Структура и Функции молекул рнк. Биосинтез молекул рнк: основные этапы и их участники. Роль посттранскрипционного процессинга в формировании функционально активных молекул рнк.

Структура РНК.

Первичная структура РНК пердставляет собой линейную последовательность рибонуклеозидмонофосфатов (НМФ), соединенных друг с другом 3',5’ фосфодиэфирными связями.

Главные нуклеотиды: АМФ, ГМФ, ЦМФ, УМФ

Вторичная структура РНК формируются за счет спаривания участков последовательностей нуклеотидов, которые содержат комплементарные азотистые основания. Представлена шпильками и петлями, за счет водородных связей. Участки цепи РНК в таких спиральных структурах антипаралелльны, но всегда полностью комплементарны.

Третичная структура РНК представляет собой укладки молекулы РНК в пространстве за счет как взаимодействия линейных спирализованных элементов ее друг с другом, так и (для рада РНК) взаимодействие молекул РНК с белками.

Виды и функции РНК

мРНК – результат транскрипции генов, кодирующих белки.. перенос ген. информации из ядра в цитозоль на рибосомы.

рРНК – участие в структурной организации рибосом, катализ образования пептидных связей во время трансляций.

т РНК – перенос а/к в рибосому, адапторная функция, связывание амин-т в цитозоле, синтез полипептидных цепей белков на рибосомах.

Малые ядерные РНК (мяРНК) – участие в сплайсинге пре-мРНК.

Малые ядрышковык РНК – участие в «созревании» рРНК.

РНК в стоставе теломеров – участие в удлинении теломер.

Малые интерферирующие РНК – регуляция экспрессии генов (сайленсинг генов в результате РНК-интерференции)

микро РНК – различные виды регуляции экспрессии генов.

Биосинтез РНК.

Транскрипция – первая стадия реализации генетической информации в клетке. В ходе процесса образуются молекулы мРНК, служащие метрицей для синтеза белков, а также транспортные, рибосомальные и другие виды молекул РНК, выполняющие структурные, адапторные и каталические функции.

Стадии транскрипции.

В процессе транскрипции различают 3 стадии: инициацию, элонгацию и терминацию.

ü В ходе инициации специальные белки — факторы транскрипции, связавшись с нуклеотидными блоками промотора, обеспечивают связывание РНК-полимеразы. РНК-полимераза раскручивает двойную спираль ДНК.  РНК-полимераза с помощью рибонуклеозидтрифосфата соедин. комплементарно дезоксирибонуклеотидный остаток стартовой точки и дезоксирибонуклеотидный остаток кодирующей цепи ДНК за счет фосфодиэфирной связи.

ü Далее идет удлинение синтезируемой молекулы РНК или элонгация. РНК-полимераза отбирает из окружающей среды очередной рибонуклеозидтрифосфат с комплементарным азотистым основанием дезоксирибонуклеотидному остатку матричной цепи ДНК, присоединяет его к синтезируемой цепи РНК и продвигается по ДНК на одну пару дезоксирибонуклеотидов. Затем цикл повторяется.

ü Окончание процесса синтеза РНК, т.е. терминация, происходит за пределами кодирующей области гена.

Процессинг РНК

Процессинг мРНК включает:

Ø кэпирование первичного транскрипта;

Ø сплайсинг - удаление последовательностей, эквивалентных интронам с последующим соединением участков РНК, эквивалентным экзонам;

Ø формирование 5'-конца молекулы, включающее в себя удаление лишней последовательности нуклеотидов и присоединение полиаденилатного блока;

Ø  превращение части главных нуклеотидов в минорные.

 

 

Биосинтез белка. Основные этапы: синтез аминоацил-тРНК, синтез полипептидной цепи на рибосоме, посттрансляционный процессинг белковых молекул. Роль шаперонов в формировании нативной конформации.

Биосинтез белка — сложный многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислот, происходящий на рибосомах с участием молекул мРНК и тРНК.

Биосинтез

Ø Подготовка пластического материала для сборки полипептидных цепей на рибосомах — процесс рекогниции (узнавания).

Ø Сборка полипептидных цепей на рибосомах в соответствии с информацией, поставляемой на рибосомы мРНК — процесс трансляции.

Ø Преобразование синтезированных на рибосомах полипептидных цепей в функционально полноценные белковые молекулы — посттрансляционный процессинг.

Синтез аминоацил-трнк

Сначала в активном центре синтетазы связываются соответствующая аминокислота и АТФ. Из трёх фосфатных групп АТФ две отщепляются, образуя молекулу пирофосфата (PPi), а на их место становится аминокислота. Образованное соединение (аминоацил-аденилат) состоит из ковалентно связанных высокоэнергетической связью аминокислотного остатка и АМФ. Энергии, содержащейся в этой связи, хватает на все дальнейшие этапы, необходимые для того, чтобы аминокислотный остаток занял своё место в полипептидной цепи (то есть в белке). Аминоацил-аденилаты нестабильны и легко гидролизуются, если диссоциируют из активного центра синтетазы. Когда аминоацил-аденилат сформирован, с активным центром синтетазы связывается 3'-конец тРНК, антикодон которой соответствует активируемой этой синтетазой аминокислоте. Происходит перенос аминокислотного остатка с аминоацил-аденилата на 2'- либо 3'-ОН группу рибозы, входящей в состав последнего на 3'-конце аденина тРНК. Таким образом синтезируется аминоацил-тРНК, то есть тРНК несущая ковалентно присоединённый аминокислотный остаток. От аминоацил-аденилата при этом остаётся только АМФ. И аминоацил-тРНК, и АМФ освобождаются активным центром.