Lenindzher Основы биохимии т.3 (1128697), страница 51
Текст из файла (страница 51)
В 1959 г. такой фермент, способный образовывать полимер РНК из рибонуклеозид-5'-трифосфатов, был вьшелен из бактериальных экстрактов почти одновременно и независимо четырьмя разными группами американских биохимиков. Этот фермент, получивший название ДНК-зависимой РНК-лодимеразм, по ряду свойств похож на ДНК-зависнмую ДНК-полимеразу. РНК-палимеразе необходимы все четыре рибонуклеозид-5'-трифосфата (АТР, ОТР, ()ТР и СТР) в качеспге предшественников нуклеотидных элементов РНК, а также ионы Мй'+. В качестве существенного компонента активного пентра ана содержит цинк. РНК-подимераза удлиняет цепь РНК, присоединяя рибонуклеотндные мономеры к 3'-гидроксильному концу молекулы РНК, т.е.
строит цепи РНК в направлении 5'- 3'. Из () и Т-фосфатных групп предшественников нуклеазнд-5'-трифосфатов образуется неорганический пнрофосфат. Удлинение цепи РНК описывается уравне- нием РНК-полимераза требует для своего функционирования присутствия ДНК. Фермент наиболее активен, если в качестве матрицы используется природная двухцепочечная ДНК из того же самого или из какого-либо другого организма Из двух цепей ДНК тралскрибируется только одна.
В места, соответствующие остаткам аденина ДНК-матрицы, в ново- синтезированную РНК включаются остатки урацила (Н), поскольку аденин и урацил образуют комплементарную пару. В места же, соответствующие тими- новым остаткам ДНК-матрицы, включаются остатки аденина Остатки гуанина и питозина в ДНК-матрице определяют включение соответственно цитозиновых и гуаниновых остатков в цепь РНК. Анализ нуклеотидного состава и нуклеотндной последовате33ьносуи новообразованной РНК показал, что она обладает противоположной па отношению к матрице полярностью и ее Последовательность комплементарна последовательности матричной цепи. Хотя дпя работы РНК-полимеразы затравка не требуется, этот фермент не начинает функционировать до тех пор, пока не свяжется с особым учаспсом матричной цепи ДНК, который служит сигналом ини- чАстыч.
мехАнизмы передАчи ГенетическОЙ инФОРмАции Полностью синтезироненная РНК Точки терм и нации еее Точка пни ниязи и 3 РНК-полимераза Злсигация Длухцнпочечная ДНК циации транскрипции. После связывания с этим участком фермент начинает синтез новой молекулы РНК; на ее 5'-конце обычно находится остаток чзТР или АТР, чья 5'-трифосфатная группировка (обозначаемая ррр) не расшепляется до РР, и остается без изменений на протяжении всего процесса транскрипции. В ходе транскрипции новосинтезируемая цепь РНК временно образует (за счет спаривания ее оснований с основаниями матричной цепи ДНК) короткие отрезки гибридной двойной спирали ДНК вЂ” РНК, которые необходимы для правильного считывания цепи ДНК.
Гибридный дуплекс сушествует лишь непродолжительноевремя, поскольку вскоре послесинтеза РНК «сходит» с ДНК (рнс. 28-17). В Е.со)1 присутствует только одна Рис 23ПК Обобщенное изображение зтапое транскрипции РНК-полимераза прокариот должна сначала сеязаться с промоторным участком ДНК 1гл. 29). Затем она дяижетск к могзу инициации синтезе РНК, где начинает транскрипцию со строго определенного нук- леотида, строк молекулу РНК е напрааленни Р 3'.
Приееденная схема не отразкает дейстеи- тельной длины гнбризм РНК- ДНК, которъи состаяляет приблизительно ! б нуклсотидных пар. После инициации транскряпции субъеди- ннпа о отлеляегсн от Фермента Для термина- ции синтеза цепи РНК необходиьж субъедннгща Р ДНК-зависимая РНК-полимераза, которая способна синтезировать не только МРНК, но также тРНК и рРНК.
