиаденилирования. Некоторые мРНК экариот не имеют полиА. мРНК подвергаются сплайсингу

Процессинг иРНК прокариот. иРНК прокариот, как правило процессингу не подвергается, потому что у них процессы транскрипции и трансляции сопряжены.

 

Лишь в единичных случаях иРНК прокариот имеет полиА и подвергается сплайсингу.

 

29. Процессинг тРНК.

Почти все тРНК синтезируются в виде предшественников – более длинных молекул

РНКазой P – рибонуклеопротеин, основную каталитическую роль в котором играет РНК-компонент РНКазы P. Белок в РНКазе P играет структурную роль. В бактериальной РНКазе P есть участок, комплементарный ЦЦА участку тРНК. Эукариотическая РНКаза P узнает другие элементы предшественника тРНК У эукариот ЦЦA - последовательность не кодируется в генах тРНК, а добавляется пост-транскрипционно. У прокариот ЦЦA последовательность кодируется в генах тРНК, но может быть удалена в процессе созревания тРНК, ее восстановление осуществляет нуклеотидилтрансфераза. В процессе созревания тРНК происходит модификация азотистых оснований – происходит образование дигидроурацила, псевдоуридина, тимина и др.

Сплайсинг пре-тРНК

В тРНК эукариот, например дрожжей, есть интроны

Они не ограничены какими-либо консервативными последовательностями и встроены в антикодоновую петлю

Нуклеаза вырезает интрон

После лигирования образуется ковалентно замкнутая тРНК.

Процессинг рРНК

 

30. Общие представления о трансляции. В биосинтезе белка участвует очень большое число белков, иРНК, тРНК, рРНК в составе рибосом и другие молекулы. При его протекании затрачивается большое количество энергии. Различают несколько стадий биосинтеза белка: активация аминокислот, инициация, элонгация и терминация. Синтез белка характеризуется тем, что между матрицей (иРНК) и продуктом (белком) нет комплементарного соответствия. Для расшифровки нуклеотидной последовательности необходим генетический код. Он устанавливает соответствие между нуклеотидной последовательностью иРНК и полипептидной цепью. Единицей генетического кода является кодон. Кодон представляет собой последовательность, состоящую из трех нуклеотидов, т.е. триплет. Существует 64 кодона. Из них 61 кодон используется для кодирования аминокислот. Три кодона служат сигналом для остановки синтеза полипептидной цепи - терминирующие, или нонсенс-кодоны. Каждому кодону (из 61) соответствует строго определенная аминокислота. Трансляция иРНК начинается с инициирующего триплета – АУГ. Далее расшифровывается каждый последующий триплет в направлении от 5’-конца молекулы иРНК к 3’-концу.

Заканчивается синтез полипептида на одном из трех терминирующих кодонов. Синтез полипептидной цепи начинается с N-конца. 20 стандартным аминокислотам соответствует 61 кодон. почти каждой стандартной аминокислоте соответствует несколько кодонов

31. Генетический код. Свойства кода