9.2.3. Процессинг как промежуточный этап экспрессии гена у эукариот
Напомним, что ген эукариот состоит из некодирующих участков интронов и кодирующих последовательностей нуклеотидов экзонов. При экспрессии генов, кодирующих структуру белка в результате транскрипции, которая заканчивается в зоне терминации, образуется про-иРНК (РНК-предшественница информационной); синонимы: незрелая РНК, гетерогенная РНК (гя-РНК). Она копирует всю нуклеотидную последовательность гена от промотора до терминатора, включая экзоны и интроны. Новообразованная про-иРНК подвергается тут же (в ядре) процессингу.
Посттранскрипционный процессинг – совокупность реакций «созревания» РНК, в результате которых первичная РНК-транскрипт (про-иРНК) превращается в зрелую функционально активную иРНК. Среди этих реакций выделяют сплайсинг, метилирование азотистых основ, кэпирование, полиаденилирование.
Сплайсинг – вырезание интронов ферментами – рестриктазами и соединение экзонов ферментами лигазами.
Метилирование азотистых оснований иРНК – присоединение до азотистых оснований метильных групп обеспечивает устойчивость иРНК до ферментов, которые могут ёё разрушить.
Кэпирование – процесс формирования «колпачка» или кэп-сайта за счет присоединения до 5/-конца иРНК молекулы ГТФ (гуанозинтрифосфата). Образование кэп-сайта («колпачка») обеспечивает узнавание молекул иРНК малыми субъеденицами рибосом.
Полиаденилирование – процесс присоединения к 3/ концу иРНК последовательности из 100-250 остатков адениловой кислоты, (поли-А), что способствует перемещению зрелой иРНК с ядра в цитоплазму. иРНК, которая образуется в результате процессинга схематически можно представить так:
1 |
2 |
3 |
3 |
3 |
2 |
Структура иРНК 1 – «кэп»; 2 – поли-А-участок; 3 – копии экзонов
Процессы модификации тРНК и рРНК происходят и у прокариот, что позволяет рассматривать их как прокариотический процессинг.
Обычно про-РНК в несколько раз (иногда в десятки) больше количества иРНК. Если про-РНК составляет около 10% генома, то иРНК только 1-2% генома.
У прокариот иРНК, которая образуется при транскрипции, процесинга не претерпевает.
Процессинг ядерных рРНК и тРНК проходит по другим схемам без просессов кэпирования и полиаденилирования, хотя сплайсинг часто происходит. Процессы модификации тРНК и рРНК происходят у прокариот, что позволяет рассматривать их как прокариотический процессинг.
Молекулы иРНК (после процессинга у эукариот и без процессинга у прокариот) участвуют в другом матричном процессе – трансляции (биосинтезе белка), который проходит на рибосомах.
9.2.4. Функциональная рибосома состоит из большой и малой субъединицы и молекулы иРНК. Рибосома имеет два активных участка – А (аминоацильный) и П (пептидальный), которые показаны на рис. 9.3.
В пептидальном участке аминокислоты связываются пептидной связью и происходит наращивание полипептида, а к аминоацильному участку прикрепляются тРНК с активированными аминокислотами.
Основная функция рибосом – сборка белковых молекул из аминокислот, доставляемых к ним транспортными РНК (тРНК)