Она представляет собой больпшй (мол. масса 500000) и сложный фермент, состояший из пяти полипептидных субъединиц: двух а-цепей, одной (3; одной (у- и одной о-це- ГЛ. 28. РЕПЛИКАЦИЯ И ТРАНСКРИПЦИЯ ДНК пи. Структура холофермента этой полимера зы обозначается так: аЩ'о. Первый этап транскрипции — зто присоединение холофермента к особому участку ДНК, называемому арамо»юрам, который представляет собой короткую последовательность, узнаваемую РНК- полимеразой. Разные промоторы несколько отличаются друг от друга по последовательности, что и определяет, вероятно, эффективность транскрипции разных генов.
Как только РНК-полимераза заняла правильное положение в промоторном участке и образовала несколько фосфоднэфириых связей, субъединица о отделяется от холофермента. Оставшийся «кор-фермент» (от англ. соте-сердпевина) продолжает шаг за шагом удлинять молекулу РНК. Об окончании транскрибнруемого гена (или генов) сигнализирует особая термииируюецая лоследоеателыикть в матрице ДНК. Для прекращения транскрипции и отделения РНК-полимеразы от ДНК необходим еще один специфический белок, обозначаемый р, Таким образом, синтез РНК включает три этапа: инициацию. элаигацию и терминацию (рис. 28-17). Идентификации нуклеотидных последовательностей ДНК, в которых РНК- полимераза начинает н заканчивает транскрипцию, посвящены многочисленные исследования, однако пока еще многое относительно этих важнъух сигналов остается невыясненным.
2819. Ядра зукарнотическнх клеток содержат трн РНК-полимеразы В эукариотическнх клетках присутствуют три ядерные РНК-полимеразы- 1, 11 и РП (табл. 28-2). РНК-полимераза 1 находится в яцрыцуке и участвует главным образом в биосинтезе рРНК, в то время как РНК-полимеразы !1 и 1П обнаруживаются в хроматине н нуклеоплазме. РНК-полимераза П осуществляет синтез мРНК, а РНК-полнме.
раза П1 отвечает за синтез тРНК и 53-рРНК. Митохондрии, подобно бактериям, содержат только одну РНК-полимеразу. Удлинение цепи РНК с по- Таблица 28-2. Продукты, сиктезируемые эукериотичеокими ДНК-зовисимымк РНК- полкмеразамя Фермент Продукт 5,88» 188- и 2ВВРРНК мРНК РНК-полимераза 1 РНК-поламераза П РНК-полимераза !П тРНК; 58-рРНК мощью эукарнотнческих ДНК-зависимых РНК-полимераз происходит таким же образом, как и при участии фермента из Е. сой; однако зги ферменты отличаются друг от друга по своей субьединичной структуре и по регуляторным элементам.
Это естественно, поскольку эукариотические РНК-полимеразы должны транскрибировать ДНК, которая плотно упакована в нуклеосомы н связана с другими ядерными белками хрома- тина 28.20. ДНК-зависимую РНК-полпмеразу можно избирательно ингнбировать Элонгация цепей РНК с помощью РНК-полимеразы специфически ингибируется антибиотиком актнномицином О как у прокариот, так и у эукарнот (рис.
28-1 8). Плоская часп молекулы этого антибиотика интеркалирует в двойную спираль ДНК между соседнимн парами О-С, деформируя матрицу ДНК. Эта локальная деформация мешает движению полимеразы вдоль матрицы. Таким образом, актнномнцин Еу вызывает как бы «заеданне молннии. Поскольку актнномнцнн О ннгибнрует пропесс злонгации РНК как в ннтактных клетках, так и в клеточньух экстрактах, его использование оказалось очень удобным диагностическим средством для идентификации клеточных процессов, которые зависят от синтеза РНК. Другим интеркалирующнм ингнбитором является акрндин, молекулы которого также имеют плоскую структуру.
