Молекулалық биология дәрістер жиынтығы Кіріспе
Транскрипцияның қазіргі кездегі молекулалық механизмдері
жүктеу/скачать 0,87 Mb.
|
molekulalyk biologiya alpamysova gulzhayna
| Транскрипцияның қазіргі кездегі молекулалық механизмдері
РНҚ полимеразалар Транскрипция циклі Транскрипцияның реттелуі. Транскрипция (көшіру)-генетикалық информацияның ДНҚ-дан РНҚ-ға ауысу процесі. РНҚ-ң барлық түрі-и-РНҚ, рРНҚ жән тРНҚ-негіздердің орналасуына байланысты ДНҚ молекуласында синтезделеді. ДНҚ матрицалық қызметін атқарады. Транскрипция ДНҚ-ң тек бір тізбегінде ғана 51-31 бағытында жүреді. Транскрипция кезінде көшіру механизмінің негізі, репликация кезіндегідей негіздердің комплементарлы жұптасуының құрылымдық қағидалары болып табылады. Транскрипция РНҚ полимераза ферментінің көмегімен жүреді. Олар рибонуклеозидтрифосфаттардан ДНҚ-матрицада РНҚ-ны синтездейді. РНҚ молекуласының синтезі промоторлпр деп аталатын ДНҚ-ң белгілі бір жерінен басталып, терминаторларда аяқталады. Промотор және терминаторлармен шектелген ДНҚ бөлігі транскрипция бірлігі транскриптонды құрайды. әр бір транскриптон шегінде матрицалық дп аталатын ДНҚ-ң екі жіпшесінің бірі ғана көшіріледі. Бір бағытта оқылатын барлық тарнкриптондарды ДНҚ-ң бір жіпшесі матрицалық болып табылады. Көрші транскриптондар бір-бірімен ДНҚ-ң транскиптелмейтін бөліктері арқылы бөлінеген болу мүмкін. ДНҚ-ң көптеген транскриптондарға бөлінуі түрлі гендерді тәуелсіз оқуға оларды жеке қосуға және өшіруге мүмкіндіктермен қамтамасыз етеді. Эукариоттарда транскриптон құрамына тек бір ғана ген кіреді. Прокариоттардың транскриптоны жиі жағдайда оперондар деп аталады; олардың көпшілігінің құрамында, әдтте қызметтік байланысты бірнеше ген болады. Ақуыздарды кодтамайтын гендерден тұратын оперондарда болады. тРНҚ және ақуыз генінен тұратын аралас оперондар да сипатталған. 2. РНҚ полимеразалар. Бактерияларда РНҚ полимераза молекуласы 2 компоненттен тұрады. 1. минимальды РНҚ-полимеразалар немесе «кор»-фермент (ағыл. Тілінде сегізкөз), онда РНҚ синтезіне қатысатын барлық каталитикалық орталықтар болады. 2. α-суббірліктер, олар промоторға ферменттің дұрыс жалғасуын қамтамасыз етеді және ол РНҚ синтезі басталғаннан соң РНҚ полимеразадан ажырайды. рРНҚ, тРНҚ генінің және көпшілік ақуыздардың гендерінің бтранскрипциясын «негізгі» α-суббірліктері бар РНҚ полимераза молекулалары қамтамасыз етеді.. эукариоттар ядросынан РНҚ-ң мамандандырылған формалары табылған. РНҚ полимераза І (басқа номенклатура бойынша А) ядрошықта 18S және 23S рРНҚ синтезін жүзеге асырады. РНҚ полимераза ІІ иРНҚ синтезін, ал РНҚ полимераза ІІІ тРНҚ және басқа да бірнеше төменмолекулалы РНҚ синтезін жүзеге асырады. Эукариоттардың РНҚ полимеразалары бактериялық РНҚ полимераза ингибиторларына-рифампицин және стрептолидигинге сезімтал емес. РНҚ полимераза ІІ арнайы ингибитор α-аматинин. Ерекше РНқ полмеразалар эукариоттардың жасушалық органеллалаының хлоропластар мен митохондриялар транскрипциясын қамтамасыз