Տառադարձում- ՌՆԹ-ի սինթեզի գործընթացը, օգտագործելով ԴՆԹ-ն որպես ձևանմուշ, որը տեղի է ունենում բոլոր կենդանի բջիջներում: Այլ կերպ ասած, դա գենետիկ տեղեկատվության փոխանցումն է ԴՆԹ-ից ՌՆԹ:
Գենի տրանսկրիպցիայի ընթացքում տեղի է ունենում ՌՆԹ մոլեկուլների կենսասինթեզ, որը լրացնում է կաղապարային ԴՆԹ շղթաներից մեկին, որն ուղեկցվում է չորս ռիբոնուկլեոզիդ եռաֆոսֆատների (ATP, GTP, CTP և UTP) պոլիմերացումով՝ 3"–5" ֆոսֆոդիստերային կապերի ձևավորմամբ և անօրգանական պիրոֆոսֆատի արտազատում.
Տրանսկրիպցիան կատալիզացվում է ֆերմենտի միջոցով ԴՆԹ-կախյալ ՌՆԹ պոլիմերազ. ՌՆԹ-ի սինթեզի գործընթացն ընթանում է 5"-ից մինչև 3" ծայր ուղղությամբ, այսինքն՝ ԴՆԹ-ի կաղապարի շղթայի երկայնքով ՌՆԹ պոլիմերազը շարժվում է 3"->5" ուղղությամբ:
ՌՆԹ պոլիմերազները կարող են բաղկացած լինել մեկ կամ ավելի ենթամիավորներից: Միտոքոնդրիումներում և որոշ բակտերիոֆագներում, օրինակ՝ SP6, T7, փոքր քանակությամբ գեներով պարզ գենոմներում, որտեղ չկա բարդ կարգավորում, ՌՆԹ պոլիմերազը բաղկացած է մեկ ենթամիավորից: Բակտերիաների և էուկարիոտների համար, որոնք ունեն մեծ թվով գեներ և բարդ կարգավորող համակարգեր, ՌՆԹ պոլիմերազները կազմված են մի քանի ենթամիավորներից։ Ցույց է տրվել, որ մեկ ենթամիավորից բաղկացած ֆագի ՌՆԹ պոլիմերազները կարող են փոխազդել բակտերիալ սպիտակուցների հետ, որոնք փոխում են դրանց հատկությունները [Պատրուշեւ, 2000]:
Պրոկարիոտներում ՌՆԹ-ի բոլոր տեսակների սինթեզն իրականացվում է նույն ֆերմենտի միջոցով։
Էուկարիոտներն ունեն 3 միջուկային ՌՆԹ պոլիմերազներ, միտոքոնդրիալ ՌՆԹ պոլիմերազներ և քլորոպլաստների ՌՆԹ պոլիմերազներ։
Ռիբոնուկլեոզիդ տրիֆոսֆատները (ակտիվացված նուկլեոտիդներ) ծառայում են որպես ՌՆԹ պոլիմերազների սուբստրատներ։ Ամբողջ տրանսկրիպցիոն գործընթացն իրականացվում է ակտիվացված նուկլեոտիդների բարձր էներգիայի կապերի էներգիայի շնորհիվ։

ՌՆԹ-ի առաջին նուկլեոտիդը միշտ պուրին է՝ տրիֆոսֆատի տեսքով:
Տառադարձման գործոններ- սպիտակուցներ, որոնք փոխազդում են միմյանց հետ, ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի պոլիմերազի կարգավորող շրջանները՝ ձևավորելով տրանսկրիպցիոն համալիր և կարգավորում տրանսկրիպցիան։ Տրանսկրիպցիոն գործոնների և գենային կարգավորող հաջորդականությունների շնորհիվ հնարավոր է դառնում հատուկ ՌՆԹ սինթեզ։
Տառադարձման սկզբունքները
կոմպլեմենտարություն - mRNA-ն լրացնում է ԴՆԹ-ի կաղապարի շարանը և նման է ԴՆԹ-ի կոդավորման շղթային
հակազուգահեռականություն
միաբևեռություն
առանց այբբենարանի - ՌՆԹ պոլիմերազը չի պահանջում այբբենարան
ասիմետրիա
Տառադարձման փուլերը

