Транскрипция: суть явления, особенности в клетках про- и эукариот. Биологическое значение.

Транскри́пция (отлат. transcriptio — переписывание) — процесс синтезаРНКс использованиемДНКв качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.ТранскрипциякатализируетсяферментомДНК-зависимой РНК-полимеразой. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5'- к 3'- концу, то есть по матричной цепи ДНКРНК-полимеразадвижется в направлении 3'->5'^[1]Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации. Инициация транскрипции — сложный процесс, зависящий от последовательности ДНК вблизи транскрибируемой последовательности (а уэукариоттакже и от более далеких участков генома —энхансеровисайленсеров) и от наличия или отсутствия различныхбелковых факторов. Момент перехода РНК-полимеразы от инициации транскрипции к элонгации точно не определен. Три основных биохимических события характеризуют этот переход в случае РНК-полимеразыкишечной палочки: отделение сигма-фактора, перваятранслокациямолекулыферментавдоль матрицы и сильная стабилизация транскрипционного комплекса, который кроме РНК-полимеразы включает растущую цепь РНК и транскрибируемую ДНК. Эти же явления характерны и для РНК-полимераз эукариот. Переход от инициации к элонгации сопровождается разрывом связей между ферментом,промотором, факторами инициации транскрипции, а в ряде случаев — переходом РНК-полимеразы в состояние компетентности в отношении элонгации (например,фосфорилированиеCTD-доменау РНК-полимеразы II). Фаза элонгации заканчивается после освобождения растущего транскрипта идиссоциациифермента от матрицы (терминация). На стадии элонгации вДНКрасплетено примерно 18 парнуклеотидов. Примерно 12 нуклеотидов матричной нити ДНК образует гибридную спираль с растущим концом цепи РНК. По мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди нее происходит расплетание, а позади — восстановление двойной спирали ДНК. Одновременно освобождается очередное звено растущей цепи РНК из комплекса с матрицей и РНК-полимеразой. Эти перемещения должны сопровождаться относительным вращением РНК-полимеразы и ДНК. Трудно себе представить, как это может происходить в клетке, особенно при транскрипциихроматина. Поэтому не исключено, что для предотвращения такого вращения двигающуюся по ДНК РНК-полимеразу сопровождаюттопоизомеразы. Элонгация осуществляется с помощью основных элонгирующих факторов, необходимых, чтобы процесс не останавливался преждевременно^[2]. В последнее время появились данные, показывающие, что регуляторные факторы также могут регулировать элонгацию. РНК-полимераза в процессе элонгации делает паузы на определенных участкахгена. Особенно четко это видно при низких концентрацияхсубстратов. В некоторых участках матрицы длительные задержки в продвижении РНК-полимеразы, т. н. паузы, наблюдаются даже при оптимальныхконцентрацияхсубстратов. Продолжительность этих пауз может контролироваться факторами элонгации.

У бактерий есть два механизма терминации транскрипции:

• ро-зависимый механизм, при котором белок Rho (ро) дестабилизирует водородные связи между матрицей ДНКимРНК, высвобождая молекулу РНК.

• ро-независимый, при котором транскрипция останавливается, когда только что синтезированная молекула РНК формирует стебель-петлю, за которой расположено несколькоурацилов(…УУУУ), что приводит к отсоединению молекулы РНК от матрицы ДНК.

Терминация транскрипции у эукариот менее изучена. Она завершается разрезанием РНК, после чего к её 3' концу фермент добавляет несколько аденинов(…АААА), от числа которых зависит стабильность данного транскрипта^[3].

Особенности транскрипции у про и эукариот:

Прокариот- синтез всех РНК происходит при катализируется одной РНК-полимеразой. Эукариот-3 ядерные РНК-полимеразы(РНК –полимераза1 синтезирует пре-рРНК, РНК-полимераза2ответсвенная за синтез пре-мРНК, РНК-полимерза3 ответственная за синтез пре-тРНК), полимеразы митохондрий и пластид.