етеді. Митохондриялық РНҚ полимеразаны кодтайтын гендер ядрода орналасқан. Он жыл бұрын жасушалы ағзалрдың басқа бір патшалығы-архебактеиялар табылды. Олар прокариоттық микроағзалар, олардың көпшілігі экстримальды жағдайларда: 1000С жақын жоғары температурада немесе тұздың жоғары концентрациясында тіршілік етеді. Архебактеиялардың РНҚ полимеразалардың көпшілік формасы табылмаған. өзінің суббірлікті құрамына қарай олардың РНҚ-полимеразалары эукариот РНҚ полимеразаларына ұқсайды. 3. Транскрипция циклі. Транскрипция циклі циклі бірнеше қарапайым этаптардан тұратын негізгі 4 кезеңнен тұрады. ДНҚ-мен байланысу РНҚ тізбегінің инициациясы РНҚ тізбегінің ұзаруы РНҚ тізбегінің терминациясы Бұл цикл бантерияларда ДНҚ матрицадан және РНҚ полимеразалардан тұратын жасушасыз жүйелерде жүре береді, себебі бактерия транскрипциясына қосымша факторлар керек емес. Ал эукариоттар транскрипциясы үшін ДНҚ матрица, РНҚ полимероазалар және қосымша факторлар қажет, сол ебепті эукариоттар транкрипциясы толық зерттелмеген. Бірақ бактерия және эукариот транскрипциясын циклі ұқсас. Транскрипция циклі РНҚ синтезі басталатын ДНҚ-ң белгілі бір аймағына промоторға РНҚ-полимеразаның жалғасуынан басталады. РНҚ полимераза промоторда онымен бірге жабық промоторлық кешен түзеді, ол жерде ДНҚ өзінің қосспиралін сақтайды. Жабық кешенде РНҚ полимераза синтездеуге қабілетсіз болады. Бұл кешен тұрақсыз. Ол ашық кешенге айналған уақытта РНҚ полимераза ДНҚ қосспиралінің старт нүктесі нуклотиді тұсынан шамамен бір айналымын тарқатады. Сол жерден матрицаны комплементарлы көшіру басталады. Келесі кезең инициация РНҚ полимеразалардың субстартын нуклеозидүшфосфаттарды қажет етеді. Инициация РНҚ тізбегінің бірнеше бастапқы звеноларының түзілуімн аяқьалады. Бірінші нуклеотид өзінің трифосфаттық тобын сақтайды, ал келесілері пирофосфатты бөлу арқылы кейінгі нуклеотидтің 31-ОН тобымен байланысады. Инициация кезінде РНҚ өнім матрицамен және РНҚ полимеразамен берік байланыспаған болады. Элонгация сатысында ДНҚ-ң шамамен 18 н.ж. тарқатылады. ДНҚ-ң матрицалық жіпшесінің шамамен 12 нуклеотиді ұзарушы РНҚ соңымен гибридті спираль түзеді. Матрица бойымен РНҚ-полимеразаның қозғалуына байланысты, оның алдында ДНҚ қос спиралі қалпына келіп отырады. Бұл қозғалыс РНҚ полимеразаның және ДНҚ-ң ұзаруымен қатар жүреді. РНҚ-ң ұзару процесінде РНҚ полимраза ДНҚ бойымен тұрақсыз жылдамдықпен қозғалады. Бұл жағдай субстранттың төмен концентрациясында байқалады. Терминация. РНҚ синтезі матрицаның қатаң белгілі-бір аймағында терминаторда аяқталады. Бұл жерде дайын РНҚ-ң және минимальды РНҚ-полимеразаның ажырауы жүреді. Ажыраған минимальды РНҚ-полимеразалар бос α-суббірліктерімен байланысып, транскрипцияның келесі цикліне қатысуы мүмкін. 