1. խթանողի ճանաչում և կապելը- ՌՆԹ պոլիմերազը կապվում է 3' պրոմոտորի TATA տուփին հիմնական տրանսկրիպցիոն գործոնների օգնությամբ, լրացուցիչ գործոնները արգելակում կամ խթանում են կցումը
2. նախաձեռնություն- Pu-ի և առաջին նուկլեոտիդի միջև առաջին ֆոսֆոդիստերային կապի ձևավորում: Երկրորդ ԴՆԹ-ի նուկլեոտիդին լրացնող նուկլեոտիդը ավելացվում է պուրին եռաֆոսֆատին՝ նուկլեոզիդ տրիֆոսֆատից պիրոֆոսֆատի պառակտմամբ՝ ձևավորելով դիեստերային կապ։
3. երկարացում(3'→5') - mRNA հոմոլոգ ոչ կաղապարային (կոդավորող, իմաստային) ԴՆԹ-ին, սինթեզված ԴՆԹ-ի ձևանմուշի վրա; ԴՆԹ-ի երկու շղթաներից որն է լինելու ձևանմուշը, որոշվում է պրոմոութերի ուղղությամբ
4. դադարեցում

Տառադարձման գործարաններ

Կան մի շարք փորձարարական տվյալներ, որոնք ցույց են տալիս, որ տրանսկրիպցիան տեղի է ունենում այսպես կոչված տրանսկրիպցիոն գործարաններում. հսկայական, ըստ որոշ գնահատականների, մինչև 10 ՄԴա կոմպլեքսներ, որոնք պարունակում են մոտ 8 ՌՆԹ պոլիմերազ II և բաղադրիչներ հետագա մշակման և միացման համար, ինչպես նաև ապացուցման համար: նոր սինթեզված արտագրության ընթերցում. Բջջային միջուկում մշտական ​​փոխանակում է լուծվող և ակտիվացված ՌՆԹ պոլիմերազի լողավազանների միջև: Ակտիվ ՌՆԹ պոլիմերազը ներգրավված է նման բարդույթում, որն իր հերթին քրոմատինի խտացում կազմակերպող կառուցվածքային միավոր է։ Վերջին տվյալները. ցույց են տալիս, որ տրանսկրիպցիոն գործարանները գոյություն ունեն տրանսկրիպցիայի բացակայության դեպքում, դրանք ամրագրված են խցում (դեռ պարզ չէ՝ փոխազդում են բջջային մատրիցայի հետ, թե ոչ) և ներկայացնում են անկախ միջուկային ենթաբաժին: Տրանսկրիպցիոն գործարանի սպիտակուցային ֆունկցիոնալ համալիրը մեկուսացնելու փորձերը դեռ հաջողության չեն հանգեցրել նրա հսկայական չափերի և ցածր լուծելիության պատճառով:

Կենսաբանության մեջ տրանսկրիպցիայի և թարգմանության գործընթացները դիտարկվում են սպիտակուցների կենսասինթեզի շրջանակներում։ Չնայած տրանսկրիպցիայի գործընթացում սպիտակուցի սինթեզ չի լինում: Բայց առանց դրա, թարգմանությունը (այսինքն, ուղղակի սպիտակուցի սինթեզը) անհնար է: Տառադարձումը նախորդում է թարգմանությանը:

Բջիջներում տեղի ունեցող տրանսկրիպցիան և թարգմանությունը համահունչ են մոլեկուլային կենսաբանության, այսպես կոչված, դոգմային (առաջարկել է Ֆ. Քրիքը 20-րդ դարի կեսերին). բջիջներում տեղեկատվության հոսքը գնում է նուկլեինաթթուների (ԴՆԹ և ՌՆԹ) ուղղությամբ։ ) սպիտակուցներին, բայց ոչ երբեք հակառակը (այսինքն՝ սպիտակուցներից մինչև նուկլեինաթթուներ)։ Սա նշանակում է, որ նուկլեինաթթուն կարող է ծառայել որպես սպիտակուցի սինթեզի տեղեկատվական մատրիցա, սակայն սպիտակուցը չի կարող որպես այդպիսին գործել նուկլեինաթթվի սինթեզի համար։

Տառադարձում

Տրանսկրիպցիան ՌՆԹ մոլեկուլի սինթեզն է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի վրա։ Այսինքն՝ ԴՆԹ-ն ծառայում է որպես ՌՆԹ սինթեզի ձևանմուշ։

Տրանսկրիպցիան կատալիզացվում է մի շարք ֆերմենտների միջոցով, որոնցից ամենակարևորը ՌՆԹ պոլիմերազն է։ Պետք է հիշել, որ ֆերմենտները հիմնականում սպիտակուցներ են (սա վերաբերում է նաև ՌՆԹ պոլիմերազին)։

ՌՆԹ պոլիմերազը շարժվում է ԴՆԹ-ի կրկնակի շղթայի երկայնքով, առանձնացնում շղթաները և դրանցից մեկի վրա, փոխլրացման սկզբունքի համաձայն, միջուկում լողացող նուկլեոտիդներից կառուցում է ՌՆԹ մոլեկուլ։ Այսպիսով, ՌՆԹ-ն ըստ էության նույնական է ԴՆԹ-ի մեկ այլ շղթայի մի հատվածի հետ (որի վրա սինթեզ տեղի չի ունենում), քանի որ ԴՆԹ-ի մոլեկուլի շղթաները նույնպես փոխլրացնող են միմյանց։ Միայն ՌՆԹ-ում թիմինը փոխարինվում է ուրացիլով։

Նուկլեինաթթուների սինթեզը տեղի է ունենում մոլեկուլների 5 դյույմ ծայրից մինչև նրանց 3» ծայրը ուղղությամբ։ Այս դեպքում փոխլրացնող շղթաները միշտ հակազուգահեռ են (ուղղված տարբեր ուղղություններով)։ Ուստի ՌՆԹ-ն ինքնին սինթեզվում է 5"→3" ուղղությամբ, սակայն ԴՆԹ շղթայի երկայնքով այն շարժվում է իր 3"→5" ուղղությամբ։

ԴՆԹ-ի այն հատվածը, որտեղ կատարվում է տրանսկրիպցիան (տրանսկրիպտոն, օպերոն) բաղկացած է երեք մասից՝ պրոմոտոր, գեն (մՌՆԹ-ի դեպքում, ընդհանուր առմամբ, տրանսկրիպացված մաս) և տերմինատոր։

Տրանսկրիպցիան սկսելու (սկսելու) համար անհրաժեշտ են տարբեր սպիտակուցային գործոններ, որոնք կցվում են պրոմոուտերին, որից հետո ՌՆԹ պոլիմերազը կարող է կցվել ԴՆԹ-ին։

Տրանսկրիպցիայի դադարեցումը (վերջը) տեղի է ունենում այն ​​բանից հետո, երբ ՌՆԹ պոլիմերազը հանդիպում է կանգառային կոդոններից մեկին:

Էուկարիոտիկ բջիջներում տրանսկրիպցիան տեղի է ունենում միջուկում: Սինթեզից հետո ՌՆԹ-ի մոլեկուլներն այստեղ հասունանում են (դրանցից կտրվում են անհարկի հատվածներ, մոլեկուլները ստանում են համապատասխան երկրորդական և երրորդական կառուցվածք)։ Այնուհետև ՌՆԹ-ի տարբեր տեսակներ մտնում են ցիտոպլազմա, որտեղ նրանք մասնակցում են տրանսկրիպցիայի հաջորդ գործընթացին՝ թարգմանությանը:

