Синтез РНК в общих чертах напоминает репликацию ДНК, с некоторыми нюансами:
- РНК – полимераза сама по себе самодостаточно, и ей не нужен праймер для начала работы.
- Субстратом для образования РНК являются рибонуклеотиды с аденином, гуанином, цитозином и урацилом(вместо тимина).
- Если при репликации копируется вся цепь ДНК, то в случае с транскрипцией читается лишь определённый участок ДНК, её ген, кодирующий определённый полипептид.
- Синтез РНК начинается при связывании РНК – полимеразного комплекса с промотором. Это участок ДНК, который сигнализирует о том, что «для синтеза данного полипептида нужно начать отсюда». Промотор богат ТАТА – последовательностями нуклеотидных пар, за что получил кличку «ТАТА – бокс».
В остальном, даже стадии транскрипции повторяют за репликацией, это инициация, элонгация и терминация. Но опять же, с некоторыми нюансами.
Инициация. Сначала нужно образовать транскрипционный комплекс. В него входят белки, обладающие хеликазной активностью; белки, связывающие ТАТА – бокс; белки, стабилизирующие всю эту машину; белки, связывающие РНК – полимеразу 2 с ДНК в области её промотора (делающая это точно и безукорезненно), и, конечно же, РНК – полимераза 2 типа (да, у эукариот их 3) и белки, которые её фосфолирируют, более того, есть даже белки в этой машине для синтеза РНК, которые обладают репаративной активностью, т.е. во время транскрипции осуществляют эксцизионную репарацию. В целом все эти белки можно обозвать факторами транскрипции, которым на Западе дали различные буквенные обозначения, но они нас сейчас мало интересуют. Получается здоровая такая бюрократическая машина, но с совсем не бюрократическими целями.
Инициация запускается в области промотора, но сама структура промотора не имеют ничего общего с кодирующей областью ДНК и с кодируемым ею полипептидом соответственно. Запускается она путём множественного фосфорилирования РНК – полимеразы 2 участниками транскрипционного тандема.
Элонгация. Удлинение цепи без регистрации и смс, путём простого присоединение нуклеозидтрифсофатов по направлению к 3 – штрих концу. РНК – полимераза 2 типа на стадии элонгации обладает нереально высокой активностью, которая поддерживается связанными с нею белками (так называемые факторы элонгации.
Терминация. Когда весь здоровенный комплекс натыкается на сайты терминации, РНК – полимераза дефосфорилируется и слезает с ДНК, выдавая готовую пре- матричную РНК. Из неё уже можно получить что – то дельное.
Комментарии.
- У эукариот выделяют три РНК – полимеразы, но главную роль в генной экспрессии действительно играют именно РНК – Полимераза II. В свою очередь, РНК – полимераза I образует пре – рибосомные РНК, которые участвуют в образовании рибосом – подпольных фабрик по синтезу белка. РНК – полимераза III участвует в образовании специализированных РНК, функции которых до конца не охарактеризованы. ………………..
- РНК – полимеразы тоже плачут. Не часто используемый, но чрезвычайно ядрённый антибиотик рифампиин способен подавлять синтез бактериальных РНК путём связывания с В – субъединицей бактериальных РНК- полимераз. В результате её инактивации, не происходит высвобождение промотора при транскрипции (по сути, не начинается транскрипция). Это позволяет использовать рифампицин в самых тяжёлых случаях – стафилококковый остеомиелит, эмпиема плевры и даже различные формы туберкулёза…
Процессинг как промежуточный этап на пути синтеза белка…
После образования первичного транскрипта (первичной, или пре – РНК) происзодит её обработка в виде процессинга. Он включает в себя:
- Кэпирование (присоединение 7 – метилгуанозина, связанного с 5ё – концевым остатокм мРНК). Функция этой метки – защита мРНК от рибонуклеаз, да и в целом он имеет значение для инициации трансляции.
- Полиаденилирование – присоединение множества нуклеотидов с аденином на конец пре- мРНК, имеет ту же цель, что и Кэпирование – защита от рибонуклеаз ядра и цитоплазмы (недолгая, но какая есть) и инициации трансляции. Данные участки способствуют правильной взаимоориентации малой субъединице рибосом и мРНК
- Сплайсинг. Это самая интересная часть, которая заключается в вырезании продуктов считывания интронов – не смысловых участков ДНК, не несущих в себе информации. Вырезание интронов происходит под действием сплайсосом (кстати, РНК по своей природе). На выходе мы получаем пептид, состоящий из экзонов, но интересно даже не это. А то, что существует явление альтернативного сплайсинга. Это тот вариант, когда могут нарезаться самые разные комбинации экзонов и получаться на выходе самые разные белки из одного первичного транскрипта, из одного, матьего, гена. Это очень удобно для клетки.
Трансляция.
Процесс сложнее, чем кажется на первый взгляд. Как и на второй. В силу того, что для его осуществления нужно много чего сделать.
В первую очередь, нужно перевести аминокислоты в такую форму, в которой они смогут участвовать во всём движе по синтезу белка. Их нужно активировать.
Только в такой форме аминокислоты способны пройти фейс- контроль на входе в рибосомы. Для этого процесса, кстати, нужны ионы магния. Без него машина под названием аминоацил – РНК – синтетаза не работает. Ох чёрт, мы же ещё их не собрали!!
Инициация. мРНК, образованная в ядре в процессе транскрипции и процессинга, наконец то попадает на место сходки. И сразу взаимодействует с меньшей субъединицей рибосомы и с инициаторной активированной аминоацил- тРНК. После присоединения большой субъединицы рибосомы образуется инициаторный комплекс. Важно сказать, что инициаторной кислотой будет являться N- формилметионил- аминоацил – тРНК.
Но и это ещё не всё. Для инициации трансляции нужна энергия в виде ГТФ и присутствие факторов инициации трансляции.
Элонгация. Факторы элонгации, коих в клетке достаточно, осуществляют точное присоединение вновь прибывающих аминоацил – тРНК в предыдущей молекуле. Здесь, кстати, тоже соблюдается принцип комплементарности, между мРНК и тТРНК. Примечательно, что элонгация полипептида – это тот процесс, который требует для осуществления энергии, но источником которой служит не АТФ…а ГТФ. Сложно сказать, с чем связаны данные гастрономические особенности.
Терминация и высвобождение осуществляется тогда, когда тРНК натыкаются на стоп – кодон. В результате этой встречи, рибосома понимает, что никто не вечен, и распадается на субъединицы. А довольный полипептид проходит следующие круги капиталистического синтеза и попадает в ЭПР и комплекс Гольджи, где происходит следующее: