Практикалық жұмыс №1
Транскрипцияның молекулалық механизмдері. Процессинг және сплайсинг
жүктеу/скачать 1,33 Mb.
|
| Транскрипцияның молекулалық механизмдері. Процессинг және сплайсинг. Транскрипция дегеніміз — ДНҚ молекуласындағы генетикалық ақпараттың РНҚ молекуласына көшіріліп жазылуы, яғни РНҚ синтезделуі болып табылады. Транскрипция өнімі болып жетілмеген РНҚ-лар:
пре-аРНҚ, пре-тРНҚ, пре-рРНҚ-лар саналады. Олар ядрода пісіп жетіледі (процессинг). Транскрипция тетіктері (механизмдері). Транскрипцияның ең алғашқы және маңызды кезеңі-оның инициациясы: РНҚ-полимеразаның промотормен байланысуы және алғашқы нуклеотидтераралық (фосфодиэфирлік) байланыстың түзілуі. РНҚ полимераза мен промотордың байланысуы қалайша жүзеге асады? Бактерияларда РНҚ полимераза промотор құрамындағы белгілі бір нуклеотидтер жұптарының бірізділігін тікелей таниды, мыс: Прибнов боксы. Бактерияның РНҚ полимераза ферментінің кооферменті 3 түрлі субъединицадан — а, р, р құрылған тетрамер болып табылады. Ол өздігінен промотормен байланыса алмайды, ал егер оған ерекше ақуыз- а-фактор жалғанса онда ст-фактордың қатынасуымен РНҚ-полимераза ферменті промотордың Прибнов боксын танып, онымен байланысады да транскрипцияны бастайды. Инициациядан кейінгі кезең — элонгация: синтезделуші пре-РНҚ тізбегінің жайлап үзаруы терминациялық учаскеге дейін жалғасады. РНҚ синтезінде 1 секундта шамамен 30 нуклеотид жалғанады. Жалпы алғанда транскрипция қателіксіз жүреді, себебі ол матрицалық (қалып), комплиментарлық принциптерге негізделінеді, бірақ кейде 2х104 нуклеотидтен біреуі қате жүптасуы мүмкін. Бұл қателіктер мутацияға алып келеді, сондықтан олар дер кезінде эндонуклеазалар арқылы жөнделіп отырады. Транскрипцияның соңғы кезеңі терминация, немесе транскрипцияның аяқталуы. Терминацияға сигнал болып геннің аяқ жағындағы ГЦ-га бай учаскелері саналады. Г-Ц байланысы (3 сутектік байланыс) мықты, берік болғандықтан ДНҚ-ның осындай учаскесінің локальды денатурациялануы (екі жіпшесінің ажырасуы) қиындай түседі. Бұл РНҚ-полимераза ферментінің жылжуын баяулатады және транскрипцияның тоқталуына (аяқталуына) алып келеді. Транскрипция нәтижесінде эукариоттарда жетілмеген пре-РНҚ (пре-аРНҚ, пре-тРНҚ, пре-рРНҚ) синтезделінеді, себебі эукариоттар генінің құрылысы бактерияларға қарағанда күрделірек, яғни ол экзон-интрондық құрылысқа ие болады және транскрипция кезінде пре-РНҚ-ларда экзондық-интрондық учаскелері түгел көшіріліп жазылады. а) пре-аРНҚ-жетілген а-РНҚ-ларға қарағанда әлде қайда үзын болады, себебі олардың құрамына спейсерлер (реттеуші, құрылымдық қызметтер атқаратын ДНҚ учаскелері), мағыналы ДНҚ учаскелері-экзондар, мағынасыз учаскелері-интрондар кіреді. Сондықтан да пре-РНҚ-ларды кейде гетерогендік ядролық РНҚ (гя-РНҚ) деп те атайды. пре а-РНҚ-лардың келесі ерекшелігі оның 51 ұшында «қалпақшаның» (КЭП), З1 ұшында-поли (А)-фрагаенттің болмауы. б) рРНҚ-ның кластерлі 3 гені біртүтас транскрипцияланады және синтезделген пре-рРНҚ немесе 45S РНҚ-күрамында жетілген үш түрлі рРНҚ-ға 18S, 5.8S, 288-рРНҚ-сәйкес келетін бірізділіктер болады. Бұл бірізділіктер спейсерлермен бөлінген, бірақ онда интрондар болмайды. Сонымен қатар, бұл жерде жетілген рРНҚ-ларда кездесетін модификацияланған нуклеотидтер-де болмайды. в) Барлық пре-РНҚ-лардан ерекше пре-тРНҚ-лар тек жетілген бірізділіктерді қамтиды. пре-тРНҚ молекуласының сырт пішіні «жөке ағашының жапырағына» («кленовый лист») үқсас үшқүлақты болады, бірақ оның жетілген тРНҚ молекуласынан төмендегідей ерекшеліктері белгілі. Пре-РНҚ молекуласының пісіп жетілуі (процессинг) 3 