Հեռարձակում

Թարգմանությունը պոլիպեպտիդային (սպիտակուց) շղթայի սինթեզն է տեղեկատվական (նաև հայտնի է որպես մատրիցային) ՌՆԹ մոլեկուլի վրա։ Մեկ այլ կերպ, թարգմանությունը կարելի է նկարագրել որպես նուկլեոտիդների (կոդոնների եռյակներ) օգտագործմամբ կոդավորված տեղեկատվության թարգմանությունը տեղեկատվության, որը ներկայացված է որպես ամինաթթուների հաջորդականություն: Այս գործընթացը տեղի է ունենում ռիբոսոմների (որոնք ներառում են ռիբոսոմային ՌՆԹ) և տրանսֆերային ՌՆԹ-ի մասնակցությամբ։ Այսպիսով, ՌՆԹ-ի բոլոր երեք հիմնական տեսակները մասնակցում են ուղղակի սպիտակուցի սինթեզին։

Թարգմանության ժամանակ ռիբոսոմները կցվում են mRNA շղթայի սկզբին, այնուհետև շարժվում են դրա երկայնքով դեպի վերջ։ Այս դեպքում տեղի է ունենում սպիտակուցի սինթեզ։

Ռիբոսոմի ներսում կան երկու «բծեր», որտեղ կարող են տեղավորվել երկու tRNA: Տրանսֆերային ՌՆԹ-ները, որոնք մտնում են ռիբոսոմ, կրում են մեկ ամինաթթու: Ռիբոսոմի ներսում սինթեզված պոլիպեպտիդային շղթան կցվում է նոր ժամանած ամինաթթվին, որը կապված է tRNA-ին: Դրանից հետո այս tRNA-ն տեղափոխվում է մեկ այլ «տեղ», և «հինը», որն արդեն զերծ է tRNA-ի աճող պոլիպեպտիդային շղթայից, հեռացվում է դրանից: Մեկ այլ tRNA ամինաթթուով գալիս է ազատված տարածություն: Եվ գործընթացը կրկնվում է:

Ռիբոսոմի ակտիվ կենտրոնը կատալիզացնում է նոր ժամանած ամինաթթվի և սպիտակուցի նախկինում սինթեզված մասի միջև պեպտիդային կապի ձևավորումը։

Ռիբոսոմում տեղադրված են mRNA-ի երկու կոդոն (ընդհանուր 6 նուկլեոտիդ): Ռիբոսոմ մտնող tRNA-ի հակակոդոնները պետք է լրացնեն այն կոդոններին, որոնց վրա «նստած է» ռիբոսոմը։ Տարբեր ամինաթթուներ համապատասխանում են տարբեր tRNA-ներին (տարբերվում են իրենց հակակոդոններով):

Այսպիսով, յուրաքանչյուր tRNA կրում է իր սեփական ամինաթթուն: Պետք է հիշել, որ սպիտակուցների կենսասինթեզում ներգրավված են ընդամենը մոտ 20 ամինաթթուներ, և կան մոտ 60 զգայական (ամինաթթուներ նշանակող) կոդոններ։ Հետևաբար, տարբեր tRNA-ներ կարող են կրել նույն ամինաթթուն, բայց դրանց հակակոդոնները համապատասխանում են նույն ամինաթթունին:

1. Նախաձեռնումը տրանսկրիպցիայի առաջին փուլն է, որի ընթացքում տեղի է ունենում կապում ՌՆԹ պոլիմերազներպրոմոտորով և առաջին միջնուկլեոտիդային կապի ձևավորմամբ։

