ТРАНСКРИПЦІЯ (від лат. Transcriptio, букв-переписування), біосинтез РНК на матриці ДНК ; перша стадія реалізації генетичної. інформації, в ході до-рій нуклеотидних послідовність ДНК зчитується у вигляді нуклеотидноїпослідовності РНК (Див. генетичний код ). В основі цього процесу лежить принцип комплементарного спаровування пуринових і піримідинових основ (Див. Компле-плементарним). Транскрипція здійснюється за участю ферменту РНК-полімерази , Що використовує в якості субстратів рібонук-леозідтріфосфати. Крім того, в транскрипції бере участь велика кількість допоміжних. білків , Що регулюють роботу РНК-полімерази .
Т ранскріпція відбувається на ділянках ДНК , Наз. одиницями транскрипції або трапскріптонамі. На початку і наприкінці транскрілтона розташовані специфічний. нуклеотидні послідовності -соотв. промотор і термінатор. існування безлічі транскріптонов забезпечує можливість незалежного зчитування різних генів , Їх індивідуального включення і виключення. У тварин, рослин і ін. еукаріот до складу транскріптона , Як правило, входить один ген . Транс-криптону бактерій зазвичай зв. оперон ; мн. з них містять по дек. генів , Зазвичай функціонально пов'язаних (напр., Що кодують дек. ферментів , Що беруть участь в синтезі тієї чи іншої амінокислоти ).
процес синтезу РНК можна розділити на чотири основні стадії: 1) зв'язування РНК-полімерази з промотором , 2) початок синтезу ланцюга РНК (Ініціація), 3) зростання ланцюга РНК ( елонгація ), 4) завершення синтезу ланцюга РНК ( термінація ).
зв'язування РНК-полімерази з промотором включає принаймні два етапи. На першому РНК-полімераза утворює з промотором закритий комплекс, в к-ром ДНК зберігає двухспіральной структуру, а РНК-полімераза ще не здатна почати синтез РНК . На другому закритий комплекс перетворюється у відкритий, в к-ром РНК-полімераза розплітає приблизно один виток подвійної спіралі ДНК в районі стартової точки-нуклеотиду, з к-якого починається комплементарное копіювання матриці .
При наявності субстратів РНК-полімераза у відкритому комплексі здійснює ініціацію. перший нуклеотид (Зазвичай це аденозин- або гуанозинтрифосфат) входить до складу ланцюга цілком, а наступні приєднуються до групи 3'-ОН попереднього нуклеотиду з утворенням фос-фодіефірной зв'язку та звільненням пірофосфату (Див. нуклеїнові кислоти ). На стадії ініціації утворюється РНК зв'язана з матрицею і ферментом неміцно і може відокремитися від комплексу. В цьому випадку РНК-полімераза , Не залишаючи промотора , Знову ініціює РНК (Такий синтез коротких рибонуклеотидов наз. абортивною). Стадія іні циации завершується, коли ланцюг РНК досягає критичного. довжини (від 3 до 9 нуклеотидів на різних промоторах ); при цьому від РНК-полімерази відділяється s -субодиниці.
Вважають, що в процесі елонгації приблизно 13 нуклеотидів РНК утворюють гібридну спіраль з матричної ниткою розплетеною ДНК (Всього на цій стадії в ДНК розплітаючи приблизно 18 нуклеотидів ). У міру руху РНК-полімерази по матриці попереду неї відбувається розплітання, а позаду відновлення подвійний спіралі ДНК . Одночасно відбувається витіснення чергового ланки ланцюга, що росте РНК з комплексу з матрицею .
ланцюг РНК росте в напрямку 5 ': 3' у міру просування РНК-полімерази по ланцюгу ДНК в напрямку від 3'-кінця до 5'-кінця. Середня швидкість росту ланцюга РНК у бактерії Escherichia coli (E. coli) становить 40-45 рибонуклеотидов в секунду. В процесі подовження ланцюга РНК фермент рухається по ДНК з непостійною швидкістю. У деяких ділянках матриці відбуваються тривалі затримки в його просуванні, т. зв. паузи (нек-риє стадії транскрипції показані на рис.).