4. Транскрипцияның реттелуі. Транскрипция трминаторларының рөлі оперондар соңында РНҚ синтезін тоқтату болып табылады. Бұл ДНҚ-ң түрлі бөліктерінің экспрессиясын тәулсіз реттеуді қамтамасыз етеді. Бірақ терминаторлар оперондар ішінде д болады. Бұл «ішкі» терминаторларының тиімділігі реттеліп отырады. Бұл жасушаға терминатор алдында орналасқан аймақта РНҚ синтезінің жылдамдығын өзгертпей, терминаторлардан кейін орналасқан ДНҚ аймақтарындағы РНҚ синтезі жылдамдығын өзгртуге мүмкіндік береді. Яғни, транскрипция арнайы ақуыз факторлары және рибосома қатысуымен жүзеге асатын механизмдер арқылы реттеледі. Процессинг процесіне жалпы сипаттама. Жетілген жасушалық РНҚ ізашар молекулалары тарқатылуға және химиялық модификацияға ұшырайды. Процессинг дегеніміз РНқ ізашарлардың молекулалық салмағының азаюына әкелетін биохимиялық реакциялардың жиынтығын және РНҚ-ң жетілген молекуласының түзілуіне әкелетін химиялық модифкациясының түрлі жолдарының жиынтығы. Прокариоттар процессингі. Бактерия жасушаларында көбінесе полицистиронды мРНҚ түзіледі және трансляцияланады, бірақ мРНҚ-ң кейбір типтері моноцистонды. мРНҚ ізашарларының процессингі бактериялық жасушаларға тән емес, бірақ процессинг процесі байқалған жағдайда да бар. Бактериялық жасушаларда процессинг рРНҚ және т РНҚ-ң жетілген молекулаларының түзілуі кезінде қажет. Транскрипт-ізашар 16S, 23 S, 5 S және тРНҚ гендерінен тұратын оперондарда түзіледі. Процессинг процесіне РНҚаза ІІІ (эндонуклеаза), М-нуклеаза ферменттері қатысады. Барлық эндонуклеаза ферменттерінің әсерінен 5/-Р- және 3/-ОН соңдары түзіледі. Эукариоттар рРНҚ-ң жетілуі және процессингі. Эукариоттарда рРНҚ гендері процесингке ұшырайтын транскриптондар түзілуіне матрица болып табылатын қайталанбалы көшірмелер (100-400) ретінде болып келеді. Транскрипцияланатын бір ізділіктер спейерлермен бөлінген, олар соңымен қатар рРНҚ транскрипциясында және оның реттелуінде үлкен роль атқарады. Рибоза қалдықтарының бірқатары метилденетін процессинг нәтижесінде ізашарлар молекуласынан РНҚ-ң 3 типі 18 S, 28 S және үлкен суббірлікте жинақталған 58 S. Бірқатар ағзаларда 28 S РНҚ ізашарлар құрамында интрон деп аталатын бөліктер процессинг кезінде алынып тасталады. Прокариот жне эукариоттарда тРНҚ процессингі. Бактериялардың алғашқы транскриптондары құрамынан тРНҚ молекуласының ізінашарын ажыату РНҚаза ІІІ көмегімен жүзеге асады. тРНҚ ізашары 100-ге жуық нуклеотидтерден тұрады, ал жетілген тРНҚ-70-80 нуклотидтерден тұрады. тРНҚ ізашарының 5/соңынан процессингі РНҚаза Р көмегімен жүзеге асады. Яғни, РНҚаза ІІІ бактериялық жасушалардың барлық тРНҚ-ң 5/-соңынан процессингін жүргізеді. 3/ соңынанпроцессингі экзо-3/-нуклеазаға жататын РНҚаза Д көмегімен жүзеге асады. Ол процессивті емес фермент. РНҚаза Р құрамында РНҚ нағыз катализатор қызметін атқарады, оның қызметі РНҚ-ң табиғи құрылымымен анықталады. Биокатализ жүзге асыуға қабілетті РНҚ молекулалары рибозимдер деп аталады. Рибозимдер ақуыз катализаторлардан бүйір радикалдарының аз түрлілігімен ерекшеленеді. Эукариоттардың т РНҚ процессингінің ерекшелігі көпшілік тРНҚ-ң ядролық ізашары құрамында интронның болуымен байланысты. Антикодонның кейінгі нуклотидтн соң әдетте, 14-16 