Բակտերիաներում հոլոֆերմենտային ՌՆԹ պոլիմերազն ուղղակիորեն ճանաչում է նուկլեոտիդային զույգերի որոշակի հաջորդականություն պրոմոտորում. -3 (տրանսկրիպցիայի մեկնարկային կետից հեռու 35 նուկլեոտիդով): Որոշ օպերոններում, օրինակ՝ լակտոզայում, անհրաժեշտ է նախնական փոխազդեցություն լրացուցիչ սպիտակուցի խթանողի հետ ( SARփոխում է պրոմոտորի կառուցվածքը՝ կտրուկ մեծացնելով նրա կապը ՌՆԹ պոլիմերազի նկատմամբ):

Էուկարիոտիկ ՌՆԹ պոլիմերազները ի վիճակի չեն ինքնուրույն կապվելու տրանսկրիպացված գեների խթանիչների հետ: Ընդհանուր տրանսկրիպցիոն գործոնները (TFs) ներգրավված են ՌՆԹ պոլիմերազների կցման մեջ տրանսկրիպտոններին: Նրանք տարբերվում են պրոկարիոտների σ գործոններից նրանով, որ կարող են կապվել ԴՆԹանկախ ՌՆԹ պոլիմերազից: I, II և III պոլիմերազները պահանջում են տրանսկրիպցիոն տարբեր գործոնների առկայություն՝ համապատասխանաբար նշանակված TF I, TF II և TF III: Փրոմոութերներ էուկարիոտներավելի բարդ են, քան պրոկարիոտները և բաղկացած են մի քանի տարրերից։ Տառադարձման սկզբնական կետին ամենամոտը TATA տիրույթն է, որը նաև կոչվում է Hogness տիրույթ: Դրան հաջորդում են CAAT և GC տիրույթները։ Էուկարիոտիկ պրոմոութերները կարող են պարունակել այս տարրերի տարբեր համակցություններ, սակայն դրանցից ոչ մեկը չի հայտնաբերվում բոլոր պրոմոուտերներում: CAAT տիրույթը էական դեր է խաղում տառադարձման մեկնարկի մեջ, ըստ երևույթին, TATA-ն և GC-ն կատարում են օժանդակ գործառույթներ:

Պրոմոտորին կապվելով՝ ՌՆԹ պոլիմերազը առաջացնում է ԴՆԹ-ի տեղային դենատուրացիա, այսինքն՝ ԴՆԹ-ի շղթաների տարանջատում մոտավորապես 15 նուկլեոտիդային զույգի վրա: Ձևավորվում է տառադարձային «աչք»: Առաջինը, որը ներառված է կառուցվող ՌՆԹ շղթայում, պուրինային նուկլեոտիդն է՝ ATP կամ GTP, մինչդեռ դրա բոլոր երեք ֆոսֆատ մնացորդները պահպանվում են: Առաջին ֆոսֆոդիստերային կապի ձևավորումից հետո բակտերիաների σ գործոնը կորցնում է կապը ֆերմենտի հետ, իսկ մնացածը. միջուկը-ֆերմենտը սկսում է շարժվել ԴՆԹ-ի երկայնքով: Տրանսկրիպցիան սկսելուց հետո էուկարիոտիկ ՌՆԹ պոլիմերազը նույնպես կորցնում է կապը տրանսկրիպցիոն գործոնների հետ և ինքնուրույն շարժվում ԴՆԹ-ի երկայնքով:

2. Երկարացում - աճող ՌՆԹ շղթայի հաջորդական երկարացում: Շարժվելով ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրի երկայնքով՝ ՌՆԹ պոլիմերազն անընդհատ արձակում է պարույրը այն տեղից, որտեղ տեղի է ունենում սինթեզ։ ՌՆԹ. Կարճ ժամանակով ձևավորվում է այսպես կոչված բաց կոմպլեքս, որի ներսում առաջանում է մոտ 20 նուկլեոտիդ երկարությամբ ՌՆԹ-ԴՆԹ պարույր։
(նկ. 30): Այնուհետև ֆերմենտը (հատուկ տեղամաս օգտագործելով) նորից պտտում է այն

