БИОСИНТЕЗ РНК (ТРАНСКРИПЦИЯ)
Синтез РНК можно представить следующей схемой:
kАТФ + lУТФ + mГТФ + nЦТФ -> РНК + (k + I + т + п) Н4Р207.
Субстратами реакции служат трифосфаты рибонуклеозидов. Реакция идет только в присутствии ДНК, выполняющей роль матрицы. Матрицей служит одна из цепей ДНК, называемая матричной (а также кодирующей, значащей) цепью. Все синтезированные молекулы РНК имеют структуру, комплементарную матрице, т. е. одной из цепей ДНК. Поскольку РНК представляет собой одноцепочечную молекулу (спирализованные участки составляют лишь часть молекулы), стехиомет-рические коэффициенты для всех четырех субстратов различны.
Транскрипцию катализируют РНК-полимеразы I, II и III. Первый из этих ферментов участвует в синтезе рибосомных РНК, второй — матричных и третий — транспортных РНК. В процессе транскрипции различают стадии инициации, элонгации и терминации. В результате транскрипции образуются предшественники тРНК, рРНК и мРНК — первичные транскрипты. Затем в ядре и в цитоплазме происходит посттранскрипционная доработка (созревание) этих предшественников, и получаются функционально активные рибонуклеиновые кислоты.
Синтез матричных РНК
Инициация. РНК-полимераза II присоединяется к матрице не в любом ее месте, а в специальных участках, которые называются промоторами.
Промотор содержит последовательность, обогащенную нуклеотидами Т и А (ТАТА-последовательность), узнаваемую белком ТАТА-фактором. РНК-полимера-за присоединяется к промотору, если ТАТА-последовательность связана с ТАТА-фактором. Матрицей для синтеза РНК служит одна из цепей ДНК; промотор с ТАТА-фактором обеспечивают узнавание РНК-полимеразой транскрибируемой цепи ДНК и первого нуклеотида транскрибируемого гена. Связывание РНК-поли-меразы с промотором и вызванные этим конформационные изменения повышают сродство РНК-полимеразы к факторам инициации. Присоединение этих факторов приводит к локальному расхождению нуклеотидных цепей ДНК; расхождение включает около 10 нуклеотидных пар, т. е. примерно один виток спирали.
Элонгация.Наращивание молекулы РНК происходит путем присоединения очередного рибонуклеотида, комплементарного тому дезоксирибонуклеотиду ДНК, который в данный момент находится в области активного центра РНК-полимеразы. В активном центре фермента находится З'-конец растущей цепи РНК, и к нему присоединяется очередной нуклеотид. По мере перемещения РНК-полимеразы вдоль ДНК к освободившемуся промотору могут присоединяться новые молекулы РНК-полимеразы, так что ген может транскрибироваться одновременно большим количеством молекул фермента.
Терминация. В участке ДНК, где заканчивается ген, имеется последовательность нуклеотидов (сайт терминации), узнаваемый фактором терминации в том случае, когда цепи ДНК разделены. Следовательно, достигнув сайта терминации, РНК-полимераза стимулирует присоединение фактора терминации к ДНК, и синтезированная РНК (первичный транскрипт), а также РНК-полимераза и факторы транскрипции отделяются от ДНК. Таким образом получаются отдельные молекулы мРНК, каждая из которых содержит информацию одного гена.
Синтез и созревание рРНК и тРНК
Синтез предшественников рРНК и тРНК сходен с синтезом нре-мРНК. Первичный транскрипт рибосомных РНК не содержит интронов, и при действии специфических РНКаз расщепляется с образованием 28S-, 18S- и 5,8S-pPHK; 5S-pPHK синтезируется при участии РНК-полимеразы III. Первичные транскрипты тРНК превращаются в зрелые формы также путем частичного гидролиза.
Все типы РНК участвуют в биосинтезе белков, но их функции в этом процессе различны. Роль матрицы, определяющей первичную структуру белков, выполняют матричные РНК (мРНК).
