Биосинтез белка

Структурным элементом белков служат аминокислоты, образующие полипептидные цепи. Обычно в полипептидную цепь входит около 100-200 аминокислот. Последовательность их расположения определяет структуру и биологические свойства белка и зависит от последовательности нуклеотидов в ДНК. Каждая из 20 аминокислот кодируется последовательностью из трех нуклеотидов (триплет), составляющих кодон. Больше всего известно генов кодирующих ферменты (31,2 % общего числа). В 2 раза меньше генов - модуляторов белковых функций (13,6 %).

Транскрипция. Для того, чтобы произошло списывание последовательности нуклеотидов гена, кодирующих первичную структуру определённой полипептидной цепи белка на мРНК к цепи ДНК на некотором расстоянии от гена, к специальной последовательности нуклеотидов, называемых промотором. (промотор и прилегающие к нему участки являются последовательностями нуклеотидов ДНК, которые выполняют очень важную функцию – они должны распознаваться белками, имеющими отношение к транскрипции РНК и контролю за этим процессом; промотор генов у эукариот обычно включает ТАТА-бокс, ГЦ или ГГГЦГГГ конценсусную (т.е. эволюционно консервативную) последовательность и ЦЦААТ или ЦАТ-бокс – короткие последовательности нуклеотидов, которые распознаются РНК-полимеразой.), присоединяется РНК-полимераза. Этот фермент разрывает фосфорные связи между нуклеотидами ДНК доступными для считывания. Присоединению РНК-полимеразы к промоторной области генов способствуют так называемые общие и специфические транскриптационные факторы (к ним относят энхансеры, которые значительно ускоряют процесс транскрипции. Для того, чтобы энхансеры могли осуществить свою функцию, они должны связаться со специфическими транскриптационными факторами, которые называются активаторы. Активаторы в свою очередь связываются с коактиваторами, также специфическими, т.е. разными для разных генов. Наконец образовавшийся комплекс связывается с неспецифическими транскрипционными факторами с самим геном. Параллельно энхансерам, усиливающим транскрипцию, в геноме существуют последовательности ДНК, ослабляющие её (сайленсеры). Эти последовательности также связываются с комплексом специфических и неспецифических транскрипционных факторов и геном, снижая транскрипционные возможности последних), которые, как и РНК-полимераза, являются продуктами других генов. В транскрипции могут участвовать и другие белки, так что в целом процесс транскрипции является достаточно сложным и зависящим от действия многих генов. Белки, участвующие в транскрипции, в своей структуре содержат так называемые мотивы, обеспечивающие их связь с ДНК. Принципиально обе нити ДНК могут считываться, но обычно считывается только одна, и это зависит от последовательности нуклеотидов промотора. РНК-полимераза движется от 3’- к 5’-концу вдоль соответствующей нити ДНК, способствуя комплементарному присоединению нуклеотидов синтезируемой молекулы мРНК к цепи ДНК в направлении от 5’- к 3’- концу. Стартовой точкой транскрипции служит основание ДНК, соответствующее основанию РНК, которое первым включается в транскрипт. Транскрипция мРНК продолжается до тех пор, пока РНК-полимеразе II не встретится сигнал терминации транскрипции. Первичный транскрипт мРНК расщепляется специфической эндонуклеазой сразу за последовательностью нуклеотидов ААУАА и к 3’ – концу мРНК пришивается с помощью поли-А-полимеразы хвост из 100-200 остатков аденина, которые, по-видимому, защищают мРНК от деградации во время её продвижения из ядра в цитоплазму. Кроме того, вскоре после начала синтеза мРНК её 5’- конец «кэпируется», т.е. к нему присоединяется модифицированный нуклеотид – 5-метилцитозин. Кэппирование происходит в месте начала транскрипции. Обычно транскрипция продолжается, и мРНК удлиняется ещё на несколько тысяч пар нуклеотидов, комплиментарных ДНК, после чего молекула мРНК отъединяется от матрицы ДНК и РНК-полимеразы. Прежде чем такая мРНК попадет в цитоплазму, она должна созреть. Созревание, или процессинг, заключается в том, что из первичного транскрипта мРНК вырезаются (сплайсируются) специальным ферментами участки гена, транскрибированные в мРНК, которые содержат обычно (но не всегда) некодирующие последовательности. Эти некодирующие участки имеются практически во всех генах высших организмов и называются интронами. От молекулы мРНК отрезаются также последовательности нуклеотидов за поли-А-хвостом. Кодирующие участки гена называются экзонами. Экзоны гена, представленные в мРНК, соединяются с помощью специальных ферментов вместе, образуя функционально зрелую мРНК. Именно последовательность кодонов мРНК кодирует последовательность аминокислот в белке, который будет создаваться на её основе. Зрелая мРНК перемещается в цитоплазму.

Дата добавления: 2015-07-12