У чому синтезується тРНК

3.4: Синтез білка

Раніше згадувалося, що ДНК забезпечує «план» клітинної структури та фізіології. Мається на увазі той факт, що ДНК містить інформацію, необхідну клітині для побудови одного дуже важливого типу молекули: білка. Більшість структурних компонентів клітини складаються, принаймні частково, білками і практично всі функції, які виконує клітина, завершуються за допомогою білків. Одним з найважливіших класів білків є ферменти, які допомагають прискорити необхідні біохімічні реакції, що протікають всередині клітини. Деякі з цих критичних біохімічних реакцій включають створення більших молекул з менших компонентів (наприклад, відбувається під час реплікації ДНК або синтезу мікротрубочок) і розщеплення більших молекул на менші компоненти (наприклад, при збиранні хімічної енергії з молекул поживних речовин). Яким би не був клітинний процес, він майже впевнений, що задіяні білки. Подібно до того, як геном клітини описує його повне доповнення ДНК, протеом клітини є її повним доповненням білків. Синтез білка починається з генів. Ген - це функціональний сегмент ДНК, який надає генетичну інформацію, необхідну для побудови білка. Кожен конкретний ген забезпечує код, необхідний для побудови конкретного білка. Експресія генів , яка перетворює інформацію, закодовану в гені, в кінцевий генний продукт, в кінцевому підсумку диктує структуру та функцію клітини, визначаючи, які білки зроблені.

Інтерпретація генів працює наступним чином. Нагадаємо, що білки - це полімери, або ланцюги, багатьох амінокислотних будівельних блоків. Послідовність основ в гені (тобто його послідовність нуклеотидів A, T, C, G) перекладається в амінокислотну послідовність. Триплет - це розділ з трьох основ ДНК поспіль, який кодує конкретну амінокислоту. Аналогічно тому, як трилітерний код d-o-g сигналізує про образ собаки, трилітерний базовий код ДНК сигналізує про використання тієї чи іншої амінокислоти. Наприклад, триплет ДНК САС (цитозин, аденін та цитозин) визначає амінокислоту валін. Тому ген, який складається з декількох трійок в унікальній послідовності, забезпечує код для побудови цілого білка, з декількома амінокислотами в належній послідовності (рис. \(\PageIndex\) ). Механізм, за допомогою якого клітини перетворюють код ДНК в білковий продукт, є двоетапним процесом, з молекулою РНК в якості проміжного.

Малюнок \(\PageIndex\) : Генетичний код.ДНК містить всю генетичну інформацію, необхідну для побудови білків клітини. Нуклеотидна послідовність гена в кінцевому підсумку перетворюється на амінокислотну послідовність відповідного білка гена.

Від ДНК до РНК: транскрипція

ДНК розміщується в ядрі, а синтез білка відбувається в цитоплазмі, тому повинен бути якийсь проміжний месенджер, який залишає ядро і керує синтезом білка. Цей проміжний месенджер - це месенджерна РНК (мРНК), одноланцюгова нуклеїнова кислота, яка несе копію генетичного коду для одного гена з ядра і в цитоплазму, де вона використовується для виробництва білків.

Існує кілька різних типів РНК, кожен з яких має різні функції в клітині. Структура РНК схожа на ДНК за кількома невеликими винятками. З одного боку, на відміну від ДНК, більшість типів РНК, включаючи мРНК, є однонитковими і не містять комплементарної нитки. По-друге, цукор рибози в РНК містить додатковий атом кисню в порівнянні з ДНК. Нарешті, замість базового тиміну в РНК міститься базовий урацил. Це означає, що аденин завжди буде поєднуватися з урацилом під час процесу синтезу білка.

