Фолдинг туралы түсінік. Нәруыз биосинтезі процесіндегі шаперондардың рөлі.

РНҚ сплайсингі.

Бірінші РНҚ транскриптат бөліктерге гетерогенді ядролы нуклеопротеинді бөлік қосылады, бұл процесс гя-РНП-бөлк деп аталынады.

Оларда РНҚ ұзындығы 5000 нуклеотидтерге дейін және ақуызды остьке оратылған. Гетерогенді РНП – бөліктері экзондар мен интрондарға қосылып, содан кейін жұптарымен байланысып агрегатты немесе сплайсосом түзіледі. Сплайсосом құрамына аз ядролы РНҚ кіреді. Қызметі интрондарды үзу. Интрондардың үзілуі жоғары дәлділікпен жүреді. РНҚ сплайсинг процессінде спецификалы лассо-тәрізді құрылым түзіледі. Олар интрондарды босатып экзондарды тігеді. Процессинг және сплайсинг РНҚ транскриптат: кэпирлі қайталану, инициация кодоны – метионин, экзондар, стоп-кодон және поли А соңынан тұрады. Мұндай м-РНҚ цитоплазмаға өтіп, белоктың синтез процесіне қолданылады.

Альтернативті сплайсинг. Реттелу механизмі зерттелінбеген. Альтернативті сплайсинг мәні, бір ғана бірінші транскриптаттан әртүрлі м-РНҚ экзондардың әртүрлі бір ізділігін тігу арқылы алуға болады.

Сплайсинг. «Сплайсинг» деп аталатын процестің барысында интрондар кесіліп алынып тасталады, ал экзондар бір-бірімен жалғасады. Бұл процесс ядрода жүреді, содан кейін жаңа құралған мРНҚ молекулалары трансляция жүретін цитоплазмаға шығады. Олардың шығуы арнайы ферменттердің қатысуымен жүреді, немесе кейбір кездерде интронның құрамында тізбектің белгілі бір нүктелерінде үзілуін катализдейтін ерекше нуклеотид тізбектерінің болуының арқасында олар өздігінше цитоплазмаға шыға алады. Бұл жерде РНҚ молекуласы катализатор ретінде рибонуклеотид тізбегінің үзіліуін іске асырады, яғни ферменттік қасиет көрсетеді. Осындай ферменттік қасиет көрсететін РНҚ-ларды «рибозимдер» деп атайды. Интрондардың кесіліп-алынып тасталуы және көрші экзондардың ұштарының бір-бірімен біртұтас тізбек болып жалғасуы эукариоттық мРНҚ-ның пісіп-жетілуінің маңызды кезеңі болып табылады.

1-интрон тобындағы сплайсинг механизмі. Бірінші кезеңде гуанозин, ГМФ, ГДФ немесе ГТФ нуклеофиль бола алады. Сплайсингке түскен интрон қалайда ыдырайды.

Сплайсинг ядродағы «сплайсомалар» деп аталатын ерекше структураларда жүреді және ол кіші ядролық нуклеопротеин (кяРНП) бөлшектерімен байланысқан пре-мРНҚ тұрады. Белоктармен байланысып кяРНП түзетін, U1 – U6 деп аталатын алты кяРНҚ болады. Интрондардың пре-мРНҚ-дан дұрыс кесіп-алынуын қамтамасыз ететін кяРНҚ молекулалары. Сплайсинг кяРНҚ-ның екі молекуласының интронның бас және аяқ жақтарындағы ұштарымен әрекеттесуінен басталады. Бұл жағдай екі және бір тізбекті бөлімдердің шекарасында әрекет жасайтын эндонуклеазаға дұрыс бағыт (ориентация) береді. пре-мРНҚ-ның бірінші үзілуі интронның 5’-ұшы аймағында жүреді. Бұл кезде интронның 5’-ұшы сол интронның орта бөлігіндегі нуклеотидтердің біреуімен байланысады – ол сақиналы (дәлірек айтқанда, лассо-тәріздес) құрылымның пайда болуына алып келеді. Cодан кейін пре-мРНҚ-ның екінші үзілуі іске асады және экзонның екі интронмен байланысы экзон-1 байланысымен орын алмасады.

Интрондардың екінші тобындағы сплайсинг процесі. Бұл жердегі интрон сплайсингі 1-ші топтікіне ұқсас, тек нуклеофильдің ұқсастығы болмайды, себебі – оның бір тармағы 2,5-фосфодиэфир байланысын береді. мРНҚ-ның алғашқы транскрипттарындағы сплайсинг механизмі төмендегідей. А – сплайсома комплексін түзу кезінде РНҚ-ның өзара жұп құра әрекеттесуі. Б – сплайсомалардың бірігуі.

