Sinteza ARN-ului de informații (mRNA): structura genetică, transcripția
Cele mai multe procese metabolice din organism sunt catalizate de enzime de proteine. În plus, proteinele sunt componentele structurale de bază ale corpului uman. Secvențele de aminoacizi ale tuturor proteinelor codificate in ADN-ul, și procesul de transformare codificate informații în proteina în sine cuprinde la transcrierea sa gyaRNK, procesarea ARNm, translație la o polipeptidă proteină și asamblarea finală.
Structura genei
Spre deosebire de procariotele din eucariote, majoritatea genelor au o parte din ADN care întrerupe secvența de codificare. Aceste fragmente necodificate se numesc nitroni, în timp ce altele care codifică siturile sunt exoni. În ambele grupuri, după regiunea de codificare, sunt prezente secvențele leader și trailer, precum și un număr de secvențe care controlează procesul de transcriere.
Genele. care codifică o proteină, se numesc "gene structurale", transcripția lor are loc cu participarea ARN polimerazei II. Regiunea imediat înaintea secvenței de codare (în direcția de la capătul 3 'la capătul 5') se numește promotorul. Servește la legarea la factorii de transcripție care indică locul în care trebuie să înceapă acțiunea RNase II.
Printre proteine se disting proteinele "gospodăriei", care sunt prezente în toate celulele corpului, precum și proteinele "luxului" care îndeplinesc funcții speciale. Structura promotorii genelor care codifică proteine „lux“ cuprind „cutie TATA», care are secvența cum ar fi 5'-TATAAA-3“, care se repetă de aproximativ 25 de perechi de baze și în amonte de situsul de start al transcripției.
Genele. codare „menaj“ proteine de la aceste site-uri au unul sau mai multe „cutii GC“ care constituie secvența 5'-like GGGGDTG-3. Un alt promotor Plot „box TSAAT“ comun (de exemplu, 5'-TSTSAAT-3 „), cu o lungime de 80 de perechi de baze având un amplificator de secvență saylensernye și la o oarecare distanță de acesta, care conectează factorii de control care interacționează cu promotorul, formând o buclă de ADN.
Unele gene de "lux" au și alți factori de control specifici.
Fragment situat sub site-ul de start al transcripției (5'-3 „), denumită secvența lider, acesta nu este transmis. Apoi urmează regiunea de codificare, de obicei, întreruptă de unul sau mai mulți introni, și după - remorcă necodificatoare (end) porțiune, la capătul căruia un situs de poliadenilare (sit polyA) având o secvență variabilă, cum ar fi 5'-AATAA-3 „(5'- AAUAA-3 „pe transcriptul ARN) 10-30 bp în lungime în direcția 3 '5“.
Intronii încep cu secvența GTA (/ H) GAGT și se termină cu o serie de baze C sau T care precedă AG. Pentru a îndepărta intronul, primele baze ale T și T (T și Y în rnRNA) au valoarea și ultimul AH, precum și restul de adenină în secvența mai aproape de capătul 5 '. Regiunea mai apropiată de capătul 5 'este cunoscută ca donator, mai aproape de capătul 3' este acceptorul, iar restul de adenină este denumit site-ul ramurii.
În prokariote, transcripția se oprește într-o zonă specială constând dintr-o repetare inversată a remorcii și un număr de reziduuri T. Terminarea transcrierii este cauzată de apariția unei bucla "ac de păr", formată prin împerecherea bazelor într-o copie a ARNm. O structură similară există în trenurile genelor histone. Eucariotele nu au un loc comun de semnal pentru terminarea transcrierii.
Transcrierea în sinteza ARNm
Semnalul până la începutul transcrierii este un complex de factori de transcripție ai proteinei localizați în promotor. Molecula RNazei II se leagă de acest complex transcripțional și sparge dublul helix. După aceea complex deja având în componența sa o enzima care se deplaseaza ca o „catarama fermoar“ în 5'-3“, cauzând derularea și separarea lanțului la locul unde acesta trece, apoi refacerea structurii dublu helix imediat după porțiunea de trecere.
Astfel, se formează o umflare transcripțională. Odată ce ajunge la începutul transcrierii, unul dintre factorii de transcripție este scindat și celălalt este legat, după care începe procesul de sinteză a ARN-ului.
Folosind ca matriță lanțul în direcția 3 '5 „(de la stânga la dreapta), RNase II capturează alternativ ribonucleotide și le conectează între ele pentru a forma o secvență de ARN complementar orientat în direcția opusă (adică, de la 5“ la 3 „).