Експресія генів починається з процесу, який називається транскрипцією, який є синтезом нитка мРНК, що доповнює цікавить ген. Цей процес називається транскрипцією, оскільки мРНК схожа на стенограму або копію ДНК гену. Транскрипція починається таким чином, як реплікація ДНК, оскільки область ДНК розкручується, і дві нитки відокремлюються, однак лише ця невелика частина ДНК буде розділена. Триплети всередині гена на цій ділянці молекули ДНК використовуються як шаблон для транскрибування комплементарної нитки РНК (рис. \(\PageIndex\) ). Кодон - це трибазова послідовність мРНК, так звана тому, що вони безпосередньо кодують амінокислоти. Як і реплікація ДНК, існує три етапи транскрипції: ініціація, подовження та припинення.

Малюнок \(\PageIndex\) : Транскрипція: від ДНК до мРНК. На першому з двох етапів виготовлення білка з ДНК ген на молекулі ДНК транскрибується в комплементарну молекулу мРНК.

Етап 1: Ініціація. Область на початку гена, яка називається промотором - певна послідовність нуклеотидів - запускає початок транскрипції.

Етап 2: Подовження. Транскрипція починається, коли РНК-полімераза розмотує сегмент ДНК. Одна пасмо, яка називається кодує ниткою, стає шаблоном з генами, які потрібно закодувати. Потім полімераза вирівнює правильну нуклеїнову кислоту (A, C, G або U) з її комплементарною основою на кодуючому ланцюжку ДНК. РНК-полімераза - це фермент, який додає нові нуклеотиди до зростаючої нитки РНК. Цей процес будує пасмо мРНК.

Етап 3: Припинення. Коли полімераза дійшла до кінця гена, одна з трьох специфічних триплетів (UAA, UAG або UGA) кодує сигнал «стоп», який запускає ферменти для припинення транскрипції та звільнення стенограми мРНК.

Перш ніж молекула мРНК покине ядро і перейде до синтезу білка, вона модифікується рядом способів. З цієї причини його часто називають пре-МРНК на цій стадії. Наприклад, ваша ДНК і, отже, комплементарна мРНК, містить довгі області, які називаються некодуючими регіонами, які не кодують для амінокислот. Їх функція все ще залишається загадкою, але процес, який називається сплайсингом, видаляє ці некодуючі області з перед-МРНК стенограми (рис. \(\PageIndex\) ). Сплацеосома - структура, що складається з різних білків та інших молекул - прикріплюється до мРНК і «зрощується» або вирізає області, що не кодуються. Видалений відрізок стенограми називається інтроном. Решта екзони склеюються між собою. Екзон - це сегмент РНК, який залишається після зрощування. Цікаво, що деякі інтрони, які видаляються з мРНК, не завжди є некодуючими. Коли різні області кодування мРНК зрощуються, різні варіації білка в кінцевому підсумку призводять до відмінностей у структурі та функції. Цей процес призводить до набагато більшої різноманітності можливих білків і білкових функцій. Коли стенограма мРНК готова, вона виходить з ядра і в цитоплазму.

Малюнок \(\PageIndex\) : Зрощування ДНК. У ядрі структура, яка називається сплацеосомою, вирізає інтрони (некодуючі області) в межах транскрипту до мРНК і знову з'єднує екзони.

Від РНК до білка: переклад

Як і переклад книги з однієї мови на іншу, кодони на нитку мРНК повинні бути переведені на амінокислотний алфавіт білків. Переклад - це процес синтезу ланцюжка амінокислот під назвою поліпептид. Переклад вимагає двох основних засобів: по-перше, «перекладач», молекула, яка буде проводити переклад, і по-друге, підкладка, на якій нитка мРНК перекладається на новий білок, як «стіл» перекладача. Обидва ці вимоги виконуються іншими типами РНК. Субстратом, на якому відбувається переклад, є рибосома.

Пам'ятайте, що багато рибосоми клітини виявляються пов'язаними з грубим ЕР, і здійснюють синтез білків, призначених для апарату Гольджі. Рибосомна РНК (рРНК) - це тип РНК, який разом з білками становить структуру рибосоми. Рибосоми існують в цитоплазмі як два різних компонента, мала і велика субодиниця. Коли молекула мРНК готова до перекладу, дві субодиниці об'єднуються і приєднуються до мРНК. Рибосома забезпечує субстрат для перекладу, об'єднуючи і вирівнюючи молекулу мРНК з молекулярними «перекладачами», які повинні розшифрувати її код.