нуклеотидтен тұратын бір интронның бір ізділігі басьалады. тРНҚ-ң жетілуі интронның жойылуын және сплайсингті қажет етеді. мРНҚ процессингі. Жетілмеген мРНҚ 1500-2000 нуклеотидтен тұрады. Эукариоттық гендердің тарнскрипторында интрондар болады. Олар мРНҚ түзілуі кезінде алынып тасталады, ал сол уақытта экзон бөліктері жалғастырылады. Экзон және интроннан тұратын бөлшектелген ген эукариоттардың барлық өкілдеріне өсімдіктер, ашытқылар, түрлі омыртқасыздар (насекомдар, құрттар) құстар жән адамда қоса барлық сүтқоректілерге тән. Интрондары бар геномдық ДНҚ бөліктері тесіктер түзеді, себебі олар мРНҚ-дан гибридизацияланбайды. Интрондардың саны түрліше болып келеді. Бірден бірнеше ондағанға дейін. Интрондар бөлшектелген геннің көп бөлігін құрауы да мүмкін. Интрондардың қосынды нуклеотидтік ұзындығы экзондардан бірнеше емес ұзын болуы мүмкін. Экзон дп тек полипептидтік тізбекті кодтайтын бірізділіктерден тұратын гендер аймағы ғана емес, сонымен қатар жетілген мРНҚ құрамына кіретін, бірақ трансляцияланбайтын аймақтарды да айтамыз. Транскрипция инициациясы гуанозин 5/-трифосфаттың №7 метилденген қалдығының 5/-фосфодиэфирлік байланыс арқылы РНҚ-ның соңғы нуклеотидімен жалғасқан арнайы нуклеотидтік құрылымы түзу арқылы РНҚ-ң 5/ соңынан модификациясымен қатар жүреді. Сплайсинг механизмі және түрлері. РНқ фрагменттерін интрондарды жаңадан кейінгі жалғастыру процесі сплайсинг деп аталады. Үлкен рибосомалық суббірлік РНҚ фрагмнттерінің сплайсингі кірпікшелі кебісшеде және ашытқылардың митохондриясындағы рибосомалық РНҚ процессингі кезінде анықталып зерттелген. Инфузорияның рРНҚ ізінашарының сплайсингін керемет нәтижлер берді: интронның жоылуы және сплайсинг тек қана тұйықталған ядрода ғана емес, сонымен қатар ақуыздың қатысуынсыз рРНҚ-ң тазартылған ізінашарының инкубациясы кезінде де байқауға болады. Екінші жағдайда процесс жай жүреді. Осылайша аутсплайсингтің ауто каталитикалық процесі байқалады. Оның нәтижесінде РНҚ молекуласынан біркелкі нуклеотид аралық ковалетті байланыстардың бірі үзіледі және жаңалары іске қосылады. Реакция транс этри жолменен жүреді. Гуанозиннің 3/-ОН тобы 1-ші экзонның 3/ соңы жән интронның 1-ші нуклеотиді арасындағы фосфодиэфирлік байланысқа соққы жасайды, яғни гуанозин интронның 5/ соңынан жалғасады. Келесі этапта 1-ші экзонның соңындағы 3/-ОН-топ интронның 2-ші соңына шабуылдайды. Ьтрансэтерификация реакциясы интронның үзілуімен қатар жүреді. РНҚ молекуласы аутсплайсингке ұшырайды. Сплайсингтің екі кезеңі де трансэтерификация жолымен жүреді. Соңында эфирлік байланыстар соңы өзгермейді. Сондықтан да, сплайсинг сыртқы энергия көзінсіз. АТФ қатысуымен жүреді. Интронның өте дәлдікпен үзілуін РНҚ-ңкүрделі екіншілік және үшіншілік құрылымы қамтамасыз етеді. мРНҚ ізінашарларының өзіндік сплайсингіне РНҚ молекуласы катализатор ретінде қатысады, бірақ реакция процесінде РНҚ құрылымы өзгереді. РНҚ-ң биокатализді жүзеге асыра алу қабілеті тРНҚ ізашары процессингінде д байқалады. тРНҚ биокатализді спайсинг механизмі ядролық рРНҚ ізашары процессингінде де байқалады. тРНҚ ізашары сплайсинг механизмі ядролық рРНҚ ізашары сплайсингінен айырмашылығы-белок ферментінің қатысуына толық байланыстырылғанда. Эндонуклеаза сплайсингтің 2-сатысында РНҚ-ны тарқатады және жалғастырылатын экзонның сонында 2/-3/-циклофосфат және 5/-ОН тобын түзеді. Бұл жағдай процессингтің тРНҚ-ны ядродан цитоплазмаға көшірілуімен қатар жүретіндігін көрсетеді. Келесі реакциялар сонымен қатар лигазалық реакциялар бір полипептидпен қамтамасыз етеді. мРНҚ сплайсингі келесі кезеңдердн тұрады: 1. 1-экзон және интрон шегінде нуклеотидтік тізбектің үзілуі нәтижесінде фосфорланған гуанозиннің 5/ соңы түзіледі. 2. Алынып тасталынатын бірізділіктің 5/ соңынан 2/-5/ фосфодиэфирлік байланыс түзу арқылы интрон аденозиннің 2/ гидроссилімен байланысуы. Нәтижсінде бұғалықты елестететін РНҚ-ң бұтақталған құрылымы түзіледі. 3. 1-экзонның РНҚ-ң жеке молекулаға айналады. Лассо-интрон немесе 2-ші экзоннан тұратын басқа молекуламен бірге байланысады және реакцияға қатысатын белоктармен кешн түзеді. Нәтижсінде сплайсинг сайты ауданында 1-ші экзон молекуласының 3/ОН тобы мен 2-ші экзон арасында ковалентті байланыс түзіледі. 4. Нәтижесінде субстрат және өнім құрамындағы фосфодиэфирлік байланыс саны өзгермейді. Гендр экспрессиясының альтернативті сплайсинг арқылы реттелуі. Альтернативті сплайсинг мРНҚ түзу кезінде бір геннің түрлі экзондарын қолдануға негізделген. Альтрнативті сплайсинг нәтижесінде бірнеше экзондардан тұратын бір геннің транскрипциясы кезенде түзілген мРНҚ –ң жетілген молекуласы ақуыз молекуласының жеке бөліктерін кодтайтын экзондардың құрамымен ажыратылады. Сонымен қатар сплайсингтің бір жолы барысындағы экзонның бірізділік сплайсингтің альтернативті жолының барысында интрон қызметін атқаруы мүмкін. Осыған байланысты бір ген экспрессиясының түрлі жолдары түрлі полипептидтердің түзілуіне әкеп соғады. Аутсплайсинг. Транссплайсинг. Аутсплайсинг-өздігінен жүретін өзіндік сплайсинг. Жоғарыда сипатталған сплайсинг сехенизмі аутсплайсинг болып табылады. Мысалыларда сплайсинг РНҚ-ң бір молекуласының өзгерісі ретінде қарастырылған. Бірақ түрлі гендерде синтезделген РНҚ фрагменттері арасында да ковалентті байланыстар түзілетіні байқалған. Бұл сплайсинг транссплайсинг дп аталады. Ол түрлі гендер түрлі хромосомада жинақталған болуы мүмкін. Транс-сплайсинг процесі РНҚ түрлі молекуласы арасында уақытша комплементарлы өзара әсерлесудің пайда болуы арқылы жеңілдетіледі. Транс-сплайсинг паразиттік бір жасушалы эукариот трипоносомада жақсы байқалған. Трипоносоманың бір қатар мРНҚ, мысалы цитоқаңқа ақуызы-тубулиндер үшін, 35 нуклеотидтік жұптан және мРНҚ «дене» экзонынан тұратын «мини-экзондардан» транскрипцияланған РНҚ фрагмнттерінің сплайсингі жолымен түзіледі. Мини-экзон мРНҚ 5/ лидерлік бөлігін кодтайды. РНҚ-ң мини экзоны және экзон денесі түрлі хромосомаларда орналасуы мүмкін. Транс спалайсинг және альтернативті