RNR transkripcija arba sintezė per DNR šabloną

RNR transkripcija arba sintezė per DNR šabloną!

Eukariotuose transkripcija vyksta ląstelių ciklo G1 ir G2 fazėje branduolio viduje, o transkripcijos produktai persikelia į citoplazmą. Prokariotuose transkripcija vyksta kontaktuojant su citoplazma, nes jų DNR yra citoplazmoje.

Transkripcijai reikia DNR priklausomo fermento RNR polimerazės. DNR transkribavimo segmente yra promotoriaus ir terminatoriaus regionai. Be promotoriaus, eukariotai taip pat gali reikalauti stipriklio.

Norint nutraukti transkripciją, reikalingas nutraukimo faktorius, vadinamas Rho (p) veiksniu, esančiu DNR. Taip pat reikia daug kitų veiksnių, reikalingų DNR dvipusio atplaišymo, nesuvyniotos DNR grandinės stabilizavimo, bazinės poravimo, atskyrimo ir transkribuotos RNR apdorojimo.

1. Ribonukleotidų aktyvinimas:

Ribonukleotidai skiriasi nuo deoksiribonukleotidų, turintys ribozės cukrų vietoj deoksiribozės cukraus. Tymidino monofosfatas pakeičiamas uridino monofosfatu. Keturios ribonukleotidų rūšys yra adenozino monofosfatas (AMP), guanozino monofosfatas (GMP), uridino monosfosfatas (UMP) ir citidino monofosfatas (CMP).

Jie atsiranda laisvai nukleoplazmoje. Prieš transkripciją nukleotidai aktyvuojami fosforilinimo būdu. Fermentinė fosforilazė reikalinga kartu su energija. Aktyvuoti arba fosforilinti ribonukleotidai yra adenozino trifosfatas (ATP), guanozino trifosfatas (GTP), uridino trifosfatas (UTP) ir citidino trifosfatas (CTP).

2. DNR šablonas:

Konkrečiais signalais DNR segmentai, atitinkantys vieną ar kelis cistronus, išnyksta ir pasiruošę perrašyti. Kiekviename tokiame DNR transkripcijos segmente yra promotoriaus regiono inicijavimo vieta, kodavimo regionas ir terminatoriaus regionas. Transkripcija prasideda inicijavimo vietoje ir baigiasi terminatoriaus regione.

Promotoriaus regione yra RNR polimerazės atpažinimo vieta ir RNR polimerazės surišimo vieta. Grandinės atidarymas vyksta TATAAG nukleotidų užimtuose regionuose daugelyje prokariotų. Fermentai, reikalingi grandinės atskyrimui, yra nesukeliantys ir vienos grandinės rišamieji baltymai. Terminatoriaus regione yra arba poli A bazinė seka, arba palindrominė seka (identiška pagrindo seka, veikianti priešinga kryptimi dviejose DNR grandinėse).

RNR polimerazė (paplitusi procariotuose ir būdinga eukariotams) jungiasi prie promotoriaus regiono. Dvi DNR krypties palaipsniui išsiskiria nuo polimerazės surišimo vietos. Vienas iš dviejų DNR krypčių veikia kaip šablonas RNR transkripcijai. Tai vadinama pagrindine arba jutimo grandine. Transkripcija vyksta 5 ′ -> 3 ′ kryptimi.

3. Pagrindų poravimas:

Ribonukleozido trifosfatai, esantys aplinkinėje terpėje, atsiduria priešais DNR šablono azoto bazes (jutimo grandinę). Jie sudaro papildomas poras, U priešais A, A priešais T, C priešais G ir G priešais C. Pirofosfatazės pagalba atskiri du papildomi fosfatai, esantys ribonukleozido trifosfatuose (ribonukleotidų difosfatai). Energija išleidžiama šiame procese.

4. Grandinės formavimas:

RNR polimerazės pagalba gretimi ribonukleotidai, laikomi per DNR šabloną, jungiasi suformuodami RNR grandinę prokariotuose. Transkripcijos faktoriai jau skiriasi nuo RNR polimerazės eukariotuose. RNS grandinės formavimosi pradžioje RNR polimerazės sigmos (σ) faktorius atskiria. RNR polimerazė (šerdies fermentas) juda palei DNR šabloną, sukeldama RNR grandinės pailgėjimą maždaug 30 nukleotidų per sekundę greičiu. RNR sintezė sustoja, kai polimerazė pasiekia terminatoriaus regioną. Tam reikalingas Rho faktorius (p). Terminatoriaus regione yra sustabdymo signalas. Jis taip pat turi 4-8 A-nukleotidus.