Інша головна вимога для синтезу білка - молекули перекладача, які фізично «зчитують» кодони мРНК. Трансферна РНК (тРНК) - це тип РНК, який переводить відповідні відповідні амінокислоти до рибосоми і приєднує кожну нову амінокислоту до останньої, будуючи поліпептидний ланцюг один за іншим. Таким чином тРНК переносить специфічні амінокислоти з цитоплазми до зростаючого поліпептиду. Молекули тРНК повинні вміти розпізнавати кодони на мРНК і поєднувати їх з правильною амінокислотою. ТРНК модифіковано для цієї функції. На одному кінці його структури знаходиться місце зв'язування певної амінокислоти. На іншому кінці знаходиться базова послідовність, яка відповідає кодону, вказуючи його конкретну амінокислоту. Ця послідовність з трьох основ на молекулі тРНК називається антикодоном. Наприклад, тРНК, відповідальний за трансфер амінокислоти гліцин, містить місце зв'язування гліцину на одному кінці. На іншому кінці він містить антикодон, який доповнює гліциновий кодон (GGA є кодоном для гліцину, і тому антикодон тРНК буде читати CCU). Оснащена своїм конкретним вантажем і відповідним антикодоном, молекула тРНК може зчитувати свій розпізнаний кодон мРНК і принести відповідну амінокислоту до зростаючого ланцюга (рис. \(\PageIndex\) ).

Малюнок \(\PageIndex\) : Переклад з РНК на білок. Під час перекладу стенограма мРНК «зчитується» функціональним комплексом, що складається з молекул рибосоми і тРНК. ТРНК послідовно приносять відповідні амінокислоти до зростаючого поліпептидного ланцюга шляхом зіставлення їх антикодонів з кодонами на нитку мРНК.

Подібно до процесів реплікації та транскрипції ДНК, переклад складається з трьох основних етапів: ініціація, подовження та припинення. Ініціація відбувається з зв'язуванням рибосоми з розшифровкою мРНК. Стадія подовження передбачає розпізнавання антикодону тРНК з наступним кодоном мРНК в послідовності. Після того, як послідовності антикодонів та кодонів пов'язані (пам'ятайте, вони є комплементарними парами основи), тРНК представляє свій амінокислотний вантаж, а зростаюча поліпептидна нитка приєднується до цієї наступної амінокислоти. Це приєднання відбувається за допомогою різних ферментів і вимагає енергії. Потім молекула тРНК вивільняє нитку мРНК, нитка мРНК зміщує один кодон над рибосомою, а наступна відповідна тРНК надходить з відповідним антикодоном. Цей процес триває до досягнення кінцевого кодону на мРНК, який забезпечує повідомлення «стоп», яке сигналізує про припинення трансляції і запускає вивільнення повного, знову синтезованого білка. Таким чином, ген всередині молекули ДНК транскрибується в мРНК, яка потім перекладається в білковий продукт (рис. \(\PageIndex\) ).

Малюнок \(\PageIndex\) : Від ДНК до білка: транскрипція через переклад. Транскрипція всередині клітинного ядра виробляє молекулу мРНК, яка модифікується, а потім направляється в цитоплазму для трансляції. Розшифровка розшифрована в білок за допомогою молекул рибосоми і тРНК.

Зазвичай транскрипція мРНК буде переведена одночасно декількома сусідніми рибосомами. Це підвищує ефективність синтезу білка. Одна рибосома може перевести молекулу мРНК приблизно за одну хвилину; тому кілька рибосом на борту однієї стенограми можуть виробляти в кілька разів більше одного і того ж білка за ту ж хвилину. Полірибосома - це низка рибосом, що перекладають одну мРНК нитку.

Перегляньте це відео, щоб дізнатися про рибосоми. Рибосома зв'язується з молекулою мРНК, щоб почати трансляцію свого коду в білок. Що відбувається з малими і великими рибосомальними субодиницями в кінці перекладу?