сплайсинг шектелген ген санымен кодталатын жасушалық РНҚ-ң реттелетін және айтарлықтай алуан түрлі популяциясының түзілуіне мүмкіндіктерді жоғарылатады. Процессинг процесіне жалпы сипаттама. Жетілген жасушалық РНҚ ізашар молекулалары тарқатылуға және химиялық модификацияға ұшырайды. Процессинг дегеніміз РНқ ізашарлардың молекулалық салмағының азаюына әкелетін биохимиялық реакциялардың жиынтығын және РНҚ-ң жетілген молекуласының түзілуіне әкелетін химиялық модифкациясының түрлі жолдарының жиынтығы. Прокариоттар процессингі. Бактерия жасушаларында көбінесе полицистиронды мРНҚ түзіледі және трансляцияланады, бірақ мРНҚ-ң кейбір типтері моноцистонды. мРНҚ ізашарларының процессингі бактериялық жасушаларға тән емес, бірақ процессинг процесі байқалған жағдайда да бар. Бактериялық жасушаларда процессинг рРНҚ және т РНҚ-ң жетілген молекулаларының түзілуі кезінде қажет. Транскрипт-ізашар 16S, 23 S, 5 S және тРНҚ гендерінен тұратын оперондарда түзіледі. Процессинг процесіне РНҚаза ІІІ (эндонуклеаза), М-нуклеаза ферменттері қатысады. Барлық эндонуклеаза ферменттерінің әсерінен 5/-Р- және 3/-ОН соңдары түзіледі. Эукариоттар рРНҚ-ң жетілуі және процессингі. Эукариоттарда рРНҚ гендері процесингке ұшырайтын транскриптондар түзілуіне матрица болып табылатын қайталанбалы көшірмелер (100-400) ретінде болып келеді. Транскрипцияланатын бір ізділіктер спейерлермен бөлінген, олар соңымен қатар рРНҚ транскрипциясында және оның реттелуінде үлкен роль атқарады. Рибоза қалдықтарының бірқатары метилденетін процессинг нәтижесінде ізашарлар молекуласынан РНҚ-ң 3 типі 18 S, 28 S және үлкен суббірлікте жинақталған 58 S. Бірқатар ағзаларда 28 S РНҚ ізашарлар құрамында интрон деп аталатын бөліктер процессинг кезінде алынып тасталады. Прокариот жне эукариоттарда тРНҚ процессингі. Бактериялардың алғашқы транскриптондары құрамынан тРНҚ молекуласының ізінашарын ажыату РНҚаза ІІІ көмегімен жүзеге асады. тРНҚ ізашары 100-ге жуық нуклеотидтерден тұрады, ал жетілген тРНҚ-70-80 нуклотидтерден тұрады. тРНҚ ізашарының 5/соңынан процессингі РНҚаза Р көмегімен жүзеге асады. Яғни, РНҚаза ІІІ бактериялық жасушалардың барлық тРНҚ-ң 5/-соңынан процессингін жүргізеді. 3/ соңынанпроцессингі экзо-3/-нуклеазаға жататын РНҚаза Д көмегімен жүзеге асады. Ол процессивті емес фермент. РНҚаза Р құрамында РНҚ нағыз катализатор қызметін атқарады, оның қызметі РНҚ-ң табиғи құрылымымен анықталады. Биокатализ жүзге асыуға қабілетті РНҚ молекулалары рибозимдер деп аталады. Рибозимдер ақуыз катализаторлардан бүйір радикалдарының аз түрлілігімен ерекшеленеді. Эукариоттардың т РНҚ процессингінің ерекшелігі көпшілік тРНҚ-ң ядролық ізашары құрамында интронның болуымен байланысты. Антикодонның кейінгі нуклотидтн соң әдетте, 14-16 нуклеотидтен тұратын бір интронның бір ізділігі басьалады. тРНҚ-ң жетілуі интронның жойылуын және сплайсингті қажет етеді. мРНҚ процессингі. Жетілмеген мРНҚ 1500-2000 нуклеотидтен тұрады. Эукариоттық гендердің тарнскрипторында