Пострепликативные модификации ДНК
После синтеза ДНК материнская цепь отличается от дочерней, т.к. в ней есть метилированный аденин в последовательности Г-А-Т-Ц. Это позволяет ферментам системы репарации исправлять ошибки, которые могут возникнуть в дочерних цепях.
После этого и дочерняя цепь метилируется по аденину в последовательности Г-А-Т-Ц.
ТРАНСКРИПЦИЯ
Общая характеристика:
1. Матрица – одна цепь ДНК.
2. Субстрат (из чего синтезируется продукт) – НТФ (рибонуклеозидтрифосфаты): АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ.
3. Продукт –пре-тРНК, пре-мРНК, пре-рРНК.
4. Источник энергии - НТФ (рибонуклеозидтрифосфаты): АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ.
5. Ферменты – РНК-полимеразы (I – для рРНК, II – для мРНК, III – для тРНК), белковые факторы инициации, элонгации и терминации. .
6. Локализация в клетке – ядро (не зависит от фазы клеточного цикла).
Биосинтез мРНК
Этапы:
1) Инициация
2) Элонгация
3) Терминация
Механизм – одна цепь ДНК - матричная цепь, а вторая – кодирующая, которая перписывается в комплементарную ей последовательность нуклеотидов РНК.
1.Инициация
На матрице существуют участки – транскриптоны:
В начале – промотор (Pro)
В конце - сайт терминации
В области промотора – гормон-чувствительные участки, которые могут стимулировать транскрипцию (энхансеры) или подавлять ее (сайленсеры).
 |
1 – к Pro присоединяются белковые факторы – ТАТА
 |
2 – это облегчает присоединение к Pro РНК-полимеразы II.
РНК-полимеразы II – большие олигомерные белки, которые состоят из 2α, β, β’ и δ субъединиц (δ – регуляторная субъединица).
Под действием факторов инициации происходит раскручивание участка одного витка спирали впереди РНК-полимеразы
 |
3 – от РНК-полимеразы II отделяется δ-субъединица и на ее место присоединяется факторы элонгации.
2.Элонгация
РНК-полимераза II продвигается по цепи ДНК, достраивая комплементарную ей цепь РНК, которая спаривается с ней на протяжении 8-10 нуклеотидов.
3а – после синтеза примерно 30 нуклеотидов РНК происходит кэпирование5’-конца – присоединение к 5’-концу пре-мРНК метилированного ГТФ (связь 5’– 5’).
4 – когда РНК-полимераза достигает сайта терминации, факторы терминации отщепляют ее от матрицы.
Синтезированная пре-мРнК подвергается процессингу(нет у пре-тРНК и пре-рРНК).
Функции кэпа:
· Инициирование биосинтеза белков
· Полиаденилирование - после синтеза пре-мРНК на 3’-конце образуется множество последовательностей –А-А-А- (поли-А).
Функции поли-А:
· Облегчает выход РНК в цитоплазму
· Защищает РНК в цитоплазме от гидролиза ферментами.
После этого – сплайсинг – вырезание некодирующих участков – интронов, сшивание экзонов. Это осуществляют ферменты мя-РНП (малые ядерные нуклеопроетины), в составе которых есть мя-РНК.
На ингибировании репликации и транскрипции основаны противоопухолевые препараты (токсин бледной поганки α-амоннитин ингибирует РНК-полимеразы).
КЭП
NB!: В процессе репликации спонтанно или под действием каких-либо факторов (УФ, яды, канцерогены) могут возникать ошибки в синтезированных дочерних цепях (например, при УФ в дочерней цепи ппроисходит дезаминирование цитозина с образование урацила). Если их не исправлять, то будут образовываться мутации.
Следовательно, существуют ферменты репарации, которые исправляют ошибки.
Это ферментный комплекс, который включает в себя:
· Фермент, который находит ошибку
· Фермент, который вырезает ошибку
· Фермент, который исправляет ошибку
· Фермент, сшивающий участки (лигазы).
ТРАНСЛЯЦИЯ
Общая характеристика:
1. Матрица – мРНК.
2. Субстрат (из чего синтезируется продукт) – активированные аминокислоты.