Огляд глави

ДНК зберігає інформацію, необхідну для доручення клітці виконувати всі її функції. Клітини використовують генетичний код, що зберігається в ДНК, для побудови білків, які в кінцевому підсумку визначають структуру та функцію клітини. Цей генетичний код лежить в певній послідовності нуклеотидів, що складають кожен ген вздовж молекули ДНК. Щоб «прочитати» цей код, осередок повинен виконати два послідовних кроки. На першому кроці транскрипції код ДНК перетворюється в код РНК. Молекула месенджерної РНК, яка доповнює певний ген, синтезується в процесі, подібному до реплікації ДНК. Молекула мРНК забезпечує код для синтезу білка. У процесі трансляції мРНК приєднується до рибосоми. Далі молекули тРНК переносять відповідні амінокислоти до рибосоми, по черзі, кодованої послідовними триплетними кодонами на мРНК, поки білок не буде повністю синтезований. Після завершення мРНК відділяється від рибосоми, і білок вивільняється. Як правило, кілька рибосом приєднуються до однієї молекули мРНК одночасно таким чином, що з мРНК можна одночасно виробляти кілька білків.

Інтерактивні запитання щодо посилань

Відповідь: Вони відокремлюються і рухаються і можуть вільно приєднуватися до трансляції інших сегментів мРНК.

Переглянути питання

Питання: Що з перерахованого нижче не є різницею між ДНК і РНК?

А. ДНК містить тимін, тоді як РНК містить урацил

Б. ДНК містить дезоксирибозу, а РНК містить рибозу

C. ДНК містить чергуються молекули цукру-фосфату, тоді як РНК не містить цукрів

D. РНК однониткова, а ДНК - дволанцюгова

Питання: Транскрипція і переклад відбуваються в ________ і ________ відповідно.

А. ядро; цитоплазма

C. ядерце; цитоплазма

D. цитоплазма; ядро

Питання: Скільки «букв» молекули РНК, послідовно, потрібно, щоб надати код для однієї амінокислоти?

БІОХІМІЯ - Підручник - Остапченко Л. І. - 2012

Утворені під час транскрипції первинні транскрипти різних видів РНК надалі формуються в дозрілі молекули, які виконують відповідні функції. Післятранскрипційний процес перетворення попередників РНК у функціонально-активні молекули називається процесингом. Він передбачає розщеплення довгих первинних транскриптів, видалення одних і приєднання до 3'-,5'-кінців інших нуклеотидів, хімічну модифікацію нуклеотидів.

Процесинг молекул РНК відбувається у прокаріотичних і в еукаріотичних організмів, але особливо складні перетворення попередників клітинних РНК у ядрах еукаріотів. У багатьох генах еукаріотичних організмів міститься два різновиди нуклеотидних послідовностей - екзони та інтрони. Екзони - це ділянки структурних генів, в яких закодована нуклеотидна послідовність функціонально активних (дозрілих) РНК. Між екзонами розташовані протяжні ділянки ДНК, які не несуть генетичної інформації безпосередньо в амінокислотну послідовність. Такі послідовності називають інтронами. Переважна більшість первинних транс- криптів структурних генів включають ділянки як екзонів, так і інтронів. Під час дозрівання РНК-попередників фрагменти, які відповідають інтронам видаляються, а структурні частини (екзони) ковалентно сполучаються в безперервний ланцюг. Даний процес називається сплайсингом (англ. splice - сполучати, зрощувати). Для його здійснення необхідні високоспецифічні ендонуклеази, які з високою точністю (до одного нуклеотиду) каталізують розрив фосфодіефірного зв'язку на межі екзон-нітрон, та спеціальні лігази, що сполучають екзони.

Дотримання точності цього процесу є вельми важливим, оскільки в протилежному випадку помилка навіть на один нуклеотид може викликати зміщення "рамки" трансляції, що приводить, наприклад, до утворення термінуючих триплетів і до зупинки синтезу білка.