интрондар болады. Олар мРНҚ түзілуі кезінде алынып тасталады, ал сол уақытта экзон бөліктері жалғастырылады. Экзон және интроннан тұратын бөлшектелген ген эукариоттардың барлық өкілдеріне өсімдіктер, ашытқылар, түрлі омыртқасыздар (насекомдар, құрттар) құстар жән адамда қоса барлық сүтқоректілерге тән. Интрондары бар геномдық ДНҚ бөліктері тесіктер түзеді, себебі олар мРНҚ-дан гибридизацияланбайды. Интрондардың саны түрліше болып келеді. Бірден бірнеше ондағанға дейін. Интрондар бөлшектелген геннің көп бөлігін құрауы да мүмкін. Интрондардың қосынды нуклеотидтік ұзындығы экзондардан бірнеше емес ұзын болуы мүмкін. Экзон дп тек полипептидтік тізбекті кодтайтын бірізділіктерден тұратын гендер аймағы ғана емес, сонымен қатар жетілген мРНҚ құрамына кіретін, бірақ трансляцияланбайтын аймақтарды да айтамыз. Транскрипция инициациясы гуанозин 5/-трифосфаттың №7 метилденген қалдығының 5/-фосфодиэфирлік байланыс арқылы РНҚ-ның соңғы нуклеотидімен жалғасқан арнайы нуклеотидтік құрылымы түзу арқылы РНҚ-ң 5/ соңынан модификациясымен қатар жүреді. Сплайсинг механизмі және түрлері. РНқ фрагменттерін интрондарды жаңадан кейінгі жалғастыру процесі сплайсинг деп аталады. Үлкен рибосомалық суббірлік РНҚ фрагмнттерінің сплайсингі кірпікшелі кебісшеде және ашытқылардың митохондриясындағы рибосомалық РНҚ процессингі кезінде анықталып зерттелген. Инфузорияның рРНҚ ізінашарының сплайсингін керемет нәтижлер берді: интронның жоылуы және сплайсинг тек қана тұйықталған ядрода ғана емес, сонымен қатар ақуыздың қатысуынсыз рРНҚ-ң тазартылған ізінашарының инкубациясы кезінде де байқауға болады. Екінші жағдайда процесс жай жүреді. Осылайша аутсплайсингтің ауто каталитикалық процесі байқалады. Оның нәтижесінде РНҚ молекуласынан біркелкі нуклеотид аралық ковалетті байланыстардың бірі үзіледі және жаңалары іске қосылады. Реакция транс этри жолменен жүреді. Гуанозиннің 3/-ОН тобы 1-ші экзонның 3/ соңы жән интронның 1-ші нуклеотиді арасындағы фосфодиэфирлік байланысқа соққы жасайды, яғни гуанозин интронның 5/ соңынан жалғасады. Келесі этапта 1-ші экзонның соңындағы 3/-ОН-топ интронның 2-ші соңына шабуылдайды. Ьтрансэтерификация реакциясы интронның үзілуімен қатар жүреді. РНҚ молекуласы аутсплайсингке ұшырайды. Сплайсингтің екі кезеңі де трансэтерификация жолымен жүреді. Соңында эфирлік байланыстар соңы өзгермейді. Сондықтан да, сплайсинг сыртқы энергия көзінсіз. АТФ қатысуымен жүреді. Интронның өте дәлдікпен үзілуін РНҚ-ңкүрделі екіншілік және үшіншілік құрылымы қамтамасыз етеді. мРНҚ ізінашарларының өзіндік сплайсингіне РНҚ молекуласы катализатор ретінде қатысады, бірақ реакция процесінде РНҚ құрылымы өзгереді. РНҚ-ң биокатализді жүзеге асыра алу қабілеті тРНҚ ізашары процессингінде д байқалады. тРНҚ биокатализді спайсинг механизмі ядролық рРНҚ ізашары процессингінде де байқалады. тРНҚ ізашары сплайсинг механизмі ядролық рРНҚ ізашары сплайсингінен айырмашылығы-белок ферментінің қатысуына толық байланыстырылғанда. Эндонуклеаза сплайсингтің 2-сатысында РНҚ-ны тарқатады және жалғастырылатын экзонның сонында 2/-3/-циклофосфат және 5/-ОН тобын түзеді. Бұл жағдай процессингтің тРНҚ-ны ядродан цитоплазмаға көшірілуімен қатар жүретіндігін көрсетеді. Келесі реакциялар сонымен қатар лигазалық реакциялар бір полипептидпен қамтамасыз етеді. мРНҚ сплайсингі келесі кезеңдердн тұрады: 1. 