Собенности процессинга для рРНК, тРНК, иРНК.
иРНК – заключается в добавлении КЕП участка и полиаденилового хвоста + сплайсинг.
тРНК – созревает путем метилирования азотистых оснований и добавляется акцепторный участок ЦЦА + сплайсинг.
рРНК – из большого предшественника вырезаются фрагменты всех видов РНК 18S; 5S; 5,8S; 28S; + сплайсинг.
Возможен альтернативный сплайсинг – он состоит в том, что для разных белков интроны могут выполнять роль экзонов и наоборот.
Возможен и безматричный синтез РНК он происходит из нуклеозид ди-фосфаты, участвует фермент полинуклеатидфосфорилаза и синтезируются стандартные, небольшие молекулы РНК, они необходимы для стандартных белков.
Таким образом в организме передача генетической информации передается в ледующем направлении ДНК→РНК→→→белок. Однако в некоторых Биосах, фагах, эмбриональных тканях возможен синтез ДНК по матрице РНК (РНК→ДНК) этот синтез катализирует фермент РНК-зависимая ДНК-полимераза (обратная транскриптаза, ревертаза). Возможен еще вариант РНК→РНК (у вирусов) здесь участвует РНК-репликаза.
БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ (ТРАНСЛЯЦИЯ).
Основной струтктурой синтезируемых белков является первичная структура (последовательность аминокислот с ППЦ) эта последовательность заложена в генетическом коде ДНК. Генетический код имеет следующие характеристики:
1. Триплетность – состоит в том что 1 аминокислота кодируется тремя нуклеотидами из 4 видов нуклеотида ДНК при триплетности кода возможно 64 различных сочетания, что достаточно для кодирования 20 аминокислот.
2. Однозначность – 1 триплет кодирует только 1 аминокислоту.
3. Вырожденность – для кодирования 1 аминокислоты имеется несколько триплетов
4. Непрерывность – между триплетами отсутствуют нуклеотиды не принадлежащие соседним триплетам.
5. Неперекрываемость – один нуклеотид не может одновременно принадлежать 2-м триплетам.
6. Универсальность – код в разных организмах одинаков отвечает за одни и те же аминокислоты.
Таким образом код ДНК является линейным непрерывным и однонаправленный. Последовательность нуклеотидов строго соответствует последовательности аминокислот в синтезируемом белке – коллинеарность.
Для трансляции необходимы следующие факторы:
- Все виды РНК (т, и, р)
- Аминокислоты
- Макроэнерги (донаторы энергии)
- Ферменты
- Добавочные белковые факторы
- Mg2+
На первой подготовительной стадии происходит активация аминокислоты и связывание ее с своей транспортной РНК. В этой стадии участвуют ферменты амино-ацил-тРНК-синтетазы. Это специфичные ферменты обеспечивающие соединение аминокислоты с соответствующей тРНК.
Инициация синтеза белка происходит при образовании инициирующего комплекса, который включает в себя иРНК+инициирующий кодон (АУК,АГУ). Своим КЭП-участком иРНК соединяется с малой субъединицей рибосомы, к инициирующему кодону присоединяется тРНК со своей первой аминокислотой, чаще всего метионин.
Элонгация включает в себя замыкание пептидной связи, транслокацию рибосомы по иРНК, присоединение большой субъединицы рибосомы. Все эти стадии требуют энергии ГТФ и АТФ. К малой субъединице присоединяется большая субъединица и формируется два функциональных участка на рибосоме р-участок (пептидильный) и а-участок (аминоацильный). Первая тРНК с первой АК присоединена к р-участку, а а-участок оказывается свободным. К этому а-участку присоединяется своим антикодоном вторая тРНК с второй аминокислотой. Под действием фермента пептидилтрансферазы первая аминокислота отрывается от первой тРНК и присоединяется ко второй аминокислоте, формируется ди-пептид. В последующем происходит смещение (транслокация) рибосомы по иРНК на расстояние 3 нуклеотидов. При этом вторая тРНК с ди-пептидом оказывается в пептидильном участке, а а-участок освобождается. Первая тРНК покидает рибосому и уходит в цитозоль за новой ак, а к а-участку присоединяется третья тРНК. Затем ди-пептид переносится на третью аминокислоту→три-пептид. Синтез ППЦ происходит от N-конца к С-концу.
Терминация происходит при приближении комплекса к терминирующему кодону (УАГ, УГА). Этому кодону не соответствует ни одна из тРНК→не приносится новая АК и синтез белка обрывается.
Многие синтезированные белки в последующем подвергаются такому процессу как посттрансляционная модификация. Существет несколько вариантов ПМ. Наиболее часто встречается:
- частичный протеолиз – отщепление ненужных участков (про-фермент→фермент; про-гормон→гормон)
- модификация отдельных АК:
Ø окисление (пролин→гидроксипролин в коллагене);
Ø фосфолирирование (фосфорилаза);
Ø гликозилирование (присоединение углевода);
Ø карбоксилирование (добаление новой СООН – тромбин→активный тромбин)
- присоединение простетической группы
- замыкание ди-сульфидных мостиков
- изменение олигомерности белка
В ПМ играют важную роль белки-шапероны они следят за правильностью модификации.
В клинической практике применяют в качестве антибактериальных препаратов ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот и белка в микроорганизмах.
На стадии репликации:
Антимицин Д – который встраивается в молекулу ДНК и блокирует синтез новой ДНК
Нововиацин – ингибирует ДНК-гиразу (топоизомераза)
На стадии транскрипции:
Рифамицин – блокирует РНК-полимеразу
На стадии трансляции:
Тетрациклин, левомицитин – онисвязывают либо малую либо большую субъединицу рибосомы и тем самым блокирют синтез белка.
Пенициллин – блокирует синтез белков входящих в оболочку микроорганизмов.
РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА БЕЛКА.
Наиболее подробна выяснена на микроорганизмах. Общепринятой является схема авторегуляции Моно и Жакоба. Согласно этой схеме в молекуле ДНК выделяют следующие участки: Ген-регулятор – он отвечает за синтез особой РНК и в последующем за синтез особого белка репрессора. На удалении от этого находятся еще 2 участка: ген-оператор, струркутрный ген – по этим генам синтезируется иРНК, белки они вступают в обмен и дают метаболиты. Репрессор на опреторы Оператор влияет на струткурные гены, метаболиты связываются с репрессором
Угнетение
Высокая концентрация белка и метаболитов приводит к тому что метаболиты связываются с регрессором и активируют его. Актимвный репресоор подавляет ген оператор, а тот струткурные гены.