Проходження більшістю РНК-транскриптів через стадію процесингу є одним із регуляторних механізмів, тобто дає змогу регулювати експресію генів на посттранскрипційному рівні.

Процесинг попередників мРНК. У прокаріотичних організмів первинні транскрипти мРНК-кодуючих генів починають використовуватися як матриці білкового синтезу ще до завершення транскрипції, без проходження ними хімічних модифікацій або процесингу.

Молекули еукаріотичних мРНК зазвичай утворюються з більших за розміром молекул-попередників, які отримали назву гетерогенної ядерної РНК (гяРНК). Для утворення дозрілої мРНК ці молекули піддаються ковалентним модифікаціям по 5'- та 3'-кінцях і сплайсингу.

Модифікація 5'-кінця попередника мРНК починається ще на стадії елонгації, коли довжина первинного транскрипту сягає приблизно 30 нуклеотидних залишків. У цей час відбувається кепування 5'-кінця попередника. Реакцію каталізує фермент гуанілтрансфераза, який гідролізує макроергічний зв'язок у молекулі ГТФ і приєднує нуклеозидмонофосфатний залишок 5'-фосфатною групою до 5'-кінця синтезованого фрагмента РНК з утворенням не характерного для нуклеїнових кислот 5',5'-фосфо- діефірного зв'язку між нуклеотидами. Завершується формування кеп-структури метилюванням залишку гуаніну в складі ГТФ з утворенням N 7 - метилгуанозину. У кеп-структурі піддаються також метилюванню рибозні залишки нуклеотидів.

Модифікований 5'-кінець забезпечує захист мРНК від дії 5'-екзо- нуклеаз і фосфатаз, транспорт мРНК у цитоплазму, забезпечує ініціацію синтезу білка; останнє особливо важливо, оскільки ініціюючі триплети (АУГ, ГУГ) розпізнаються рибосомою тільки за наявності кеп-структури.

Модифікація З'-кінця попередника мРНК здійснюється по- лі(А)-полімеразою, яка понуклеотидно нарощує поліаденіловий фрагмент (полі (А)-"хвіст"), що складається зі 100-200 залишків аденілової кислоти. Поліаденілювання відбувається за наявності в РНК-транскрипті специфічної нуклеотидної послідовності - ААУААА (полі-А-сигнал). Наявність подібного сигналу призводить до активації поліаденілатполімерази, яка спочатку каталізує розщеплення З'-фосфодіефірного зв'язку в ланцюзі РНК, а потім до З'-кінця в точці розриву фермент нарощує полі(А)-фрагмент у кількості до 200 нуклеотидів.

Наявність полі (А)-послідовності на З'-кінці полегшує вихід мРНК із ядра й уповільнює її гідроліз у цитоплазмі, а також сприяє підтриманню внутрішньоклітинної стабільності цієї молекули.

Процес сплайсингу. Первинний транскрипт мРНК, що комплементарний гену, містить як екзони, так і інтрони. Послідовності інтронів вирізаються з первинного транскрипту, а кінці екзонів ковалентно сполучаються один з одним з утворенням дозрілих молекул (рис. 10.24). Порядок видалення інтронів необов'язково відповідає послідовності розташування їх у гені. Кількість інтронів може сильно варіювати - від одного до декількох десятків, і вони іноді становлять більшу частину гена. Сумарна довжина нуклеотидів інтронів може в багато разів перевищувати довжину екзонів.

Видалення інтронів здійснюється спеціальними ендонуклеазами й за участю малих ядерних рибонуклеопротеїнів (мяРНП), які складаються з мяРНК, ланцюг якої зв'язаний з білковим каркасом, що складається з декількох протомерів. Роль мяРНП полягає в тому, що вони за принципом комплементарності вибірково асоціюються з 5'- та 3'-послідовностями сайтів сплайсингу первинного транскрипту й каталізують реакцію розщеплення 3', 5'-фосфодіефірного зв'язку на кордоні екзона з інтроном. Послідовності інтронів видаляються, а екзони сполучаються ферментом РНК-лігазою.