5. RNR atskyrimas:

Nutraukimas arba rho faktorius turi ATP-ase aktyvumą (Roberts, 1976). Jis padeda išlaisvinti užbaigtą RNR grandinę. Išleistas RNR vadinamas pirminiu transkriptu. Jis apdorojamas funkcinėms RNR formuoti. Daugelyje prokariotų, susijusių funkcijų struktūriniai genai paprastai suskirstyti į operonus. Operonas transkribuojamas kaip vienas vienetas. Toks transkripcijos vienetas yra policistroninis mRNR. Eukariotuose transkripcijos vienetas yra monocistroninis mRNR.

6. Duplex formavimas:

Išleidus pirminį transkriptą, dvi DNR kryptis sukuria ryšius tarp papildomų bazinių porų. Atsiranda girazės, nesukilusios ir SSB baltymai. Todėl dukart spiralinė DNR forma atnaujinama.

7. Po transkripcijos apdorojimas:

Pirminis transkriptas dažnai yra didesnis už funkcines RNR. Jis vadinamas heterogeniniu arba hnRNR, ypač mRNR atveju. Norint paversti pirminį transkriptą į funkcines RNR, reikalingas po transkripcijos apdorojimas. Tai keturių tipų:

i) Skilimas:

Didesni RNR pirmtakai yra suskaldyti, kad susidarytų mažesnės RNR. Pirminis rRNR transkriptas yra 45S eukariotuose. Jis yra suskirstytas taip, kad susidarytų:

Pirminį transkriptą išskiria ribonukleazė-P (RNR fermentas). Pirminis transkriptas gali sudaryti 5-7 tRNR prekursorius.

ii) suskirstymas:

Eukariotiniai transkriptai turi papildomus segmentus (intronus arba tarpines sekas). Funkcinės kodavimo sekos vadinamos eksonais. Sujungimas yra intronų pašalinimas ir eksonų suliejimas, siekiant sudaryti funkcines RNR. Kiekvienas intronas prasideda nuo dinukleotido GU ir baigiasi dinukleotido AG (GU-AG taisyklė). Juos atpažįsta „Sn-RNP“ (spinduliuojančios kaip snurps) arba smulkių branduolinių ribonukleoproteinų (pvz., Ul, U2, U4, U5 ir U6) jungiamųjų aparatų komponentai.

Tarp introno 5 ′ galo (GU) ir 3 ′ galo (AG) yra suformuotas kompleksas, vadinamas spliceosome. Energija gaunama iš ATP. Jis pašalina introną. Gretimi egzonai yra sujungti. Galai uždaromi RNR ligaze (3.13 pav.).

Intronai nėra naujausia raida. Jie atsirado, kai buvo įdiegta RNR centrinė genetinė technika. Todėl suskaidyti genai ir skaidyti transkriptai yra senovės genetinės sistemos savybės. Skirstymas ir toliau yra RNR katalizinė funkcija. Daugelis tokių RNR priklausomų procesų pasirodo.

(iii) Terminalo papildymai (viršutinė riba ir uodegos):

Papildomi nukleotidai pridedami prie RNR galų specifinėms funkcijoms, pvz., CCA segmentas tRNR, kapsulės nukleotidai 5 m gale mRNR arba poli-A segmentai (200-300 liekanų) 3R gale. Dangtelis formuojamas modifikuojant GTP į 7-metil-guanoziną arba 7 mG.

(iv) Nukleotidų modifikacijos:

Jie dažniausiai pasitaiko tRNR - metilinimo (pvz., Metilcitino, metilo guanozino), deaminacijos (pvz., Inozino iš adenino), dihidrouracilo, pseudouracilo ir kt.

Parkariotuose mRNR nereikalauja, kad būtų aktyviai apdorotas. Be to, transkripcija ir vertimas vyksta tame pačiame regione. Tai sukelia vertimo pradžią net prieš visiškai suformavus mRNR.

RNR in vitro sintezę pirmą kartą atliko Ochoa (1967).