Молекулярный механизмы транскрипции у прокариот.Фазы транскрипции

Структурная организация оперона

Оперон — это тесно связанная последовательность структурных генов, определяющих синтез группы белков, которые участвуют в одной цепи биохимических преобразований.

Основой регуляции процессов синтеза белка является оперон – комплекс генов, включающий:

- ген-регулятор (Р), обеспечивающий синтез белка-репрессора (РЕП);

- ген-оператор (О), управляет включением и выключением считывания информации со структурных генов, способен взаимодействовать с белком-репрессором;

- ген-промотор (П) – место прикрепления РНК-полимеразы – фермента, осуществляющего процесс транскрипции;

- структурные гены (СГ, содержат информацию о последовательности аминокислот в ферментах).

Механизм функционирования системы регуляции синтеза белка был открыт в 1962 году Жакобом и Моно при исследовании культивирования кишечной палочки в лактозной среде и назван lac-опероном.

Транскриптон, его особенности организации.

Фрагмент молекулы ДНК, включающий промотор,транскрибируемую последовательность и терминатор, образует единицу транскрипции — транскриптон.

В пределах каждого транскриптона копируется только одна из двух нитей ДНК, которая называется значащей или матричной. Во всех транскриптонах, считываемых в одном направлении, значащей является одна нить ДНК; в транскриптонах, считываемых в противоположном направлении, значащей является другая нить ДНК. Соседние транскриптоны могут быть отделены друг от друга нетранскрибируемыми участками ДНК, а могут и перекрываться, в частности так, что в пределах участка перекрывания матричными оказываются обе нити. Разбиение ДНК на множество транскриптонов обеспечивает возможность независимого считывания разных генов, их индивидуального включения и выключения. У эукариот в состав транскриптона, как правило, входит только один ген.

Молекулярный механизмы транскрипции у прокариот.Фазы транскрипции

• 1. Транскрипция в клетках прокариот

Транскрипцией называется перенос информации с двух-цепочечной молекулы ДНК на одноцепочечные молекулы РНК. Матрицей для синтеза РНК служит только одна цепь ДНК, называемая смысловой цепью.

В транскрипции, различают три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию.Фермент, осуществляющий этот процесс, называют ДНК-зависимой РНК-полимеразой или просто РНК-полимеразой.

Молекулы РНК «считываются» с определённых участков хромосомной ДНК - «транскрипционных единиц». В качестве субстрата используются рибонуклеозидтрифосфаты. Синтез РНК-транскрипта идёт в направлении от 5’ – к 3’ – концу. На 5’ – конце растущей цепи находится 5 – трифосфат, а 3 – гидроксильная группа на другом конце цепи служит центром образования очередной фосфодиэфирной связи при участии фермента РНК-полимеразы.

В зоне синтеза РНК происходит «расплетение» примерно двух витков (16-18 пар оснований) спирали ДНК, и таким образом экспонируется участок цепи ДНК-матрицы, «считы-ваемый» в направлении 3' ®5'. В некоторых транскрип-ционных единицах ДНК-матрицей для синтеза РНК служит одна из двух цепей, а в других - комплементарная ей вторая цепь молекулы ДНК.

Транскрипционные единицы в ДНК ограничены, с одной стороны, промотором - участком инициации транскипции, а с другой - участком остановки транскрипции - терминатором.

Подробно изучена РНК-полимераза Е. coli (рис. 1). Ее основу образует так называемый кор-фермент, состоящий из четырех полипептидных цепей - двух идентичных (a) и двух различных субъединиц (b и b'). Кор-фермент катализирует рост цепи за счет присоединения рибонуклеозидтрифосфатов к 3'-концу синтезируемой молекулы РНК. Присоединение к кор-ферменту еще одной полипептидной цепи, называемой σ-субъединицей, приводит к образованию холоферментаРНК-полимеразы.

σ-субъединица обеспечивает точное узнавание промоторного участка и выбор одной из комплементарных цепей ДНК в качестве матрицы для начала транскрипции. После того как синтез РНК уже начался, происходит диссоциация σ-субъ-единицы. Вместо нее с кор-ферментом соединяется другой белок - продукт гена nus А. Этот ферментативный комплекс продолжает транскрипцию вплоть до терминаторного участка, узнавание которого обеспечивается белком nus А.

Подробности молекулярного механизма терминации транс-крипции окончательно неизвестны, но есть основания пола-гать, что для высвобождения новосинтезированной цепи РНК из комплекса с РНК-полимеразой и ДНК кроме nus А необходим по крайней мере еще один белок, называемый r-фактором.