Стр. 124 - А.Я.Николаев - Биологическая химия (2004)

Упрощенная HTML-версия

Глава 4. Биосинтез нуклеиновых кислот и белков (матричные биосинтезы)
129
клетке фермент катализирует фосфоролиз (не гидролиз) 3',5'-фосфодиэфирных
связей в молекуле РНК, причем продуктами реакции являются нуклеозиддифос-
фаты:
РНК
+ (k + l +m + n)
H3PO4 -
&АДФ
+
/УДФ
+
т Г Д Ф
+
иЦДФ
Реакция обратима: при проведении
in vitro
в условиях избытка нуклеозидди-
фосфатов идет в направлении синтеза РНК. При этом не требуется никакой мат­
рицы. В результате последовательность присоединения очередных нуклеотидных
остатков к растущей цепи РНК определяется случайностью, и среди синтезиро­
вавшихся молекул РНК вряд ли можно найти хотя бы две, идентичные по структу­
ре, в то время как при матричном синтезе все молекулы РНК, синтезируемые на
одной и той же матрице, комплементарны этой матрице и идентичны друг другу.
В этом состоит принципиальное отличие матричных синтезов от безматричных.
Созревание мРНК
Первичные транскрипты, образуемые РНК-полимеразами, еще не являются фун­
кционально активными молекулами и нуждаются в посттранскрипционной дост­
ройке. Созревание пре-мРНК включает три процесса: образование колпачка на
rV-
конце, образование полиА-последовательности на З'-конце и удаление интронов
(сплайсинг). Все эти процессы происходят в ядре.
Модификация начинается на стадии элонгации с образования «колпачка»
(кэпа). Когда цепь РНК достигает 30-40 нуклеотидов, к ее э'-концу присоединяет­
ся ГТФ своим 5'-концом. Образуется 5',5'-фосфодиэфирная связь. Затем гуанин в
составе ГТФ метилируется. «Колпачок» представляет собой 7-метилгуанозиптри-
фосфат в составе мРНК, присоединенный «не тем концом», т. е. не 3', а 5'-концом
к э'-концу следующего нуклеотида (X) через три остатка фосфорной кислоты (р):
7-метил-С (5 ') ррр (5 ') X—...
«Колпачок» участвует в инициации трансляции мРНК.
На З'-конце у большей части молекул пре-мРНК образуются полиадениловые
последовательности длиной 100-200 нуклеотидных остатков при участии специ­
ального фермента полиА-полимеразы. Возможно, что полиА-последовательности
защищают мРНК от гидролиза клеточными РНКазами.
Сплайсинг — сложный процесс, связанный с тем, что в генах эукариот есть
участки ДНК, интроны, не несущие структурной информации, т. е. информации
о последовательности аминокислот, и вклинивающиеся в разных местах в гены,
кодирующие белки. Ген, таким образом, оказывается разбитым на ряд кусков. При
транскрипции получается РНК (первичный транскрипт), включающая участки,
комплементарные как структурным частям, так и интронам (рис. 4.11). Длина та­
кой РНК может быть в несколько раз больше, чем длина зрелой мРНК. В ходе со­
зревания интроны удаляются, а экзоны соединяются. Это происходит при учас­
тии малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП, или сплайсосомы), которые
содержат малую ядерную РНК (мяРНК) и олигомерный белок. Сплайсосомы име­
ют центр связывания, узнающий специфические последовательности нуклеоти­
дов интрона, гидролизуют 3',5'-фосфодиэфирные связи на границах между интро-
ном и двумя экзонами и соединяют экзоны друг с другом (рис. 4.12).