Рис. 10.24. Схема сплайсингу мРНК:

Е1, Е2, Е3, Е4 - екзони; І1, І2, ІЗ — інтрони

У деяких випадках відбувається альтернативний сплайсинг і поліаденілювання одного й того ж транскрипту. Для таких генів характерним є те, що екзон одного варіанта сплайсингу може виявитися інтроном і тому такі молекули мРНК будуть різнитися набором екзонів. Це приводить до утворення різних мРНК і, відповідно, різних білків з одного первинного транскрипту.

Процес сплайсингу відбувається в ядрі, у цитоплазму переноситься вже дозріла мРНК, яка знаходиться в комплексі з білками. Інтронні фрагменти розщеплюються нуклеазами до окремих нуклеотидів, які знову використовуються для синтезу РНК у ядрі.

Процесинг попередників рРНК. Дозрілі молекули рРНК прокаріотичних організмів утворюються зі спільного попередника з коефіцієнтом седиментації 30S, який містить майбутні дозрілі 16S, 23S, 5S рРНК і тРНК (рис. 10.25).

Загалом РНК-транскрипт піддається дії нуклеаз, специфічність дії яких значною мірою зумовлена вторинною структурою попередника. Початкове розщеплення транскрипту здійснюється ендонуклеазою ІД яка атакує дволанцюгові ділянки РНК, утворені завдяки внутрішньомолекулярному спарюванню. У результаті здійснюється одночасне дозрівання 5'- та 3'-кінців рРНК. Услід за РНКазою ІІІ, певно після взаємодії РНК- транскрипту з рибосомними білками, у процесингу беруть участь М-ендонуклеази (англ. maturation - дозрівання) М5, М16, М23. Дія всіх ендонуклеаз супроводжується утворенням 5'-фосфатних і 3'-гідроксильних кінців.

Рис. 10.25. Процесинг попередника рРНК E. coli: М — ендонуклеази

Описана вище багатоступеневість процесингу рРНК може бути пояснена можливістю регулювати на кожній стадії швидкість утворення зрілих рРНК. Крім того, суттєвим є ще й те, що локалізація в одному первинному транскрипті майбутніх 23S і 16S рРНК, які входять до складу малої та великої субодиниць рибосом, автоматично забезпечує утворення їх у рівних молярних співвідношеннях.

У клітинах еукаріотичних організмів первинний транскрипт рРНК (45S) містить послідовності відразу трьох дозрілих рРНК - 18S, 5,8S і 28S. Ці послідовності розділені спейсерами, але не містять інтронів. Спейсери (англ. spacer - роздільник) - це міжгенні нетранскрибуючі нуклеотидні послідовності, які розділяють повторювальні транскрибуючі елементи генного кластера (рис. 10.26). У спейсерах відсутні модифіковані нуклеотиди, що містяться в дозрілих рРНК.

Загальний попередник рРНК піддається процесингу, під час якого метилюються деякі рибозні залишки та утворюються 18S рРНК, яка входить до складу малої субодиниці рибосом, а також 28S і 5,8S рРНК, які локалізуються у великій субодиниці рибосом. Решта транскрипту руйнується в ядрі.

Усі три рРНК утворюються в рівних кількостях, оскільки вони походять з одного й того ж первинного транскрипту.

Рис. 10.26. Процесинг попередника рРНК еукаріотів

До складу великої субодиниці рибосом входить ще 5S рРНК, яка транскрибується окремо від первинного транскрипту 45S рРНК.

Процесинг попередників тРНК. Функціонально активні молекули тРНК про- та еукаріотів утворюються з більш довгого попередника, який піддається розщепленню та модифікації з включенням мінорних основ.

Незважаючи на те, що деякі кодуючі тРНК гени прокаріотів містяться всередині транскрипційних одиниць рРНК і експресу- ються спільно з генами рРНК (див. вище процесинг попередників рРНК та рис. 10.25), основна частина тРНК-генів представлена поодинокими генами або вони об'єднані в кластери. Однак незалежно від цього, 5'-кінці всіх тРНК-транскриптів утворюються за участю ендонуклеази - РНКази Р (від англ. precursors - попередник), яка впізнає певну вторинну ("лист конюшини») або третинну (Г-подібну) структури молекули тРНК (рис. 10.27, А).

