Глик, Пастернак - Молекулярная биотехнология - 2002 (947307), страница 12
Текст из файла (страница 12)
3.24. Инициация транскрипции структурного гена эукариот. Сначала фактор транскрипции ТР!1ГЭ связывается с ТАТА-боксом, затем происходит присоединение лругих факторов транскрипции и РНК- полимеразы 1! и, наконец, вспомогательных факторов, запускающих транскрипцию.
Стрелка направление транскрипции. то транскрипция структурного гена становится невозможной. Идентифицированы также факторы транскрипции, специфичные для регуляторных элементов ССААТ и СС, но пока неясно, как ДНК-белковые взаимодействия могут влиять в этом случае на эффективность транскрипции, если элементы расположены на расстоянии более 75 ц.н.
от сайта инициации. Кроме того, на расстоянии сотен и даже тысяч пар оснований от сайта инициации находимся так называемая энхансерная последовательность, которая многократно повышает скорость транскрипции структурных генов. Г!о-видимому„ ДНК, РНК и синтез белка 47 сближение удаленных регуляторных элементов и соответствующего структурного гена происходит при укладке хромосомной ДНК. Кроме того, факторы транскрипции, которые связываются с определеннымн эцхансерами и регуляторными элементами, могут образовывать цепочку, соединяющую удаленные друг от друга сайты. Некоторые репрессированные (неэкспрессирующиеся) гены активируются каскадом событий, который запускается каким-либо специфическим внеклеточным сигналом, например повышением температуры или синтезом гормона.
Гормон, поступив в кровоток, связывается с рецепторами специфических клеток, облегчающими его проникновение в клетку. Оказавшись в клетке, гормон вступает во взаимодействие с одним из клеточных белков и изменяет его конформацию. В таком измененном состоянии белок проникает в ядро и связывается со спепифическим регуляторным элементом, который инициирует транскрипцию соответствуюгцего гена. Существуют также белки, которые, взаимодействуя с регуляторными элементами, блокируют транскрипцию. Например, известен класс генов позвоночных (примерно 18), активно транскрибирующихся только в нервных клетках. Каждый из этих генов имеет регуляторный элемент из 24 п.н., находягцийся «левее» (ирхггеат) сейте +1; он обозначается ХКБЕ (от англ. пеигеп-гезгпсГпе хйепсег е(егпеп!).
Во всех клетках„кроме нейронов, синтезируется 1«1КэР- фактор (от англ. пеигоп-гезгпс!пе хгуепсег гпегог), который связывается с ЯКИЕ и блокирует трацскрипцикг соответствующих генов. В нейронах г4КБР не синтезируется, и упомянутые гены активно транскрибируются. Итак, регуляция тра«скрипции у эукариот— зто очень сложный процесс. Структурный ген может иметь множество регуляторных элементов, которые активируются специфическими сигналами в клетках разного типа в разное время клеточного цикла.
Однако некоторые структурные гены находятся под контролем уникального фактора транскрипции. Специфические белки могут взаимодействовать с определенными регуляторными элементами и блокировать транскрипцию или связываться со всем транскрипционным комплексом еще до инициации транскрипции или во время элонгации. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Молекула ДНК состоит из двух аптипараллельных полинуклеотидных цепей„образующих двойную спираль.
Их мономерной единицей является нуклеотид, который состоит из азотистого основания, дезоксирибозы и фосфатной группы. Соседние нуклеотиды в цепи связаны фосфодиэфирными связями, а цепи удерживаются вместе с помощью водоролных связей, образующихся между комплементарными основаниями. При этом аденин образует водородные связи только с ~имином, гуанин — только с цитозином. Процесс удвоения ДНК называется репликацией. В нем участвует множество различных белков, прежде всего ДНК-полимеразы.
Каждая из цепей ДНК служит матрицей для синтеза комплсментарной цепи. Комплементарность оснований противоположных цепей гарантирует идентичность новосинтезированпой и исходной ДНК Ключевую роль в осуществлении всех биологических функций играют белки. Белковая молекула — это полипептид, состоящий из аминокислот, которые соединены друг с другом пептидными связями.
Последовательность аминокислот в белке определяется последовательностью нукчеотидов в ДНК. В синтезе белков участвуют молекулы РНК (мРНК, рРНК и тРНК), различные ферменты и белковые факторы. Все РНК синтезируются на ДНК как на матрице; этот процесс называется транскрипцией. Правильность транскрипции, т. е. ее начало и завершение в нужных сайтах, обеспечивают специфические цуклеотидные последовательности в ДНК и белковые факторы. У эукариот большинство структурных генов состоит из кодирующих (экзоны) и некодирующих (интроны) участков.
Первичные траискрипты содержат как те, так и другие. Однако по окончании транскрипции интроны вырезаются, а экзоны сшиваются с образованием функциональной мРНК. В мРНК содержится в закодированном виде информация о последовательности аминокислот в молекуле соответствующего белка. Синтез белка называется трансляцией. Важную роль в нем играют молекулы тРНК и рРНК. В клетке присутствует более 50 разных тРНК. 48 ГЛАВА 3 Каждая из них строго специфически связывается своим 3 -концом с одной из 20 аминокислот. На 5 -конце тРНК находится последовательность из трех нуклеотндов (антикодон), обеспечивающая связывание тРНК с комплементарным участком из трех нуклеотидов в молекуле мРНК. Существуют две основные разновидности рРНК: малая и большая. Они объединяются соответственно с малой и большой субъединицами рибосомы — особой структуры, в которой и протекает синтез белка.
У прокариот молекулы рРНК имеют меньший размер, чем у эукариот. У прокариот трансляция начинается со связывания мРНК с малой рибосомной субъединицей. Затем происходит комплементарное спаривание первого колона мРНК с антикодоном инициаторной тРНК (ГМе>-тРНК), к образовавшемуся комплексу присоединяется большая рибосомная субьединица, и образуется комплекс инициации (инипиаторный комплекс), готовый к синтезу полипептидной цепи. У эукариот трансляция начинается с присоединения инициаторной тРНК, которая песет остаток метионина (Ме>-тРНКм"), к малой рибосомной субьединице; с этой же субъединицей связываешься своим 5'-концом мРНК.
Малая субъединица перемешается влоль мРНК до тех пор, пока не дойдет до первого А()О-колона. Этот кодон образует комплементарную пару с антикодоном )3АС инициаторной тРН К. Далее к этому комплексу присоединяется большая субьединица, и образуется рибосома, готовая к синтезу белка. Элонгация и терминация трансляции у прои эукариот во многом сходны. После образования инициаторного комплекса следующий кодов мРНК спаривается с антикодоном тРНК, несуц>ей соответствующую аминокислоту (обозначим ее АК2). Первая аминокислота в полипептидной пепи, метионин, отщепляется от тРНК и соединяется с АК2 с помощью пептидной связи. Свободная тРНКми покидает рибосому.
Рибосомный комплекс перемещается вдоль молекулы мРНК, и пептидил-тРНК, т. е. комплекс Мет-АК2-тРНК~к', занимает место, освобожденное отделившейся тРНК. Следуюгций кодон мРНК спаривается с соответствующим антикодоном тРНК, несущим аминокислоту АКЗ. АК2 опцепляется от своей тРНК и соединяется с АКЗ с помощью пептидной связи, образуя комплекс Мег-АК2-АКЗ-тРНКАкз. Освободившаяся от аминокислоты тРНК покидает рибосому.
Рибосомный комплекс опять перемещается вдоль молекулы мРНК, и Мет-АК2- АКЗ-тРНК"кз занимает вакантное место, занимаемое прежде предыдущей пептидил-тРНК. Эти события повторяются до тех пор, пока рибосома не дойдет до стоп-кодона. Антикодона, который был бы комплементарен стоп-кодону, нет ни у одной из тРНК. Однако стоп-колон распознается неким белковым фактором освобождения;после присоединения этого фактора к рибосоме связь между последней тРНК и синтезированным полипептидом гидролизуется, >.РНК, мРНК и полипептид высвобождаются, а рибосома диссоциирует на субьединицы.
Синтез мРН К и соответственно синтез белка должны строго регулироваться, поскольку у клетки недостаточно ресурсов ш>я одновременной транскрипции и трансляции всех структурных генов. И про-, и эукариоты постоянно синтезируют только те мРНК, которые необходимы для выполнения основных клеточных функций. Экспрессия остальных структурных генов осуществляется под строгим контролем регул>порных систем, запускающих транскрипцию только в том случае, когда возникает потребность в определенном белке (белках). У прокариот транскрипция инициируется связыванием РНК-полимеразы с последовательностял>и ТАТА и ТТСАС промоторной области структурного гена или оперона.
Включение или выключение некоторых оперонов осуществляется при участии эффектора, который изменяет конформацию белка-репрессора и препятствует блокированию транскипции ))ри уменьшении концентрации эффектора в клетке репрессор связывается с участком ДНК, примыкающим к сайту инициации транскрипции, и препятствует перемещению РНК-полимеразы вдоль молекулы ДНК, блокируя таким образом транскрипцию. В других оперонах с участком ДН К, соседствующим с сайтом инициации траскрипции, связывается белок-активатор, который увеличивает скорость транскрипции. Связывание эффектора с активатором может снижать скорость транскрипции. ДН К-белковые взаимодействия, ответственные за регуляцию транскрипции, ЛИТЕРАТУРА 4 — Яяя строго специфичны в отношении определенных структурных генов или оперонов. У эукариот РНК-полимераза Н, которая транскрибирует структурные гены, связывается с целым набором белков — факторов транскрипции, которые последовательно присоединяются к ТАТА-последовательности промоторной области.
За включение и выключение транскрипции отвечают дополнительные факторы транскрипции, которые связываются с соответствуюшими участкаяти ДН К. Вага!отта!т! В. 1994. ТЬе Ьая1ся оРЬаяз! 1гапяспртюп Ьу ВЫА ро1упзегаяе Н. Сей 77: 1-3. Коха!т М. 1991. апис!ига! 1еа1цгея 1п ец1татуот!с шКНАя тйат шобв!ате тйе тпй!айоп о? иапя1атюп. Х йю!.
Сйепь 266! !9867 — !9870. 1яи!!яЬ Н., 13. Ва!1!воге, А. Вег!т, ЯЛ. Х1рвтя!ту, Р. Ма!лат!а!га, Х. Ттагпе11. 1995. Мо!еси1аг Сей йто?оду. Згд ед. Бс!епт1бтс Атпепсап Воо!ся, 1пс., Хетт Ъ'от1с, 1Ч Л. Ыа!таввга Ъ'., К. Во, 1.А. 1яа1тяяоп. 1996. Епзегйшй ппт!етятапт!1п8 об!ганя!ат!оп тепшпайоп. Сей 87: 147 — 150, Бсйоевйетт С.З., В.Л. Аадегяоп. 1995. ТЬе пептоптеятпст1те я1!епсег Гас!от (!ЧКБГ): а сооггйпате гергеяяог оГ пш!11р!е пеигоп-ярес!11с йепея. Ъстепсе 267: 1360 — 1363. Та1е %.Р., С.М. Вюип. !992. Ттапя1айопа1 тептппайоп: "ягор" 1ог рготе! и яупбйеягя ог "рацяе" Рог ДНК, РНК и синтез белка 49 геяц1ат1оп о? йене ехргеяя1оп. йгбгйетилу 31: 2443-2450. Т!1ап К., Т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
