10. Посттранскрипционные процессы. Процессинг мРнк. Сплайсинг первичных транскриптов мРнк.

У прокариот структурные гены в основном содержат только полинуклеотидные последовательности, кодирующие аминокислоты. Поэтому большинство мРНК прокариот используется в биосинезе белка в том виде, какой они имеют по завершении транскрипции. У эукариот молекулы мРНК будут содержать участки экзонов и интронов, комплементрные этим участкам в ДНК. Первичные транскрипты РНК обладают большими размерами, оказываются менее стабильными и образуют гетероядерную РНК (гяРНК), которая перед участием в синтезе белка подвергается процессингу. Процессинг мРНК включает: кэпирование, полиаденилирование, сплайсинг .

Кэпирование – к 5’ –концу незрелой мРНК, содержащему одно из пуриновых оснований (А илиГ), присоединяется связью 5’-5’ колпачок – кэп (метилгуанозинтрифосфат), который необходим для осуществления сплайсинга и последующего транспортирования мРНК в цитоплазму и для её узнавания малой субъединицей рибосомы.

Полиаденилирование – суть см. в методичке (стр.16,17) + После выхода мРНК в цитоплазму её полиА-последовательность постепенно укорачивается под воздействием ферментов, отщипляющих нуклеотиды на 3’ –конце. Поэтому по длине полиА-последовательности можно косвенно судить о времени пребывания мРНК в цитоплазме.

Сплайсинг – см. в методичке (стр.17) + Нарушение сплайсинга может привести к сдвигу рамки считывания при трансляции и невозможности синтеза нормального полипептида. Роль малых ядерных РНК (мяРНК) в сплайсинге: они своими нуклеотидными последовательностями комплементарно взаимодействуют с концевыми участками интронов, которые образуют при этом замкнутые петли. Затем РНК расщепляется в устье интронной петли, что приводит к удалению интрона.

11. Регуляция инициации транскрипции и посттранскрипционных процессов эукариот. Индукция и репрессия генов.

См. в методичке (стр.20-23) + Особенности нуклеотидных последовательностей промоторов эукариот:

- на расстоянии 19-27 нуклеотидов от стартовой точки против хода транскрипции у многих генов обнаружена последовательность (ТАТА-блок или блок Хогнесса), в которой преобладают основания, образующие более слабые связи;

- ЦААТ – блок. Занимает положение между -70 и -80 нуклеотидами. ТАТА и ЦААТ блоки узнаются РНК-полимеразой.

Роль индукторов в организме часто играют гормоны.

12. Альтернативный сплайсинг и изменение стабильности рнк – основные способы посттранскрипционной регуляции.

См. в методичке (стр.23,24) + Пример альтернативного сплайсинга – в системе генов иммуноглобулинов у млекопитающих, где он на основе одной мРНК позволяет синтезировать разные виды антител.

13.Трансляция. Генетический код и его свойства. Генетический код – это определенная система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Сущность генетического кода заключается в том, что каждой аминокислоте в белковой молекуле соответствует участок цепи ДНК из трех рядом стоящих нуклеотидов – триплет (или кодон). Свойства генетического кода. 1.Триплетность, т. е. код триплетен. Это означает, что число нуклеотидов, кодирующих одну аминокислоту, равно 3. 2.Избыточность (или вырожденность).- одна и та же аминокислота может быть закодирована несколькими разными триплетами, поскольку аминокислот 20, а триплетов 64 (только 3 из них являются стоп-кодаками). Исключение составляют аминокислоты метионин и триптофан, которые кодируются только одним триплетом. Избыточность кода снижает вероятность ошибки и обеспечивает надежность функционирования кода. 3.Однозначность. - каждому триплету соответствует только одна определенная аминокислота. 4.Колинеарность. -последовательность нуклеотидов в гене точно соответствует последовательности аминокислот в белке. 5.Неперекрываемость. - определенный нуклеотид может входить в состав только одного кодона, а генетический код «читается» с определенного знака. Например, последовательность нуклеотидов ААГТГЦГГА можно прочитать лишь как последовательность трех следующих друг за другом триплетов: ААГ – ТГЦ – ГГА. 6.Универсальность - общность генетического кода для всех живых организмов, независимо от уровня их организации и систематического положения. Существуют бессмысленные триплеты (или стоп-кодоны (УАА, УАГ и УГА)), не кодирующие аминокислоты. Они указывают на начало и конец синтеза белка. Трансляция- синтез полипептида на матрице мРНК производимый рибосомой. Осуществляется на основе генетического кода. Несколько рибосом присоединяется к молекуле мРНК в виде нити, образуя структуру, названную полисомой или полирибосомой.Преимущество полисомной организации заключается в том, что становится возможным одновременный синтез нескольких полипептидов. Каждая рибосома состоит из двух субчастиц- большой и малой. Первые два кодона мРНК ( в сумме 6 оснований) входят в рибосому. Первый кодон связывает молекулу аминоацил-тРНК, содержащую комплементарный ему антикодон и несущую первую аминокислоту( обычно метионин) синтезируемого полипептида. Затем второй кодон присоединяет к себе молекулу аминоацил-тРНК, содержащую комплементарный ему антикодон. Функция рибосомы заключается в том, чтобы удерживать в нужном положении мРНК, тРНК и ферменты, участвующие в процессе трансляции, до тех пор, пока между соседними аминокислотами не образуется пептидная связь. Как только новая аминокислота присоединилась к растущей полипептидной цепи, рибосома перемещается по мРНК на один кодон. Молекула тРНК покидает рибосому и возвращается в цитоплазму, чтобы образовать новый комплекс аминоацил-тРНК.Это продолжается до тех пор, пока процесс не доходит до стоп-кодона(УАА, УАГ, УГА). Главные процессы трансляции: 1. присоединение мРНК к рибосоме 2. активация аминокислоты и ее присоединение к тРНК 3. инициация полипептидной сети 4.элонгация(удлинение) цепи 5.терминация(окончание синтеза) цепи. 6.дальнейшее использование мРНК или ее разрушение.

