biokhim

1.

Транскрипция
Транскрипция — это процесс синтеза РНК на матрице ДНК, при котором генетическая
информация переписывается с ДНК на РНК; происходит в ядре у эукариот
Направление: Синтез РНК идёт в направлении 5'→3', антипараллельно матричной цепи
ДНК
Основной фермент: РНК-полимераза
Выбор матрицы: Транскрибируется только одна из двух цепей ДНК (матричная цепь),
вторая цепь (кодирующая) не участвует
Биосинтез РНК осуществляется ДНК-зависимыми РНК-полимеразами. В ядрах эукариотов
обнаружены 3 специализированные РНК-полимеразы:
· РНК-полимераза I — синтезирующая пре-рРНК
· РНК-полимераза II — ответственная за синтез пре-мРНК
· РНК-полимераза III — синтезирующая пре-тРНК

2.

РНК-полимеразы — олигомерные ферменты, состоящие из нескольких субъединиц — 2α, β,
β', σ. Субъединица σ (сигма) выполняет регуляторную функцию, это один из факторов
инициации транскрипции

3.

Активация промотора происходит с помощью большого белка — ТАТА-фактора (он
взаимодействует со специфической последовательностью нуклеотидов промотора — ТАТААА(ТАТА-бокс)). Факторы инициации вызывают изменение конформации РНК-полимеразы,
обеспечивают раскручивание примерно одного витка спирали ДНК - образуется
транскрипционная вилка, в которой матрица доступна для инициации синтеза цепи РНК. После
синтеза олигонуклеотида из 8–10 нуклеотидных остатков, σ-субъединица отделяется от РНКполимеразы, вместо неё к молекуле фермента присоединяются несколько факторов элонгации.

4.

Факторы элонгации повышают активность РНК-полимеразы и облегчают расхождение цепей ДНК
Синтез РНК идёт от 5'- к 3'-концу комплементарно матричной цепи ДНК
В области транскрипционной вилки одновременно разделены - 18 нуклеотидных пар ДНК
Растущий конец РНК образует временную гибридную спираль (~12 пар нуклеотидов) с матричной цепью
Впереди полимеразы происходит расхождение, позади — восстановление двойной спирали ДНК

5.

Раскручивание ДНК в области сайта терминации делает его доступным для фактора
терминации
Завершается синтез РНК в терминаторах (сайтах терминации)
Фактор терминации облегчает отделение пре-мРНК и РНК-полимеразы от матрицы
РНК-полимераза может вступить в следующий цикл после присоединения
субъединицы σ

6.

7.

8.

Транскрипция у прокариот (Е. Coli)

9.

10.

11.

Процессинг
Процессинг — это превращение предшественника мРНК (про-иРНК) в зрелую мРНК. Происходит
преимущественно у эукариот, в ядре.
Первичные транскрипты мРНК перед использованием в синтезе белка подвергаются ковалентным
модификациям.
Модификация 5'-конца (кэпирование)
Когда длина первичного транскрипта достигает ~30 нуклеотидов, происходит кэпирование 5'-конца
ферментом гуанилилтрансферазой. Фермент гидролизует ГТФ и присоединяет нуклеотиддифосфатный
остаток к 5'-концу РНК с образованием 5',5'-фосфодиэфирной связи. Метилирование гуанина с
образованием N-метилгуанозина завершает формирование кэпа. Кэп обеспечивает инициацию трансляции,
защищает мРНК от 5'-экзонуклеаз и необходим для удаления интронов.

12.

Модификация 3'-конца (полиаденилирование)
ПолиА-полимераза формирует полиА-«хвост» из 100–200 остатков адениловой кислоты.
Сигнал — последовательность -AAUAAA-. Фермент разрушает 3'-фосфоэфирную связь
после появления -AAUAAA- и наращивает полиА-«хвост». ПолиА-последовательность
облегчает выход мРНК из ядра и замедляет её гидролиз в цитоплазме.

13.

Сплайсинг
Гены эукариотов содержат интроны (некодирующие) и экзоны (кодирующие). Первичный транскрипт
(пре-мРНК) содержит и те, и другие. Интроны «вырезаются», экзоны соединяются. Длина интронов —
80–1000 нуклеотидов
Пре-мРНК (~5000 нуклеотидов) превращается в зрелую мРНК (500–3000 нуклеотидов). Сплайсинг
происходит в ядре при участии малых ядерных рибонуклеопротеинов. Интроны имеют сайты
сплайсинга -AGGU- (5'-конец) и -GAGG- (3’-конец)
Сплайсосома катализирует расщепление 3',5'-фосфодиэфирной связи на границе экзона с интроном,
мяРНК (малые ядерные РНК) катализируют соединение экзонов

14.

Сплайсинг - схема
Альтернативный сплайсинг
Один ген может давать разные мРНК и белки за счёт альтернативного сплайсинга и
полиаденилирования. Пример: ген кальцитонина в щитовидной железе даёт мРНК кальцитонина
(экзоны 1–4), а в мозге — мРНК кальцитонинподобного белка (экзоны 1–3, 5, 6). Это играет
важную роль в тканеспецифической экспрессии генов