Особенности синтеза всех видов РНК: их специфика и основные механизмы

Особенности синтеза всех видов РНК

Основные механизмы синтеза РНК

Есть определение РНК как одной из трех макромолекул, которые содержатся в клетках живых организмов и имеют большое значение в прочтении, регуляции и кодировании генов.

Тип РНК определяет состав нуклеотидов. Базовый сахар, необходимый для формирования молекулы РНК — рибоза. Также сюда входят разные азотистые основания:

• аденин;
• цитозин;
• гуанин;
• урацил.

По своему химическому строению урацил похож на тимин: азотистое основание ДНК. Состав молекулы РНК на стадии зрелости претерпевает модификацию: входящие в ее состав разновидности азотистых оснований заметно больше увеличиваются. У рибозы имеется дополнительная гидроксильная группа, благодаря которой РНК довольно быстро вступает в химические реакции.

Если говорить об одноцепочных РНК, то они отличаются довольно разнообразными пространственными структурами. Это дает им возможность участвовать в базовых элементах процесса обмена веществ. Однако функции РНК в клетке ограничиваются исключительно процессом транскрипции. Малые ядерные РНК участвуют в сплайсинге матричных РНК эукариот, а также прочих не менее важных процессах жизнедеятельности клетки.

Функции РНК в современных клетках — это не только трансляция. К примеру, малые ядерные РНК участвуют в сплайсинге эукариотических матричных РНК и других процессах.

Молекулы РНК находятся в составе некоторых ферментов — например, теломеразы. Кроме этого, у отдельных РНК имеется собственная ферментативная активность. Она заключается в том, чтобы вносить разрывы в другие молекулы РНК или, наоборот, склеивать два фрагмента РНК. Эти РНК получили название рибозимов.

Основная функция РНК в клетках живых организмов — реализовать наследственную информацию. За счет различных типов РНК генетический код может быть считан, то есть, транскрибирован, с ДНК. Потом на его основе происходит синтез полипептидов и начинается процесс трансляции. Это значит, что РНК способствует реализации наследственной информации. При более подробном рассмотрении функций РНК видно, что ряд молекул РНК способны выполнять каталитическую, структурную и прочие функции.

Многими учеными отмечается гипотеза, получившая название гипотезы РНК-мира. Суть ее в том, что именно РНК-молекулы были в живой природе первоначальными носителями генетической информации. Они отвечали за катализацию всех видов реакций. Эту гипотезу подтверждают некоторые факты, что говорит о возможных направлениях эволюции молекул РНК. Подтверждает гипотезу и то, что РНК может использоваться вирусами в качестве хранения и передачи наследственной информации.

Специфика всех видов РНК

Можно выделить 3 основных типа РНК:

1. и-РНК или матричная молекула.
2. Р-РНК или рибосомальная молекула.
3. т-РНК или транспортная молекула.

Синтез почти всех видов РНК происходит на ДНК в процессе транскрипции. При этом, зачастую транскрипцию представляют как систему синтеза информационной РНК. Это объясняется тем, что последовательность нуклеотидов и-РНК позже определить последовательность аминокислот синтезируемого в ходе трансляции белка.

В ходе транскрипции ДНК расплетается, при помощи целого комплекса ферментов белков на ней синтезируется РНК — по принципу комплементарности. На деле же на молекуле ДНК осуществляется синтез не истинной и-РНК, а ее предшественника: пре-и-РНК. Для этого предшественника характерно наличие участков последовательности нуклеотидов, которые не кодируют белок — интронов. Остальные участки и-РНК получили название экзонов. Когда пре-и-РНК созревает и становится полноценной молекулой, она оказывается вне ядра: происходит формирование матрицы для синтеза полипептида. На эту матрицу насаживаются рибосомы: каждая рибосомой синтезируется уникальная копия белковой молекулы. После того как молекула информационной РНК утрачивает свою нужность, она разрушается клеткой.

В процессе матричного синтеза происходят такие процессы, как:

• образование первичного транскрипта или предшественника РНК, в котором будет полная информация о молекуле ДНК;
• процессминг или укорачивание первичного транскрипта посредством вырезания интронов;
• сплайсинг или сшивание неинформативных участков ДНК и образование зрелой и-РНК.

Сам процесс транскрипции состоит из 4 этапов:

1. Связывание РНК-полимеразы с промотором.
2. Инициация или начало синтеза.
3. Элонгация или рост цепи информационной рибонуклеиновой кислоты.
4. Терминация или завершение синтеза и-РНК.

Ее функция заключается в присоединении соответствующей аминокислоты к собственному кодону. После происходит соединение с рибосомой и передача аминокислоты. Если говорить в общем, то задача транспортной РНК — переносить аминокислоты к месту синтеза белка. Существует примерно 20 разновидностей транспортной РНК.

Рибосомальная РНК характеризуется широкое распространение в клетке — она занимает около 80% от всех видов РНК, которые в ней находятся. Рибосомальные РНК способны вступать в комплекс с белковыми молекулами и отвечать за структурную и каталитическую функции. В состав рибосомы могут входить различные РНК молекулы, отличающиеся друг от друга. Эти различия могут быть в длине цепи, вторичной и третичной структуре, особенностях выполняемых функций.

Общая функция для всех видов, представленных в клетке, лежит в обеспечении процесса трансляции. Молекулы р-РНК считывают информацию с и-РНК и ускоряют процесс образования пептидной связи между аминокислотами.

Как видно, любой вид и-РНК синтезируется на ДНК матрице. Такой процесс обуславливает не только работа ферментов, но и присутствием в клетке определенных веществ. РНК — помощник в хранении, передаче и реализации наследственной информации.