На стадії злонгаціі до складу транскрибується комплексу входить ряд доповнить. білків , Від яких брало залежить перебіг завершальній стадії транскрипції -термінаціі. Один з таких білків , кодованих геном nusA E. coli, займає в РНК-полімерази місце s -субодиниці. Др. бактеріальний фактор термінації r взаємодій. з РНК .
Терминация транскрипції, як правило, відбувається в строго певних ділянках матриці - термінаторів, в яких брало від матриці відокремлюються РНК і РНК-полімераза ; остання, об'єднавшись з вільною s -субодиниці, може вступити в наступний цикл транскрипції. У термінаторів, для впізнавання яких брало РНК-полімерази не вимагається фактора р, нуклеотидних послідовність характеризується двома особливостями: по ходу транскрипції перед точкою термінації розташована ділянка, багатий парами dG-dC (дезоксигуанозину-дезоксіціті-дин), а потім ділянку, що складається з 4-8 розташованих підряд залишків дезоксіаденіловой к-ти. Припускають, що після проходження РНК-полімераза ділянки, багатого dG-dC, в РНК виникає шпилька , К-раю перешкоджає просуванню ферменту і руйнує частину спіралі РНК-ДНК транскрибується комплексу. Частина, що залишилася гібридної спіралі , Що включає кінцеву поліуріділовую послідовність РНК , Легко плавиться (руйнується) зважаючи на велику нестабільності комплементарної пари уридин-дезоксиаденозин, що і призводить до звільнення РНК .
Мн. термінатори впізнаються РНК-полімераза тільки за допомогою білкових факторів термінації . З них наиб. вивчений фактор r E. coli-олігомерних білок з мовляв. м. 46 тис. Фактор r приєднується до певних ділянок синтезується РНК (Які не мають протяжних двухспі-ральних структур) до того, як РНК-полімераза досягає термінатора. Передбачається, що фактор r пересувається уздовж РНК слідом за РНК-полімераза , Використовуючи для цього енергію гідролізу нуклеозидтрифосфатів, і сприяє дисоціації гібрида РНК з матричної ниткою ДНК .
Швидкість транскрипції разл. генів може відрізнятися в тисячі разів; в таких же великих межах може змінюватися швидкість транскрипції одного і того ж гена у різних тканинах багатоклітинного організму або в одній клітці в залежності від зміни зовн. умов або внутр. програми. На стадії ініціації регуляція транскрипції здійснюється завдяки наявності особливих білків-регуляторів (див. регуляторні білки ), Здатних приєднуватися до певних ділянок ДНК і тим самим перешкоджати або допомагати РНК-полімерази ініціювати синтез РНК на промоторі .
У прокариот регуляція транскрипції часто здійснюється на стадії термінації в особливих термінаторів (званих аттенюаторами), розташованих на початку або всередині оперонов .
Існує також зворотна транскрипція-синтез ДНК на матриці РНК . Такий синтез здійснюється у ретровірусів (Сімейство РНК-містять вірусів ) за участю ферменту ревер-тази ( зворотна транскриптаза ). В ході зворотної транскрипції утворюється спочатку гібрид РНК-ДНК, к-рий реплицирует під дією ДНК-залежною ДНК-полімерази (див. ПОЛІД-зоксірібонуклеотід-синтетази) з утворенням двухцепо-Чечні спіралі ДНК . Остання також схильна до реплікації і здатна включатися в геном інфікованої клітини і служити там матрицею для вірусної РНК . Транскрипція обр., Потік генетичної. інформації у ретровірусів направлений від РНК до ДНК і потім назад до РНК .
РНК-полімерази відкрили С. Вейс, Ж. Гурвіц і О. Стівена в 1960; ними ж встановлене її значення в синтезі РНК . концепцію транскріптона ( оперона ) Сформулювали Ф. Жакоб і Ж. Моно в 1961. X. Тьомін і Д. Балтімор в 1970 відкрили зворотний транскриптазу і механізм синтезу ДНК на РНК-матриці.
Літ .: пташню М., Перемикання генів : Регуляція генної активності і фаг l, пров. з англ., М., 1988; молекулярна біологія . структура і біосинтез нуклеїнових кислот , М., 1990. В. Г. Никифоров.
Ще по темі:
