Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Если присоединится ошибочный, некомплементарный нуклеотид, то вероятность гидролиза существенно превысит вероятность следующего акта элонгации. В результате не комплементарный кодирующему элементУ матрицы остаток нуклеотида имеет не только резко пониженную по сравнению с комплементарным вероятность быть встроенным в растущую цепь, но и резко повышенную вероятность быть удаленным в результате действия 3' — + 5'-экзонуклеазной активности до того, как сможет пройти следующий акт элонгации.
182 5 5, БИОСИНТЕЗ РНК (ТРАНСКРИППИИ) Матричный биосинтез РНК осуществляется с помощью ферментов, называекых РНК-полимеразами или, более развернуто, ДНК-зависимыми РНК-полимеразами. Эти ферменты катаэизируют реакцию, совершенно аналогичную реакции (у,2), катализируемой ДНК-полимеразами, с той лишь разницей, что ее участниками являются четыре рибонуклеозид-5'-трифосфата, три из которых содержат те же гетероциклы, что и субстраты синтеза ДНК, а один — уридин 5'-трифосфат, выступающий в качестве рибоаналога дезокситимндин-5' грифосфата, используемого в процессах репарации и репликвции, вместо тимина содержит урацил; ..РХ,.1 рХ< — ОН + рррХ, ~ — ОН + ...РХьт рХ, рХ„, — ОН + РР, (У.5) О соответствии с этим уравнением РНК-повимеразы, как и ДНК -полимераэы, относятся к классу трансфераз и являются нуклеотиднлтрансферазамн.
Сопровождающий присоединение каждого нуклеотидного остатка к растущей цепи разрыв пирофосфатной связи в субстрате обеспечивает отрицательное значение ЬС в процессе поликонденсации. Матрицей при транскрипции служит двунитевая ДНК. Имеется много экспернментальных данных, свидетельствующих, что вблизи активного центра РНК- полнмераз происходит локальное расплетение двунитевой структуры, и одна из освободившихся нитей принимает участие в отборе комплементарных субстратов в каждом акте роста полинуклеотидиой цепи.
Однако по мере продвижения фермента относительно матрицы прочитанная цепь, которую называют траискрибируемой, вновь объединяется с нетракскрибируемой нитью, и прошедшая через контакт с ферментом ДНК остается двунитевой. РНК-Продукт, который часто называют транскриптом, получается в виде однонитевой структуры. (рис.
53). Последовательность нуклеотидов транскрипта аналогична последовательности соответствующих остатков в нетранскрибируемой цепи, с той лишь разницей, что во всех звеньях транскрипта присутствуют остатки рибозы вместо остатков дезоксврибозы у матрицы и в местах, где звенья матрицы содержат тимин, звенья транскрипта содержат урацил. Из прокариотическнх РНК-полимераз наибо- а лес изучен фермент из Е.со1ь'.
Он содержит основное ядро — кор (от анг. согс — сердцеви- ' ' 1! ) ! !! на), — содержащее три различных субъединипы ° ь — о, В и В', причем а-субъединица представлена двумя копиями, так что фермент имеет субъединичную структуру от)1В'. В таком виде Ркс. 53. Схема взаимолеиствия це- оен матрицы и продчкт~ прн трав фермент катализирует процесс элонгации. Для скрипции: того чтобы инициация биосинтеза РНК прошла а — РНК-п<пимераза; Π— нетранссрсаив должном месте, необходимо Участие дополни- русмая нить тельного полипептида, который часто рассмат- м„.я вить дик; 1 — Рпк-продукт (транРивают как компонент полного фермента (голо- свриот).
тэасгхи евое. обрьзтюшис Фермента) РНК-полимеразы и обозначают спирьльвь е авуаимеые стр~ьттрьь о1с Линсны ьертккаоьными линиями буквой о После нескольких шагов злонгации о-субъединица выходит из комплекса фермента с матрицей и продуктом. У эукариот имеются три основные РНК-полимеразы, обозначаемые либо римскими цифрами, либо заглавными буквами латинского алфавита.
РНК-Полиме- ° ь раза 1 (А) катализирует синтез предшественников больших рибосомных РНК, т е транскрипцию генов этих РНК. РНК-Полимераза 11 (В) осуществляет транскрнп цию всех генов информационных РНК. РНК-Полимераза 111 (С) участвуег в транскрипции 55 РНК, транспортных РНК и некоторых других небольших РНК со специальными функциямн. Все эти ферменты устроены достаточно сложно в содержат каждый около десяти различных субъединиц, Миогосубъединичная структура, свойственная прокариотическим и в еще большей мере эукариотическим РНК-полимеразам, не является обязательным условием для осуществления процесса транскрипции. Известны эффективно работающие РНК-полимеразы, состоящие из одной субъединицы.
Такие РНК- полимеразы образуются в клетках бактерий, инфицированных некоторыми вирусами. Из них наиболее изучена РНК-полимераза бактериофага Т7, которая возникает в клетках Есо!е, зараженных фагом, и программа, для синтеза которой содержится в ДНК фага Т7. В отличие от ДНК-полимераз РНК-полимеразы способны осуществлять реакцию инициации, уравнение которой в сокращенной символике записывается в виде РРРХс 0Н + рррХэ — ОН вЂ” ~ рррХсрХа — ВН .<.
Рр (У. 6) При этом первый нуклеотид в подавляющем большинстве изученных случаев является пуриновым. Из приведенного уравнения реакции инициации следует, что на 5'-конце продукта инициации содержится трифосфатная группа. Эта группа сохраняется в транскрипте до тех пор, пока в результате последующего процессинга не будет отщеплен с 5'-конца содержащий эту группу олигонуклеотид. Инициация проходит на строго определенном участке матрицы. Это происходит в результате высокоселективного взаимодействия РНК-полимеразы со спецс~- альным участком матрицы, называемым аралаторолс. В большом числе случаев промотор расположен вне пределов области, программирующей синтез РНК, в сторону, противоположную направлению перемещения РНК-полимеразы (в английском языке такое направление обозначается как <вверх по течению> — враФ- геав, а направление, в котором перемещается фермент, соответственно <вниз пе течению> — с!оевеФгеав).
В районе промотора нуклеотидным парам матрицы, содержащим кодирующие элементы, присваиваются соответствующие номера от +1 и выше. Нуклеотидные пары, расположенные <вниз по течению>, получают номе. ра от +1 и выше, парам, расположенным <вверх по течению> от +1-й пары, присваиваются отрицательные значения начиная с номера — 1. Наиболее детально изученные промоторы РНК-полимеразы Е. со!1 содержат два гексануклеотидных фрагмента в районе -10 и -35, которые особенно существенны для связывания с РНК-полимеразой. Хотя и та, и другая последовательности для разных промоторов дазеко не идентичны, но все онн достаточно близки к некоторой последовательности, кото рую принято называть консенсусом, причем, как правило, чем ближе структура промотора к консенсусу, тем эффективнее работает промотор.Ниже приводится структура консенсуса, характерная для большинства генов, транскрибируемых РНК-полимеразой из Е.
со!с. Для сравнения приведена структура аналогичного участка промотора для гена, программирующего синтез транспортной РНК, спе цифичной к тирозину (яНАгуе) (для него приводится лишь структура верхней нетранскрибируемой нити). М 184 (5 '), рс$Трс!Арс!Трс!Арс!Ар4Т....(3 ) консенсус (участок — !2 е — 7) (3') . с!Ар4Трс!АрсПрс!Трс!Ар...
(5 ) 5') .. ° р4ТРс!Арс!Трс!СрдАрс!Т....(3') ген АИЛа~у~ (участок-13+ -8) (5 ) . рс!Трс!Трс!Срс!Арс!Срс)А.., (3')~ консенсус(участок-Зб+-31) (3 ') ... 4Ар4Арс!Срс!Тр<$6рс!Тр ... (5 )~ (5 ) . ° Рс)Трс!ТрсПрс(АРс!СРНА ... (3') ген 1ИНАсуе(участок-35+-30) В „ном случае промотор гена ьННА отличается от консенсУса в об Туг обоих раионах на й один нуклеотид и несколько смещен относительно положения обоих консен сенсусов. Важной чертой участков, расположенных в районе пары — 10, ы ° . Это является преобладание пар А-Т, существенно менее прочных, чем пары 6.С. то облегчает необходимое для процесса инициации расхождение цепей матрицы в районе промотора и начала транскрипции.
Выбор промотора, как уже отмечалось, в решающей степени определяется а-субъединицей РНК-полимеразы. Нри существенном повышении температуры среды Е со!1 начинает вырабатывать новый тип субъединицы, в результате чего РНК-полимераза направляется на промоторы, управляющие синтезом мРНК, программирующих синтез специальных защитных белков, называемых белками теплового шока. Этот прием используют некоторые бактериофаги. Например, бакте иофаг Т4 имеет в составе своей ДНК программы для синтеза двух белков, Р которые связываются с ядром РНК-полимеразы Е со!1 и направляют ее на прояеторы, расположенные на фаговой ДНК, переключая деятельность клетки на производство мРНК и белков бактериофага.
РНК-Полимеразы из других источников также могут узнавать свои характерные промоторы. Например, упоминавшаяся в начале параграфа РНК-полимераза фага Т7 специфично взаимодействует с промотором, простирающимся от -17-й до +б-й пары нуклеотидов. Консенсусная последовательность имеет вид (в целях краткости и большей наглядности префикс 4 и символ р для межнуклеотидных Фосфатов опущены. Снизу в той же записи представлен консенсус для района -12 =' — 7 для бактериальной полимеразы) (5 ') ТААТАССАСТСАС!'АТА666АСА (3 ') участок -17 + +6 (3 ') АТТАТ6СТСАСТСАТАТСССТСТ (5 ) (5 ') ТАТААТ (3 ') участок -12 + -7 (3 ') АТАТТА (5) В"дно, что промотор фаговой РНК-полимеразы не имеет никаких черт сходства с с'Ромотором РНК-полимеразы хозяина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