Характерною особливістю РНКази Р є те, що вона складається з білка та РНК, яка містить від 100 (людина) до 375 (Е. coli) нуклеотидів. Як з'ясувалося, саме РНК каталізує дозрівання попередників тРНК, а білкова складова ферменту тільки підсилює каталітичну активність РНК шляхом утримання структури РНК в максимально активній конфігурації. Дія РНК у складі РНКази Р проявляється як справжній каталізатор, властивості якого визначаються нативною структурою РНК. Такі каталітичні РНК мають назву рибозими.

Рис. 10.27. Процесинг попередника тРНК

Процесинг 3'-кінця тРНК-транскрипту здійснюється за допомогою РНКази D (від англ. digestion - перетравлення), яка являє собою екзо-3'-нуклеазу. Це непроцесивний фермент, при функціонуванні якого комплекс з субстратом дисоціює після кожного акту відщеплення нуклеотиду (рис. 10.27, Б). Ферментативне відокремлення нуклеотидів із 3'-кінця триває до моменту, коли нуклеаза досягає тринуклеотидної послідовності ЦЦА. При дозріванні деяких видів тРНК під впливом екзонуклеази утворюється кінець, який править приманкою, до якої тРНК-нуклеотидилтрансфераза послідовно приєднує ЦЦА до 3'-кінця (рис. 10.27, В).

Особливість процесингу тРНК в еукаріотичних організмів зумовлена тим, що ядерні попередники містять одиничний інтрон довжиною 10-40 нуклеотидів, розташований відразу за антико- доном (від 5'-кінця тРНК) (рис. 10.28, А). Тому процесинг первинних транскриптів багатьох тРНК-молекул потребує видалення інтрона і точного сплайсингу. Нуклеолітичний процесинг попередників тРНК, можливо, спрямовується не власне нуклеотидною послідовністю, а особливою тривимірною структурою, яку спроможні формувати молекули тРНК.

Рис. 10.28. Сплайсинг попередника тРНК в еукаріотів:

А - загальна схема, Б - механізм реакції

Механізм реакцій сплайсингу попередника тРНК за участю ферментів зображено на рис. 10.28, Б. Спочатку ендонуклеаза розщеплює РНК у двох сайтах сплайсингу, утворюючи на кінцях екзонів 5'-ОН групи та 2'-3'-циклофосфат. Наступна кіназна реакція за участю АТФ призводить до фосфорилювання 5'-кінця, а 3'-кінець піддається дії 3'-фосфодіестерази, унаслідок чого циклічна фосфатна група розкривається й утворюється 2'-фосфатна та 3'-ОН-групи.

З'єднання двох кінців екзонів відбувається за участю РНК- лігази, яка каталізує утворення фосфодіефірного зв'язку. Для цього вона спочатку активується шляхом аденілювання з утворенням аденільованого білка, а потім відбувається перенесення АМФ із ферменту на 5'-фосфатну групу екзона з утворенням 5',5'- фосфатного зв'язку. Далі 3'-ОН-група другого екзона витискує АМФ з 5'-кінця, а за впливу фосфатази відбувається дефосфорилювання в 2'-положенні.

Важливим етапом дозрівання попередника тРНК є різноманітні реакції ковалентних модифікацій. Наприклад, певні залишки уридину піддаються відновленню з утворенням дигідроуридину, ізомеризації з утворенням псевдоуридину, метилюванню з утворенням метилуридину; деякі залишки аденозину дезамінуються, перетворюючись в інозин, який потім може піддаватися метилюванню - утворюється метилінозин.

Весь спектр перетворень приводить до утворення декількох десятків видів тРНК - по 1-3 і більше для кожної із 20 амінокислот.

Биологическая библиотека - материалы для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.