Cu alte cuvinte, folosind regulile de împerechere complementară de bază atunci când interacționează cu un lanț de matrice, RNase creează o copie de ARN exactă a lanțului de codificare. Enzima transcrie site-urile lider și trailer, exonii, intronii și avansurile aparent în zadar în direcția 5'-3 '.
Factorii de transcriere în sinteza ARNm
Factorii de transcripție sunt proteine atașate la secvența promotor și care declanșează procesul de transcriere. Acestea includ de obicei un domeniu de activare și un domeniu de legare a ADN-ului. Domeniile de activare sunt bogate în glutamat, precum și aspartat sau prolină, care facilitează formarea complexului transcripțional. În plus, se disting patru tipuri de domenii de legare a ADN-ului.
• "fulgerul" de leucină este o a-helix constând din reziduuri de aminoacizi, fiecare al șaptelea fiind reprezentat de leucină, care la rândul său corespunde la fiecare rotire secundă a dublului fir de ADN. Acest lucru permite ca perechile de bază să se întindă și să formeze un plasture divergent la capăt, care probabil comprimă chenarul ADN ca un clothespin.
• Helix-helix-loop constă din două helici de proteine, care sunt conectate printr-o buclă lungă, flexibilă, care le permite să fie ambalate în paralel unul cu celălalt. Se crede că această structură controlează procesul de transcriere prin blocarea altor proteine reglatoare ale genei.
• Spirala turn-spirală este formată din două helicoptere scurte, separate printr-o secvență de aminoacizi, prea scurtă pentru a le permite să se afle în același plan. Acest fragment este o caracteristică caracteristică a homeobox-ului (vezi capitolul 12).
• Zinc deget - structură asemănătoare cu structura unui deget, care cuprinde aproximativ 23 de aminoacizi, deținute ion de zinc tetravalent, care este baza de „degete“ și este de obicei asociat cu cele patru baze sau două cisteină - cisteină doi - histidinei.
Analiza ARN
Pentru ca gnARN-urile nou sintetizate să devină matrici de codificare pentru translația și formarea ulterioară a polipeptidelor, aceștia suferă o modificare covalentă. La început, 7-metil-GTP (cap) este atașat la capătul 5 'în direcția opusă. O dată pe lanțul apare poliadenilare gyaRNK, acesta este împărțit în acest punct, iar apoi folosind polyA polimerazei are loc aderarea la reziduurile de acid poliadenilic și 100-200 astfel formate coadă poliA (coadă polnadenilny).
Împreună cu capac poli-coadă protejează probabil molecula de degradare prin exonucleaze, este așa-numitul pașaport necesar pentru ca acesta să ajungă la citoplasmă, iar mai târziu devine site pentru semnalul ribozom indică posibilitatea de pornire de radiodifuziune.
Moleculă de gAARN conține aproximativ 7000 nucleotide în medie, numărul cărora în ARNm este redus la 1200 prin eliminarea a aproximativ 50 de introni. O caracteristică caracteristică a genelor histonei este lipsa de introni.
Complexe ribonucleice. care elimină nitronul, se numește îmbinare. Ei au în componența lor câteva ARN-uri mici (U1-U6), fiecare dintre acestea fiind conectat la o proteină specifică. O ribonucleoproteină care conține un mic ARN nuclear U1 (ARN nuclear mic-ul), datorită prezenței unei secvențe complementare, este atașată la regiunea de început de îmbinare în direcția 3'-5 '.
Un mic ARN nuclear de U2 este atașat la locul ramificației, care se leagă apoi la U1, ducând la apariția unei bucle a gAARN. După aceea, U2 taie gARN în direcția 3'-5 'imediat după secvența G-Y (vezi mai sus) și conectează proximalul cu capătul 5' al intronului cu locul articulației, formând așa numitul lasso. Capătul intronului, care este mai aproape de 3 ', este întrerupt imediat după secvența AH, eliberând lasso-ul ARN. În această îmbinare, exonii sunt conectați împreună.
Uneori, în unele transcrieri (în special în producerea de anticorpi), se găsesc mecanisme alternative de îmbinare, dar erorile în acest proces joacă un rol important în dezvoltarea multor boli genetice. Astfel, paralizia cerebrală și întârzierea mentală în sindromul Gilbert se datorează introducerii T-A în secvența TATAA normală a promotorului genei UDP-glicoziltransferază. A-amanitina, conținută în toadstool palid (Amanita phalloides), blochează acțiunea RNase II.
Rifampicinul antibiotic blochează transcripția în bacterii prin legarea la subunitatea b a ARN-ului polimerazei bacteriene, în timp ce actinomicina este introdusă între perechi de baze HS.