Гетерогенные ядерные рнк - предшественники эукариотических мРнк.
Процессинг предшественников мРНК у эукариот – сложный процесс. Эукариотические м-РНК, обнаруживаемые в цитоплазме, обладают тремя отличительными свойствами:
Эукариот мРНК являются моногенными мол-ми, в то время как многие прокариотич мРНК – полигенны
Эукариот мРНК содержат в своём 3'-конце «хвост» из 100-200 последоват присоединён остатков А, так называемый poly-А-хвост. Этот хвост синтезируется отдельно из мол-л АТР с помощью полиденилат-полимеразы.
Отличительной особенностью большинства эукариот мРНК – это наличие в них 5'-концевого «кэпа», представляющего собой остаток 7-метилгуанозина.
«кэп» возможно принимает участие в связывании м-РНК с рибосом, инициируя процесс трансляции. Не исключ также, что «кеп» и poly(А)-хвост предохраняют м-РНК от ферментат разрушения.
В эукариот ядре мРНК должны пройти дальнейшие стадии процессинга, заключающиеся в удалении интронов. В ядре присутств РНК особого класса, которая при синтезе белка очень быстро обновляется. Эта РНК носит название гетерогенной ядерной РНК (гяРНК) и состоит из смеси очень длинных мол-л РНК. гяРНК служат предшественниками цитоплазматических м-РНК. гяРНК по размеру гораздо больше, чем зрелые мРНК, к тому же для первой характерно большее разнообразие нуклеотидных последовательностей, чем для второй. Процессинг предшественников мРНК. Роль мяРНК в вырезании интронов и воссоединении экзонов.
Довольно долго эта проблема казалась загадочной, но её решение стало реальным после открытия в эукариот генах нетранслируемых вставочных последовательностей, или интронов. После обнаружения в ДНК интронов естественно встал вопрос: транскрибируются ли они коллинеарным образом вместе с экзонами, образуя очень длинный предшеств мРНК, комплимент и коллинеарн как экзонам, так и интронам, или же РНК-полимераза «перетаскивает» через интроны и транскрибирует только экзоны. Оказалось, что эукариотическая РНК- полимераза транскрибирует и экзоны и интроны, причем точно в той последовательности, в которой они находятся в гене. При этом образуются очень длинные предшественники РНК, которые содержат участки нетранслируемой РНК, комплементарные нуклеотидным последовательностям интронов ДНК. Такие предшественники мРНК представляют собой значительную часть гяРНК и обнаруживаютя только в ядре. Кроме того, именно наличием интронов объясняются структурные соотношения между гяРНК и соответствующими цитоплазматическими мРНК. Удаление нетранслируемых интронов при процессинге предшественников иРНК протекает таким образом, что следующие друг за другом экзоны, т.е. кодирующие фрагменты мРНК, иногда физически не разобщаются. Экзоны очень точно соединяются между собой с помощью мол-л другого класса РНК, присутствующих в ядре и называемых малыми ядерными РНК (мя РНК). Функцию этих коротких ядерных РНК, состоящих приблизительно из ста нуклеотидов, удалось установить после того, как было обнаружено, что их нуклеотидная последовательность комплиментарна последовательностям на концах каждого из интронов. В результате спаривания оснований, содержащихся в мяРНК и на концах свернутого в петлю интрона, последовательности двух экзонов сближаются т.о., что становится возможным удаление разделяющего их интрона и ферментативное соединение (сплайсинг) кодирующих ферментов (экзонов). Т.о., мол-лы мяРНК играют роль временных матриц, удерживающих близко друг от друга концы двух экзонов для того, чтобы сплайсинг произошел в правильном месте.
Роль мяРНК в вырезании интронов и воссоединении экзонов.