1-экзон және интрон шегінде нуклеотидтік тізбектің үзілуі нәтижесінде фосфорланған гуанозиннің 5/ соңы түзіледі. 2. Алынып тасталынатын бірізділіктің 5/ соңынан 2/-5/ фосфодиэфирлік байланыс түзу арқылы интрон аденозиннің 2/ гидроссилімен байланысуы. Нәтижсінде бұғалықты елестететін РНҚ-ң бұтақталған құрылымы түзіледі. 3. 1-экзонның РНҚ-ң жеке молекулаға айналады. Лассо-интрон немесе 2-ші экзоннан тұратын басқа молекуламен бірге байланысады және реакцияға қатысатын белоктармен кешн түзеді. Нәтижсінде сплайсинг сайты ауданында 1-ші экзон молекуласының 3/ОН тобы мен 2-ші экзон арасында ковалентті байланыс түзіледі. 4. Нәтижесінде субстрат және өнім құрамындағы фосфодиэфирлік байланыс саны өзгермейді. Гендр экспрессиясының альтернативті сплайсинг арқылы реттелуі. Альтернативті сплайсинг мРНҚ түзу кезінде бір геннің түрлі экзондарын қолдануға негізделген. Альтрнативті сплайсинг нәтижесінде бірнеше экзондардан тұратын бір геннің транскрипциясы кезенде түзілген мРНҚ –ң жетілген молекуласы ақуыз молекуласының жеке бөліктерін кодтайтын экзондардың құрамымен ажыратылады. Сонымен қатар сплайсингтің бір жолы барысындағы экзонның бірізділік сплайсингтің альтернативті жолының барысында интрон қызметін атқаруы мүмкін. Осыған байланысты бір ген экспрессиясының түрлі жолдары түрлі полипептидтердің түзілуіне әкеп соғады. Аутсплайсинг. Транссплайсинг. Аутсплайсинг-өздігінен жүретін өзіндік сплайсинг. Жоғарыда сипатталған сплайсинг сехенизмі аутсплайсинг болып табылады. Мысалыларда сплайсинг РНҚ-ң бір молекуласының өзгерісі ретінде қарастырылған. Бірақ түрлі гендерде синтезделген РНҚ фрагменттері арасында да ковалентті байланыстар түзілетіні байқалған. Бұл сплайсинг транссплайсинг дп аталады. Ол түрлі гендер түрлі хромосомада жинақталған болуы мүмкін. Транс-сплайсинг процесі РНҚ түрлі молекуласы арасында уақытша комплементарлы өзара әсерлесудің пайда болуы арқылы жеңілдетіледі. Транс-сплайсинг паразиттік бір жасушалы эукариот трипоносомада жақсы байқалған. Трипоносоманың бір қатар мРНҚ, мысалы цитоқаңқа ақуызы-тубулиндер үшін, 35 нуклеотидтік жұптан және мРНҚ «дене» экзонынан тұратын «мини-экзондардан» транскрипцияланған РНҚ фрагмнттерінің сплайсингі жолымен түзіледі. Мини-экзон мРНҚ 5/ лидерлік бөлігін кодтайды. РНҚ-ң мини экзоны және экзон денесі түрлі хромосомаларда орналасуы мүмкін. Транс спалайсинг және альтернативті сплайсинг шектелген ген санымен кодталатын жасушалық РНҚ-ң реттелетін және айтарлықтай алуан түрлі популяциясының түзілуіне мүмкіндіктерді жоғарылатады. жүктеу/скачать 0,87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|