Определение и особенности транскрипции РНК

Определение и особенности транскрипции РНК

Суть процесса транскрипции

Есть и другое определение транскрипции: как первого этапа реализации генетической информации в клетке. В процессе транскрипции происходит формирование молекул м-РНК, на которых протекает процесс биосинтеза белка. Благодаря этому процессу формируются транспортная, рибосомальная и РНК другого типа. Для всех типов РНК характерно выполнение структурных, адаптивных и каталитических функций (ускорения каталитических реакций).

Суть процесса транскрипции заключается в том, что осуществляется перенос генетической информации с ДНК на РНК. Транскрипция, наряду с трансляцией, принадлежит к матричным биосинтезам.

Под матричным биосинтезом понимают синтез биополимеров (как белков и нуклеиновых кислот) на матрице — нуклеиновой кислоте ДНК или РНК. Процессы матричного биосинтеза — это процессы пластического обмена (клеткой расходуется энергия АТФ).

То есть, матричный синтез — это процесс создания копии исходной генетической информации на инновационном генетическом языке. Благодаря этому запускается процесс так называемой генетической адаптации организма, а клетки обеспечиваются строительным материалом и энергетическим резервом (включая другими органические вещества, такие как жиры и углеводы).

Основные этапы транскрипции

Молекула ДНК — это полимер, состоящий из двух цепей, которые соединены друг с другом по принципу комплементарности. РНК включает только одну цепочку, в результате чего при начале процесса синтеза РНК матрицей для него будет только одна цепочка ДНК. Такая цепочка стала называться смысловой.

Но есть и исключения из правил:

• митохондриальная ДНК. Это объясняется тем, что в ней обе цепочки включают различные гены и называются смысловыми);
• ядерная ДНК. В этом случае отдельные гены размещаются не на смысловой цепи, а за ее пределами.

В ходе транскрипции молекулы РНК синтезируются по направлению от 5’ к 3’ концу, что естественно для всех нуклеиновых кислот. Если взять цепь ДНК, то здесь синтез протекает в противоположном направлении.

Особенность процесса транскрипции у эукариот заключается в том, что гены транскрибируются по отдельности. Единственное исключение — митохондриальная ДНК, транскрипция которой осуществляется на общий мультигенный транскрипт (после он быстро разрезается).

Прокариоты же отличаются процессом образования генетических групп, которые формируют один оперон. По этой причине эти гены попадают в процесс транскрипции вместе.

Транскрипторный участок ДНК представляет участок молекулы ДНК, состоящий из промотора, участка транскрипции и терминатора.

Транскрипция включает 3 стадии:

1. Инициацию, которая начинает процесс синтеза РНК.
2. Элонгацию, которая способствует более точному процессу образования РНК.
3. Терминацию, которая отвечает за формирование РНК.

Инициация позволяет начать процесс синтеза молекулы РНК. Это обусловлено тем, что она включает присоединение к промотору комплекса различных ферментов. Поэтому инициация — это начальный пункт процесса транскрипции.

В ходе инициации для эукариот первостепенную роль играют особые участки ДНК. Энхансеры усиливают процесс, а сайленсеры его подавляют. Также на процесс транскрипции оказывают влияние многогранные белковые факторы, для которых характерна высокая степень разнообразия.

Для прокариот свойственен только один тип РНК полимеразы (для сравнения, у эукариот таких участков 3).

РНК полимераза −1 используется для синтеза всех видов рибосомальной РНК. РНК полимераза −2 дает возможность осуществиться синтезу пре- и и-РНК. Еще один, 3-й тип РНК полимеразы, отвечает за синтез транспортной и малой ядерной РНК.

У РНК полимеразы есть способность к распознаванию определенной последовательности нуклеотидов и прикреплению к ним. Эта последовательность — короткая и универсальная для всех типов живых организмов. По этой причине РНК полимераза также называется универсальным ферментом синтеза белка.

РНК полимераза прикрепляется к промотору, но вначале происходит раскручивание двойной спирали ДНК и разрыв нуклеотидных связей между его нуклеотидами. В течение одного этапа происходит расплетение 18 пар нуклеотидов.

Для стадии элонгации характерно протекание внутри нее последовательного присоединения по принципу комплементарности различных свободных нуклеотидов к освобожденному участку ДНК.

В результате синтеза РНК происходит связывание друг с другом по принципу комплементарности примерно 12-ти нуклеотидов. При движении РНК полимеразы впереди нее происходит расхождение цепочек ДНК. Сзади они сшиваются с помощью ферментов. Как видно, происходит постоянный рост цепи ДНК, которая выдвигается из РНК полимеразного комплекса.

Чтобы процесс транскрипции не закончился преждевременно, есть элонгирующие факторы. Их довольно много, и все они обеспечивают процесс терминации (обуславливают его).

Терминация процесса транскрипции осуществляется в участке-терминаторе: он распознается РНК-полимеразой при помощи специальных белковых факторов терминации. Происходит присоединение К 3-синтезированной молекуле РНК адениновых нуклеотидов — они предотвращают ее ферментативный распад.

Ранее на 5’ конце находится кэп.

Сырая РНК подвергается системе процессинга и подвергается различным модификационным изменениям. Благодаря этому она приобретает высокую функциональную активность. Для каждого типа РНК эукариот свойственнны собственные модификации. К процессингу нередко относят формирование кэпа и поли-А.

Как видно, транскрипция — основной этап создания белков, который выступает основным строительным материалом всех клеток организма. Возможность адаптации организма к новым условиям, которые постоянно меняются и влияют на клетку, напрямую зависит от правильности протекания процесса транскрипции.