14. Основные компоненты белоксинтезирующей системы. 1) 20 аминокислот, входящих в структуру белков должны присутствовать в клетках организма человека в достаточном количестве. Недостаточное присутствие в пище хотя бы одной незаменимой аминокислоты может привести к снижению, а иногда и полной остановке синтеза белка в клетке. 2) Аминоацил-тРНК синтетазы. Для каждой аминокислоты в клетке имеется аминоацил-тРНК-синтетаза, способная отличать свою аминокислоту от остальных. Фермент должен также узнавать тРНК, антикодон которой соответствует данной аминокислоте, причем не одну, поскольку в клетке имеется, как правило, несколько тРНК, способных присоединять одну и ту же аминокислоту. мРНК. Посредник, передающий информацию с ДНК на рибосомы. Используется в качестве матрицы. 3) тРНК( в клетках человека около 50)- адапторные молекулы. Аминокислота присоедиинятеся к акцепторному участку на 3-концу молекулы с помощью специфичной для каждого типа тРНК аминоацил-тРНК синтетазы. Антикодоновая петля содержит 3 нуклеотида антикодона для узнавания и присоединения к кодону мРНК. Во вторичной структуре Трнк выделяют: антикодоновую петлю, акцепторный стебель., D-домен, Т-домен. Иногда в первом положении антикодона стоит нетипичное для РНК азотистое основание инозин, которое способно комплементарно соединяться с любым из трех азотистых оснований- У, А и Г кодонов мРНК. Благодаря ему одна тРНК способна распознать несколько кодонов-синонимов мРНК, чем и обеспечивается св-во вырожденности генетического кода. 4) Рибосомы состоят из большой и малой субъединиц и имеют 3 сайта: аминоацильный, пептидильный и сайт отсоединения тРНК от рибосомы. Синтез полипептида на рибосоме. Матрицей для образования полипептидой молекулы служит мРНК, которая связывается с одной или несколькими рибосомами.

ИНИЦИАЦИЯ-

1. малая субъединица рибосомы садится на 5-конец мРНК в области кэпа и двигается вдоль молекулы мРНК, достигая стартового кодона мРНК- АУГ.

2. К данному кодону мРНК присоединяется своим антикодоном тРНК, связаннная с метионином.

3. Затем к стартовому комплексу присоединяется большая субъединица рибосомы.

4. В Р-сайте оказывается АУГ-кодон мРНК с присоединенным к нему тРНК, несущей метионин.

ЭЛОНГАЦИЯ- происходит в направлении 5-3-концу.

1) Связывание аминоацил-тРНК в А-центре рибосомы происходит в том случае, если антикодон аминоацил-тРНК комплиментарен и антипараллелен кодону мРНК в А-центре.

2) Образуется пептидная связь. Этот процесс обеспечивает ферментативная активность 28s рРНК. Эти активные РНК получили название рибозимов.

3) Затем происходит транслокация рибосомы, в результате которой пептид перемещается из А-центра в Р-центр. Свободная от аминокислоты тРНК в Е-участке отсоединяется от рибосомы, а в область А-центра попадает следующий кодон мРНК. Повторение таких циклов по числу смысловых кодонов мРНК завершает весь этап элонгации.

ТЕРМИНАЦИЯ-

1. Рибосома перемещается вдоль молекулы мРНК в направлении 5-3 до тех пор, пока не будет достигнут какой-либо из трех стоп-кодонов.

2. К стоп-кодону присоединяется фактор освобождения, останавливающий трансляцию. И вызывающий отделение полипептида от рибосомы.