3. Продукт –белок или ппц.
4. Источник энергии - АТФ, ГТФ, энергия макроэргических связей.
5. Ферменты, синтезирующие пептидную связь – пептидилтрансфераза (28S рРНК большой субъединицы рибосомы).
6. Локализация в клетке – цитоплазма.
7. Особенность:трансляция –единственный матричнй синтез, в котором матрица и продукт состоят из разных компонентов (матрица - нуклеотиды, продукт – аминокислоты).
Следовательно, должна существовать адаптерная молекула, которой является тРНК.
Этапы:
1) Инициация
2) Элонгация – синтез ппц
3) Терминация -конец синтеза
Механизм – в результате трансляции генетическая информация на матричной РНК переводится = транслируется в последовательность аминокислот в белке.
Прежде чем аминокислоты будут включены в синтез, они должны быть активированы.
Активация аминокислот
Активация аминокислоты – присоединение аминокислоты к 3’-ОН концу тРНК макроэргической связью.
Процесс идет с затратой АТФ (2 макроэргических связи).
Для каждой аминокислоты - своя тРНК (согласно таблице кодов).
Присоединение катализируется специфичным ферментом – аминоацил-тРНК-синтетаза.
Например, активация глицина:
тРНК связывается со специфичным ферментом - гицилтранфераза- дигидроуридиловой петлей.
Фермент, используя АТФ, переносит аминокислоту на тРНК (α-карбоксильная группа аминокислоты соединяется с 3’-ОН группой тРНК макроэргической связью).
Образуется активированная аминокислота – глицил-тРНК (в общем случае – аминоацил-тРНК).
Упрощение тРНК
|
 |
1.Инициация
Сборка белоксинтезирующего аппарата.
В цитоплазме в свободном виде находятся:
1)
2)
3)
4) активированный метионин – метианил-тРНК - тРНКмет
Метионил-тРНК – инициирующая аминоацил-тРНК, т.к. с нее всегда начинается синтез белков у эукариот.
5) факторы инициации - Fi
6) ГТФ, АТФ
А) К малой субъединице рибосомы присоединяется инициирующая аминоацил-тРНК (метионил-тРНК), факторы инициации и ГТФ.
Б) Этот комплекс при использовании фактора инициации-«кэп-узнающего» - находит 5’-конец мРНК (где находится кэп) и присоединяется к нему.
В) Комплекс передвигается по мРНК от 5’ к 3’ (затрачивается 1 АТФ), пока не достигнет стартового кодона
Важно: кодирует метионин, с него всегда начинается биосинтез – АУГ на мРНК.
Г) При достижении комплексом АУГ от него отщепляются факторы инициации, гидролизируется ГТФ, присоединяется большая субъединица.
В рибосоме формируется Р-участок (для инициирующей аминоацил-тРНК) и А-участок.
2.Элонгация– синтез ппц (циклический)
1) Присоединение следующей аминоацил-тРНК в А-участок
2) Образование пептидной связи
3) 
Транслокация (перемещение) рибосомы
1 – в свободный А-участок присоединяется следующая аминоацил-тРНК согласно кодону мРНК. Затрачивается 1 ГТФ, принимают участие факторы элонгации.
2 – происходит разрыв макроэргических связей между аминокислотой и тРНК в Р-участке;
при участии фермента пептидилтрансфераза (28S рРНК большой субъединицы рибосомы) остаток аминокислоты из Р-участка соединяется пептидной СО-концом с аминогруппой аминокислоты из А-участка.
3 – под действие фактора элонгации-2 и ГТФ рибосома перемещается на один кодон в направлении 5’→3’.
При этом:
· Свободная тРНК из Р-участка остается за рибосомой
· В Р-участке оказывается тРНК с растущим пептидом, а А-участок свободный.
И все сначала.
Это продолжается, пока рибосома не встретит один из терминирующих или стоп-кодонов (УАА, УАГ, УГА) терминация не наступит.
К терминирующему кодону присоединяется фактор терминации, разрываются макроэргические связи между тРНК и синтезированной ппц. Фермент пептидилтрансфераза присоединяет к свободному СО-концу воду.
Так ппц освобождается из рибосомы, которая распадается.