5.3.3. Транспортная рнк (тРнк)
Это самые мелкие из молекул РНК, молекулярная масса – 23-30 тыс. а.е.м. (75-90 п. н.). Богаты минорными основаниями. Каждой аминокислоте соответствует своя тРНК. Первичная структура тРНК впервые была расшифрована в 1965-67 гг. Р. Холли (США) – для аланиновой тРНК, А. А. Баевым (СССР) – для валиновой тРНК. тРНК играет роль адаптора, т.е. переводит последовательность нуклеотидов в последовательность аминокислот.
Вторичную структуру тРНК принято описывать моделью «клеверный лист» (цепь, закрученная на себя): значком на рис. обозначены водородные связи.
У некоторых тРНК изучена третичная структура: для тРНК(фен) и тРНК(асп), выделенных из дрожжей характерна L‑образная структура.
Отличие РНК от ДНК.
По химическому составу: отличаются одним азотистым основанием Т (ДНК) – У (РНК), моносахаридом (дезоксирибоза в ДНК – рибоза в РНК).
РНК, как правило, одноцепочечная.
Для РНК правила Э. Чаргаффа не соблюдаются: а) соотношение ПУР/ПИР изменяется в широких пределах; б) А~У, Г~Ц (но не всегда).
ДНК более видоспецифична.
5.4. Процессы с участием нуклеиновых кислот: репликация, транскрипция и трансляция
5.4.1. Репликация (редупликация)
Репликация (редупликация) – процесс удвоения ДНК. В результате репликации образуются 2 молекулы ДНК – точные копии исходной. Репликация полуконсервативна, т. к. половина родительской молекулы сохраняется в дочерней молекуле.
Лучше всего репликация изучена для бактерий, бактериофагов и плазмид (внехромосомных генетических элементов бактерий).
В 1963 г. появился термин «репликон» – генетическая единица репликации (фрагмент ДНК, который автономно воспроизводится в процессе роста и деления клетки).
Фермент репликации – ДНК-полимераза. Для синтеза новой ДНК требуется «затравка», присоединяющаяся к родительской ДНК (матрице) и растущая путем присоединения мононуклеотидов (нуклеозидмонофосфатов) к 3’-концу. Откуда берутся мононуклеотиды? Из дезоксирибонуклеозидтрифосфатов, гидролитический распад которых обеспечивает процесс репликации не только «строительным материалом» – дезоксирибонуклеозидмонофосфатами, из которых строится дочерняя молекула ДНК, но и энергией.
В процессе синтеза дочерних цепей родительская двухцепочечная ДНК расплетается, образуя структуру, похожую на латинскую букву Y (репликативную вилку).
Этапы репликации:
1) инициация – начало процесса;
2) элонгация – продолжение, рост дочерней цепи ДНК;
3) терминация – окончание процесса.
Инициация – каждый цикл репликации начинается в определенном месте хромосомы, называемом ori-участок. Этот участок служит сигналом для начала репликации. Начавшись, репликация протекает одновременно в двух направлениях (образуются 2 репликативные вилки). Скорость движения каждой вилки для E. coli ~ 800 н в секунду. Таким образом, бактериальная хромосома реплицируется ~ за 40 минут. Небольшие молекулы РНК, выступающие в роли «затравки», называются РНК-праймерами. РНК-праймер синтезируется специальным ферментом – праймазой (РНК-полимеразой) самостоятельно или после активации праймазы специальным мультиферментным комплексом. Таким образом, инициация репликации у прокариот и эукариот осуществляется праймосомо-праймазным способом.
Элонгация – продвижение репликативных вилок в двух направлениях (всегда от 5’-конца к 3’-концу растущей цепи): а) непрерывный синтез; б) синтез фрагментами Оказаки с дальнейшей их сшивкой. Длина фрагментов Оказаки ~ 1000 н. В репликативной вилке «работают» также 2 белка: 1) SSb-белок облегчает расплетение двойной спирали и защищает от действия нуклеаз; 2) хеликазы также являются ДНК-расплетающими белками, одновременно они осуществляют гидролиз АТФ (тем самым обеспечивают процесс энергией).
Особенности репликации эукариот
ДНК эукариот находится в комплексе с равным по весу количеством гистонов (примерно каждые 200 п.н. ДНК образуют суперспираль, накрученную на октамер гистонов. Такая структура называется нуклеосомой).
У эукариот реплицируются нуклеосомы, при синтезе дочерних цепей нуклеосомы на какое-то время разрушаются, а позади репликативной вилки опять собираются (поэтому синтез гистонов должен быть скоординирован с репликацией). В клетках эукариот известно 3 типа ДНК-полимераз: , и . Предполагают, что репликацию основной клеточной ДНК осуществляет -полимераза, репарацию повреждений – полимераза , а репликацию ДНК митохондрий – полимераза .