Сонымен қатар процессинг кезінде жетіліп келе жатқан мРНҚ молекуласының 5’-ұшына 7-метилгуанозиин және 3’-ұшына поли(А)-фрагменті жалғасып, оның ұштары модификацияланады. Поли(А)-фрагмент шамамен 50 - 200 аденин-нуклеотидінің қалдықтарынан тұрады. Полиаденилдік «құйрық» пісіп-жетілген мРНҚ-ның рибосомаға тасымалдануын қамтамасыз етеді деп есептеледі. 5-ұштағы «кэп» (ағылшынша - «қалпақ») болып табылатын 7-метилгуанозин мРНҚ-ның ядродан цитоплазмаға тасымалдану кезінде оны ферменттік ыдыраудан сақтайды және оның рибосомамен байланысуына қатысады. Ерекше мән беретін нәрсе – 7-метилгуанозин мРНҚ-ның 5’-ұшына трифосфаттық байланыс арқылы өзгеше жолмен байланысады.

«Қалпақ» жалғаудың химиялық мәні төмендегідей. 7-метилгуанозин қалдығы трифосфат арқылы транскрипттің 5’-ұшына жалғанады, мРНҚ-ның 5’-ұшындағы бірінші және екінші нуклеотидтердің 2’-ОН топтарын метилдейді. Алғашқы транскрипттің 3’-ұшын полиаденилдеу процесі бірнеше кезеңнен тұрады және эндонуклеаза және полиаденилатполимераза ферменттері қатысады. Эндонуклеаза мРНҚ-ны сигналдық 5‘-ААУААА-3’ қатары бар жерінде үзеді. Сол үзілген жерден бастап полиаденилатполимераза поли-А тізбегін (20-250 аденин қалдығы) синтездейді. 5’-қалпақ рибосоманың белгілі бір белогымен байланысып, мРНҚ-ның рибосомада белок синтезінің инициациясына қатысады деген болжам бар.

Рибосомалық РНҚ эукариоттарда да, прокариоттарда да бір полинуклеотид тізбегінің құрамында болашақ РНҚ молекулалары болатын ұзын бастапқы-молекулалардан пайда болады. Мысалы, прокариоттардағы 16S- және 23S рРНҚ-лар ұзын 30S-, молекулалық массасы 2 х 10⁶ болатын бастапқы-молекуладан туындайды. Бұл бастапқы молекула арнайы негіздер бойынша метилденеді және бөлініп 17S- және 25S-аралық РНҚ-ларды береді, одан ары процессинг кезінде олардағы қалдықтар нуклеаза арқылы бөлініп тасталынып, прокариоттарға тән 16S- және 23S-рРНҚ молекулалары пайда болады (сурет 4.7.). 5S-pPHҚ бастапқы 30S-молекуланың 3’-ұшындағы бөлігінен өз алдына бөлек пайда болады.

Эукариоттардың рибосомалық РНҚ-лары алдымен құрамында 18S-, 28S- және 5,8S РНҚ болатын бастапқы 45S РНҚ-дан пайда болады (сурет 4.8.). 45S РНҚ-ның процессингі ядрошықта өтеді. Алғаш 45S РНҚ-ның 14000 нуклеотидтерінің 100-ден аса саны метилденеді. Негізінен рибоза қалдықтарының 2’-гидроксил топтары модификацияланады. 4.8-ші суретте көрсетілгендей, метилденгеннен кейін 45S РНҚ-ның ферменттермен бірқатар бөлшектенуі, ақырында эукариоттардың рибосомасына тән 18S-, 28S- және 5,8S рРНҚ молекулаларының пайда болуына алып келеді. Эукариоттардың 5S рРНҚ-сы бөлек синтезделеді.

Кейде бірнеше транспорттық рРНҚ-лар біртұтас бастапқы молекула түрінде пайда болады. Барлық жағдайларда болашақта пісіп-жетілетін молекулалардың арасында ақырғы құрылымдардың ешқайсысының құрамына кірмейтін фрагменттер болады. Сондықтан процессингтің бірінші кезеңінде бастапқы-молекула құрамында ақырғы РНҚ молекулаларының тек біреуі болатын фрагменттерге кесілуі қажет.

Кейбір тРНҚ-лардың гендерінің құрамында тікелей антикодондық иыққа сәйкес келетін бөлімнің алдында орналасқан, ұзындығы 10-40 нуклеотид болатын жалғыз интрон болады. Сондықтан көптеген тРНҚ молекулаларының алғашқы транскрипттерінің процессингі интрондарды бөліп тастау кезеңі және кодонды танитын аймақтағы дәл сплайсингті қамтуы керек. Бұл кезеңнің тРНҚ-ның белок синтезі кезінде адапторлық молекулалар қызметіне ие болуында шешуші мәні бар.

Нуклеотидтердің алкилденуі және олардың 3’-ұшына оларға тән ЦЦА-триплетінің жалғануы тРНҚ молекулаларының ары қарай модификациялануы болып табылады. тРНҚ-ның бастапқы-молекулаларының метилденуі ядрода, ал бөлшектенуі және ЦЦА-триплетінің жалғануы цитоплазмада жүреді.