Еше одним важным антибиотиком, ингнбируюшим синтез РНК, является рифампицин, который связывается с ()- 914 ЧАСТЬ 1У, МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАПИИ КРНННИЯН нпе ггрн СНИ НН ННН ннтнрннвипп июр ннр мн нее+и сс Риа. 28-18. Строение актиномвцяна В-ингибгь юра транскрипции ДНК. Часть молекулы, по- казанная на красном фоне, интеркалирует в лвунпепочечную спираль ДНК, встраиваясь менлу лвумв соседними ОС-парами. Две цик- личеаам пептидные структуры молекулы акти- иомипина В рваполагаютая в малой борови- ке двойной спирали. Саркозян представляет со- бой Кимегилглнцин. Саркозин, Влролнн и В- валин соединены друг с другом пептидными связями. субъединицей прокариотической РНК- полимеразы и препятствует инициации синтеза РНК.
Однако у эукарнот рифампицин не ингибирует синтез РНК. Специфическое ингибирующее действие на синтез РНК в животных клетках оказывает а-аманитин — токсичное начало ядовитого гриба Атанйа р(рабой(ев. Этот ингибитор блокирует синтез матричной РНК, Предшественник И(Б (481 Истивирояенис специфические ншонуклеазы тРНК Специфические эндонукл разы Зрелая 23Б.рРНК рРНК (681 тРНК Зрелая 1банрРНК н а ан,-е — ан, ,— с — с-н очн«ин Ь-Прн нн Ю.ВИНН н.- - Сн н сн,— с — ан.
11 н-С вЂ” а оиюзнр 1 Ь-Прели 1 а-Пмн с-о н — с— осуществляемый эукариотической РНК- полимеразой П, но не влияет на синтез РНК у прокариот. Арлапйа р(га((о(г(ев <гпоступает разумно», вырабатывая вещество, которое нарушает синтез РНК в прочих эукариотических организмах, но оказывается безвредным лля его собственного транскрипционного аппарата 28.21. Трансирипты РНК ~Ретерпеванрт дальней(ние превращении Транскрипты РНК, синтезированные при помощи РНК-полимеразы, обычно претерпевают дальнейшие ферментатианые превращениа, называемые юзслзрлра нснринцианным прои ессингам, и только после этого они обретают свою функциональную активность.
рРНК и тРНК синтезируются в виде более длинных прелшественников, которые затем модифицируются и расщепляются с образованием конечньж продуктов. Транскрипты эукариотических мРНК Риа 28-19. Прапессинг (нсозреваниен( транс- крипта рРНК у прокариот. Зрелые молекулы 16Б- и 23Б-рРНК образуются из более длинно- го предшественника-308-РНК в результате действия аюпвфическги нуклеаз. Перед расшеп- лением ЗОБ-РНК метилируетая по опрелелен- ным оанованиям (отмечеиы красными верти- кальными черточкамну Из арелнсй чаати пред- шественника образуется одне молекула тРНК.
915 Гл. 18. РепликАция и тРАнскРипция днк Предшественник 855 885 5,85 185 Метилирсиание многик остатков в послелова- тельностях 5,85-,185- и 285-РНК Метвльные группы расщепление и укорачивание с помошью нуклеаэ 1пути и интсрмелнаты в клг тках разных ткпов различны) 585-РРНК 185-рРНК 5,85 РРНК также подвергаются процессингу, тогда как у прокариотических мРНК он отсутствует. рРНК как эукариотнческих, так и прокариотических клеток образуются из более длинных молекул-предшественников, называемых прерибосомными РНК.
У прокариот 1бБ- и 23Б-рРНК 1гл. 29) образуются из одного длинного ЗОБ- предшественника, молекулярная масса которого составляет приблизительно 2 10в. Этот предшественник метнлируется по специфическим основаниям и расщепляетсн, давая 17Б- н 25Б-промежуточные РНК, которые затем процессируются путем отщепления остатков с помощью нуклеаз, образуя характерные для прокариот 168- н 23Б-рРНК 1рис. 28-19). 58-рРНК образуется отдельно из 3'-концевого участка ЗОБ-предше- У эукариот 188- и 28Б-рРНК образуются в несколько этапов нз большой 45Б-прерибосомной РНК. Процессинг 458-РНК протекает в ядрышке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