После того как таким путём из РНК удаляются все интроны и тем самым завершается процессинг предшественника мРНК, зрелая мРнк покидает ядро. Чтобы сделать это, мРНК сначала связывается с двумя специальными белками, которые проводят мРНК в цитоплазму сквозь поры в ядерной оболочке. Эти поры, окружены сложным ансаблем белковых молекул, пропускают из ядра, по-видимому, только полностью «созревшие» мРНК. Обрывки РНК, оставшиеся после процессинга, расщепляются нуклеазами. Образовавшиеся при этом нуклеозид-5'-монофосфаты переводятся с помощью АТР в нуклеозид-5'-трифосфаты и вновь используются для синтеза РНК в ядре. В предшественниках тРНК наряду с удалением концевых последовательностей происходят изменения двоякого рода. Во-первых: к некоторым тРНК присоединяется 3'-концевая тринуклеотидная последовательность –С-С-А (3'); в других тРНК этот 3'-концевой тринуклеотид уже содержится в транскрипте. 3'-концевой остаток А представляет собой именно ту часть мол-лы тРНК, с которой ковалентно связывается соответствующая ей аминокислота перед включением в растущую полипептидную цепь на рибосоме. Во-вторых: ряд оснований в тРНК специфическим образом модифицируется одни метилируются, другие дезаминируются, третьи восстанавливаются.
19. Обратная транскрипция.
Некоторые онкогенные РНК-содержащие вирусы животных, такие, как вирус саркомы Рауса, имеют уникальный фермент - РНК-зависимую ДНК-полимеразу, часто называемую обратной транскриптазой. После того как такой вирус попадает в клетку-хозяина, этот фермент способен катализировать синтез ДНК, комплементарной по отношению к вирусной РНК, которая играет при этом роль матрицы. В рез-те образ-ся ДНК, к-ая содержит гены, обусловливающие рак; эта ДНК часто встраивается в геном эукариотической клетки-хозяина, где она может в течение многих поколений оставаться в скрытом, т. е. неэкспрессируемом, состоянии. При определенных условиях такие бездействующие вирусные гены могут активироваться и вызывать репликацию вируса; при других же условиях они могут способствовать превращению такой клетки в раковую.
Существование обратных транскриптаз в РНК-содержащих онкогенных вирусах было предсказано еще в 1962 г. Говардом Темином из Висконсинского университета, а наличие их в этих вирусах было в конце концов продемонстрировано в 1970 г. как самим Темином, так и независимо от него Дэвидом Балтимором из Массачусетского технологического института.
Их открытие привлекло большое внимание главным образом потому, что оно представляло собой доказательство возможности передачи генетической информации в направлении от РНК к ДНК. Оно позволило представить, каким способом включаются в геном клетки-хозяина онкогены, находящиеся в РНК-содержащих вирусах в виде РНК. Именно благодаря этому открытию пришлось по-иному сформулировать центральную догму молекулярной биологии. Обладающие обратной транскриптазой РНК-содержащие вирусы называют также ретровирусами («ретро» по-латыни означает «назад»).
Рис. Участие обратной транскриптазы в образовании комплементарной ДНК на вирусной одноцепочечной РНК-матрице в животной клетке. Полученная кДНК может встраиваться в геном клетки-хозяина.
Рис. Расширенное толкование центральной догмы молекулярной генетики, учитывающее возможность передачи генетической информации от РНК к ДНК в связи с открытием обратных транскриптаз.
20. РНК-зависимая РНК-полимераза.
Нек-ые вирусные РНК реплицируются с пом-ю РНК-зависимой РНК-полимеразы.
У нек-ых бактериофагов Е. coli хромосома представляет собой не ДНК, а РНК (фаги, как, напр-р, f2, MS2, R17 и Qβ). РНК этих вирусов, к-ые при синтезе вирусных белков выступают в роли мРНК, реплицируются в клетке-хозяине под действием ферментов, называемых РНК-зависимыми РНК-полимеразами, или РНК-репликазами. Эти ферменты обычно отсутствуют в клетках E.coli и появляются в них лишь в ответ на присутствие вирусных РНК.
В отличие от ДНК-и РНК-полимераз РНК-репликазы обладают специфичностью к матрице. Так, РНК-репликаза фага Qβ способна использовать в качестве матрицы только РНК этого вируса, а РНК клетки-хозяина этим ферментом не реплицируются. Это обстоятельство объясняет, почему РНК-содержащие вирусы имеют преимущество при репликации своей РНК в клетке-хозяине, содержащей большое число РНК других видов.
Таким образом, очищенная РНК-репликаза вируса QP может осуществлять синтез новых биологически активных молекул Q Р-РНК. Используя в качестве матрицы инфекционную (+ )-цепь РНК вируса, очищенная репликаза способна синтезировать комплементарную (—)-цепь, которая затем в присутствии того же фермента может служить матрицей для образования полностью инфекционной QP-РНК, идентичной с исходной (+)-нитью.
