Fluxul informației genetice este cunoscut ca expresia genelor. Acesta include procesul de transcriere - mesager al biosintezei ARN (și alte tipuri de ARN celular) pe molecula de ADN. iar procesul de traducere - biosinteza proteinelor de ARNm. și anume ADN-ul informație genetică se realizează prin programat prin sinteza ARNm proteină. în cele din urmă determină caracteristicile fenotipice ale organismelor vii. Se estimează că aproximativ 90-95% din ADN-ul este exprimat în E. coli mRNAs. deși cele mai multe dintre acestea nu codifică sinteza proteinelor; o mică bucată de ADN codifică sinteza altor două ARN celular. și anume ARNr si ARNt. Transcrierea. în ciuda similitudinii aparentă cu replicare. în special mecanism chimic, direcția sintezei și utilizarea matricei. număr de caracteristici distinctive: nu necesită sinteza primerului nu utilizează toate molecula de ADN. și numai segmente scurte individuale (gene individuale sau grupuri de gene) și, în final, este nevoie doar de una dintre catenele de ADN ca un șablon. care este complet reținut (pentru replicarea ADN-ului este reținut pe jumătate). Genomului uman fiecare celula este format din 3,5 • Septembrie 10 perechi de baze; ele pot codifica mai mult de 1,5 • 10 perechi de gene iunie. Cu toate acestea, datele disponibile privind numărul și varietatea de proteine din corpul uman (aproximativ 100.000), indică faptul că o parte semnificativă a genomului uman nu este transcrisă și, prin urmare, nu sunt traduse în secvența de aminoacizi a proteinelor. Este de asemenea cunoscut faptul că o anumită parte a genomului uman netradus îndeplinește o funcție de reglementare în expresia genelor. Molecula de ADN distinge cu excepția secvențelor unice nerepetitiva care conțin gene de codificare. cât mai multe secvențe repetitive (repetiții), a căror semnificație biologică este încă neclară (vezi. de mai jos).
idei actuale privind mecanismul sintezei ARN-ului în celulele în mare parte la descoperirea în 1960, în două laboratoare din SUA enzimă specifică (Hurwitz J. și S. Weiss.) - ARN polimerazei. cataliza sinteza ARN din nucleozidă liber. Enzima necesită Mg 2+ sau Mn 2+ ion și prezența simultană a tuturor celor 4 tipuri de trifosfati ribonucleotide (ATP. GTP, CTP și UTP). Caracteristica cea mai surprinzătoare a enzimei a fost ca pentru incorporarea nucleotidelor în ARN ar trebui să aibă un loc predobrazo șablon ADN baie. Un studiu atent al mecanismului sintezei ARN care implica ARN polimeraza. De asemenea, menționată ca o polimerază ARN dependentă de ADN (transcriptază), sa constatat că molecula de ADN predobrazovannoy. necesară pentru reacția de polimerizare. determină complet secvența de ribonucleotide din molecula de ARN nou sintetizat. Cu alte cuvinte, matricea ADN este construit polyribonucleotide complementar, o copie a structurii primare a ADN-ului. cu singura diferență că, în loc de DNA timidilic nucleo-Chida în ARN inclus nucleotidă uridylic. Reacția de sinteză a ARN-ul poate fi, în general reprezentate după cum urmează:
ARN-ul sintetizat mononucleotidele individuale molecule, ca in ADN. legate de poduri-3 '5'-fosfodiester. Mai mult, mecanismul de acțiune al ARN polimerazei enzimă coincide în mare măsură cu cea a ADN polimerazei: sinteza, de asemenea, are loc în direcția 5 „-> 3“ catenă de ARN are o catenă ADN predobrazovannoy polaritate opusă. Cu toate acestea, a relevat diferențe semnificative. ARN polimeraza de E. coli este de preferat să se opereze în prezența ADN-ului dublu catenar nativ; în ambele experimente in vitro copiat ADN-ARN de catenă polimerază; transcrise in vivo, cel mai probabil, doar o singură catenă de ADN. Aceasta sugerează că ARN polimeraza se leagă la un lanț de ADN nativ la un anumit punct, cauzând detorsiunii structurii dublu elicoidală într-o zonă limitată, în cazul în care are loc sinteza ARN. Datele arată că E. coli, cel mai probabil, există o singură dependentă ADN-
ARN polimerază pendent. care catalizează sinteza tuturor tipurilor de ARN celular.
ARN polimeraza de E. coli a fost studiată în detaliu. Această enzimă oligomeric. format din două identice # 945; subunitățile (greutate moleculară 36.000.), Două diferite # 946; (# 946; 1 și # 946 ;. 2) subunități (greutate moleculară, respectiv, 151000 și 155000), # 969-subunitate (greutate moleculară 11.000). Si # 963 subunități; mole totală. greutate enzimă de aproximativ 390000. Se crede că funcția # 963 subunitate (# 963; -factor) - situs de recunoaștere specifică pe șablon ADN. numitul promotor. la care o ARN polimerază. Rezultatul este o enzimă complex deschis așa-numita cu ADN-ul. Structura ADN cu două catenar este dezvăluită ( „se topește“). Apoi, pe una dintre catenele ADN. ca un șablon. ARNm este sintetizat; sinteză se termină la un anumit punct, la capătul genei sau întreruptă prin acțiunea proteinelor specifice. O altă subunități de enzime atribut de inițiere a funcției ARN biosinteză (# 945; subunitatea p) și o funcție catalitică principală (legarea de substraturi și sinteza elongație) - # 946; subunitate. În plus, se deschide o serie de proteine. luând parte la mecanismul sintezei ARN-ului în celulă. În special, investigăm natura proteinelor represoare si proteine terminator (# 961; -factor). Acesta din urmă are capacitatea de a se lega în mod reversibil de porțiuni de ADN terminale (așa numitele transcriere stop-semnale), tăierea acțiunea ARN polimerazei. In absenta acestei proteine produs lanț ARN exclusiv lung.
In eucariotelor vizibil trei polimerază ARN diferite (I, II și III) cu o greutate moleculară mare (500.000 la 600.000), fiecare dintre care este dotat cu o anumită funcție. ARN polimeraza I este responsabil pentru sinteza numai ARN ribozomal (ARNr), sau mai degrabă un singur transcript ARN preribosomnogo, precursor 5,8S, 18S și 28S ARNr; enzima se leagă la diferite regiuni promotor. ARN polimeraza II - enzimă majoră. catalizează sinteza de ARN mesager (ARNm). El este înzestrat cu capacitatea de a recunoaște o multitudine de regiuni promotor, dintre care multe au secvențe-cheie specifice, care sunt locurile (site-uri) factori de transcriptie proteina de legare. ARN polimeraza III catalizează avantajos sinteza ARN-ului de transfer (ARNt) și 5S ARNr și alte ARN cu masă moleculară mică, cu o funcție specifică. In eucariotelor, operarea ARN polimerazei oferă multe proteine regulatoare (factori de transcripție), combinate cu enzima din complexul unic de transcripție. În special, de tip deschis, factori de transcriptie J, activi numai ca dimerii identice (J1J1 sau J2J2) sau diverse dimerii (J1J2); acești factori sunt codificate de gene separate, ele însele și începe activitatea mai multor gene. reglarea diviziunii celulare. Ca rezultat al mutației genei. care codifică sinteza factorilor de transcripție, rezistența de legare crește brusc J-factori pentru a ADN-ului. de obicei, rezultând o creștere neregulată a celulelor tumorale.