кезеңге бөлінеді: - кейбір нуклеотидтердің алынып тасталуы; - кейбір нуклеотидтердің жалғануы; - олардың модификациялануы; Сонымен, пре-РНҚ молекуласының пісіп жетілуі (процессинг) барысывда оларға көптеген нуклеотидтер транскрипциясыз байланысады (жалғанады). пре-аРНҚ-ның 51 үшына «қалпақшаның» (КЭП) 7-метилгуанин және басқа да 3-4 нуклеотидтері қосылып жалғанады, ал 3′ үшына 200-дей нуклеотидтерден түратын поли (А)-фрагмент қосылады. Бұл үдерісті полиаденилатполимераза ферменті катализдейді. Пре-тРНҚ молекуласының 3′ ұшына 3 нуклеотид (Ц, Ц, А) бірінен кейін бірі жалғанып, акцепторлық учаске пайда етеді. пре-РНҚ-ның пісіп жетілуінің (процессинг) маңызды қүбылысы олардың құрамында модификацияланған нуклеотидтердің пайда болуы.пре-а-РНҚ-да «қалпақша» нуклеотидтерінің рибоза қалдықтарының метилденуі байқалады. Пре-т-РНҚ-да модификациялану көптүрлі болып келеді, мысалы: уридин қалдығы тотықсызданады (дигидроуридин пайда болғанға дейін), басқалары-изомерленеді (псевдоуридин), үшінші біреулері -метилденеді (метилурвдин). Аденозиннің кейбір қаддықтары дезамиңденіп инозинге айналады, соңғыларының (инозин) кейбіреулері тағы да метилденеді (метилинозин). Жоғарьща сипатгалған қүбылыстар ядрода бірнеше пісіп жетілген РНҚ молекулаларының пайда болуына алып келеді. РНҚ-дан интрон бөліктері алынып тасталғаннан кейін, тек экзондардан құралған және цитоплазмада (рибосомада) трансляция процесінде өз кызметін атқара алатын, жетілген иРНҚ пайда болады. Бірнеше ферменттік системалар арқылы гяРНҚ-ның жетілген иРНҚ-ға айналуын процессинг деп атайды. Ал ондағы интрон бөліктерінің арнайы ферменттік жүйелері арқылы алынып тасталынуы сплайсинг деп аталады. Күрделі эукариоттық геннің экзон мен интрондарының транскрипциясы олардың бір-бірінің артынан орналасу тартібіне сәйкес өтеді (колинеарлық транскрипция), бұдан соң сплайсинг нәтижесінде интрондық бөліктер кесіліп, экзондар тігіледі. Түзілген иРНҚ-ның жетекші тізбегінен кейін «трансляцияның ашық жолы» деп аталатын аймаққа одан бастаушы АУГ кодонынан стоп кодонға дейін полипептид тізбегін коделейді. Сплайсинг дәл болуы керек, олай болмаған жағдайда бір нуклеотидтік қателік арқылы «трансляция жолы» бұзылуы мүмкін, мұның өзі терминациялаушы триплеттердің түзілуіне, яғни полипептид синтезінің ерте тоқталуына әкеледі. Интрондар тізбегі геномның 5’— ұш жағынан ГТ нуклеотидтерінен басталады және АГ нуклеотидтерімен аяқталады. Осыған сәйкес РНҚ-дағы интрон тізбегі 5’— ұшы жағындағы экзоннан АГ, ал 3’— ұшы жағындағы экзоннан ГУ динуклеотидтерімен бөлінген. Алайда, осыған қарап экзон мен интрон шекараларын толық сеніммен анықтау қиын, өйткені ондай динуклеотидтер комбинациясы гяРНҚ-ының кез келген жерінде қайталануы әбден мүмкін, олар сплайсинг үшін маңызды болып саңалады. Сплайсинг механизмі. Шамасы барлық РНҚ-ларға бірдей сплайсингтің жалпы механизмі жоқ. Бүгінгі күні эукариоттарда сплайсингтің төрт түрлі механизмі белгілі және олардың әрқайсысы әр түрлі үзілмелі гендермен және интрондардың әр қилы кластарымен байланысқан: 1) ашытқының алғашқы транскрипті —тРНҚ-дан интрондардың алынып тасталынуы, үзілуі және тігу ферменттері арқылы жүреді; 2) инфузорияның алғашқы рРНҚ-сынан интронды үзу үшін РНҚ өзінің катализдік активтілігі (аутосплайсингі) керек; 3) ашытқы митохондриясының РНҚ-сынан интронды бөлу, интронның өзінің өнімі арқылы іске асады және 4) жоғарғы сатыдағы эукариоттар интрондарының РНҚ-дан үзілуі экзон-интрон шекараларында орналасқан қысқа канонды тізбектерде өтеді. жүктеу/скачать 1,33 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|