Բրինձ. 30. Տրանսկրիպցիոն երկարացում

ԴՆԹ պոլիմերացման վայրի հետևում: ՌՆԹ-ի տրանսկրիպտը հեռացվում է համալիրից ՌՆԹ պոլիմերազին բնորոշ հատուկ ալիքի միջոցով:

ՌՆԹ-ի սինթեզի արագությունը բակտերիաներում մոտ 30 է նուկլեոտիդներվայրկյանում, սակայն, այն հաստատուն չէ և կարող է փոքր-ինչ նվազել: Նման ժամանակահատվածները կոչվում են տառադարձման դադարներ:

Ցույց է տրվել, որ նույնիսկ ՌՆԹ-ԴՆԹ հիբրիդի ձևավորումից առաջ ՌՆԹ պոլիմերազը ԴՆԹ-ն փոխակերպում է B ձևից A ձևի։ Նրանում ազոտային հիմքերի հարթությունները ուղղահայաց չեն պարույրի առանցքին, այլ 20 0-ով թեքված են դեպի ուղղահայացը։ Սա հավանաբար հեշտացնում է ԴՆԹ-ի շղթայում երկու հարակից ազոտային հիմքերի բաժանումը: ՌՆԹ-ԴՆԹ պարույրի պարամետրերը նույնպես գրեթե ամբողջությամբ նույնական են ԴՆԹ-ի Ա-ձևի բնութագրերին։

3. Դադարեցումը (տրանսկրիպցիայի ավարտը) որոշվում է հատուկ ԴՆԹ նուկլեոտիդային հաջորդականությամբ, որը գտնվում է օպերոնի տերմինատորի գոտում:

Բակտերիալ օպերոններում կան երկու տեսակի տերմինատորներ.

- ρ (rho)- անկախ տերմինատորներ (տիպ I);

- ρ - կախյալ տերմինատորներ (տիպ II):

Բրինձ. 31. ρ- բակտերիաներում տառադարձման անկախ դադարեցում

ρ-անկախ տերմինատորներբաղկացած են հաջորդականություններից, որոնք ներկայացնում են շրջված կրկնություն՝ պալինդրոմ (նկ. 31), և գտնվում են վերջնակետից 16-20 նուկլեոտիդային զույգերով: Պալինդրոմներ(հաջորդականություններ, որոնք նույնը կարդում են ձախից աջ և աջից ձախ) ρ- անկախ տերմինատորները պարունակում են մեծ թվով G-C կրկնություններ: Կաղապարի շղթայի այս հատվածի հետևում կա օլիգո (A) հաջորդականություն (4-8 ադենիլ նուկլեոտիդներ անընդմեջ): Պալինդրոմային շրջանում տրանսկրիպցիան հանգեցնում է նրան, որ ստացված ՌՆԹ-ի տառադարձում արագ ձևավորվում է երկրորդական կառուցվածքի կայուն տարր՝ «մազակալ»՝ պարուրաձև շրջան, որը պարունակում է լրացուցիչ:

G-C զույգեր. «Մազակալը» խախտում է ԴՆԹ-ՌՆԹ կապի ամրությունը բաց համալիրում: Բացի այդ, կաղապարային շղթայում օլիգո(A) հաջորդականության տրանսկրիպցիան հանգեցնում է թույլ A-U զույգերից կազմված ԴՆԹ-ՌՆԹ հիբրիդային հատվածի ձևավորմանը, ինչը նույնպես նպաստում է ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի միջև շփման ոչնչացմանը:

ρ-կախյալ տերմինատորներ.Պրոկարիոտների տրանսկրիպցիոն գործոններից մեկը սպիտակուցն է ρ . ρ -գործոնը չորրորդական կառուցվածքով սպիտակուց է, որն ունի ATPase ակտիվություն: Այն ի վիճակի է կապվել սինթեզված ՌՆԹ-ի 5-րդ ծայրին մոտ 50 նուկլեոտիդ երկարությամբ։ ρ - Գործոնը շարժվում է ՌՆԹ-ի երկայնքով նույն արագությամբ, ինչ ՌՆԹ պոլիմերազը շարժվում է ԴՆԹ-ով: Շնորհիվ այն բանի, որ տերմինատորում կան բազմաթիվ G-C զույգեր (երեք ջրածնային կապերով), տերմինատորի շրջանում ՌՆԹ պոլիմերազը դանդաղում է, ρ -գործոնը հասնում է դրան, փոխում է ֆերմենտի կոնֆորմացիան, և ՌՆԹ-ի սինթեզը դադարում է (նկ. 32):

Երեք հիմնական իրադարձություն տեղի է ունենում երկու տեսակի տերմինատորների վրա.

ՌՆԹ-ի սինթեզը դադարում է;

ՌՆԹ շղթան ազատվում է ԴՆԹ-ից;

ՌՆԹ պոլիմերազն ազատվում է ԴՆԹ-ից:

Տառադարձում

Ընդհանուր տեղեկություններ

Տառադարձում- ՌՆԹ-ի սինթեզի գործընթացը, օգտագործելով ԴՆԹ-ն որպես ձևանմուշ, որը տեղի է ունենում բոլոր կենդանի բջիջներում: Այլ կերպ ասած, դա գենետիկ տեղեկատվության փոխանցումն է ԴՆԹ-ից ՌՆԹ:
Գենի տրանսկրիպցիայի ընթացքում տեղի է ունենում ՌՆԹ մոլեկուլների կենսասինթեզ, որը լրացնում է կաղապարային ԴՆԹ շղթաներից մեկին, որն ուղեկցվում է չորս ռիբոնուկլեոզիդ եռաֆոսֆատների (ATP, GTP, CTP և UTP) պոլիմերացումով՝ 3"–5" ֆոսֆոդիստերային կապերի ձևավորմամբ և անօրգանական պիրոֆոսֆատի արտազատում.
Տրանսկրիպցիան կատալիզացվում է ֆերմենտի միջոցով ԴՆԹ-կախյալ ՌՆԹ պոլիմերազ. ՌՆԹ-ի սինթեզի գործընթացն ընթանում է 5"-ից մինչև 3" ծայր ուղղությամբ, այսինքն՝ ԴՆԹ-ի կաղապարի շղթայի երկայնքով ՌՆԹ պոլիմերազը շարժվում է 3"->5" ուղղությամբ:
ՌՆԹ պոլիմերազները կարող են բաղկացած լինել մեկ կամ ավելի ենթամիավորներից: Միտոքոնդրիումներում և որոշ բակտերիոֆագներում, օրինակ՝ SP6, T7, փոքր քանակությամբ գեներով պարզ գենոմներում, որտեղ չկա բարդ կարգավորում, ՌՆԹ պոլիմերազը բաղկացած է մեկ ենթամիավորից: Բակտերիաների և էուկարիոտների համար, որոնք ունեն մեծ թվով գեներ և բարդ կարգավորող համակարգեր, ՌՆԹ պոլիմերազները կազմված են մի քանի ենթամիավորներից։ Ցույց է տրվել, որ մեկ ենթամիավորից բաղկացած ֆագի ՌՆԹ պոլիմերազները կարող են փոխազդել բակտերիալ սպիտակուցների հետ, որոնք փոխում են դրանց հատկությունները [Պատրուշեւ, 2000]:
Պրոկարիոտներում ՌՆԹ-ի բոլոր տեսակների սինթեզն իրականացվում է նույն ֆերմենտի միջոցով։
Էուկարիոտներն ունեն 3 միջուկային ՌՆԹ պոլիմերազներ, միտոքոնդրիալ ՌՆԹ պոլիմերազներ և քլորոպլաստների ՌՆԹ պոլիմերազներ։
Ռիբոնուկլեոզիդ տրիֆոսֆատները (ակտիվացված նուկլեոտիդներ) ծառայում են որպես ՌՆԹ պոլիմերազների սուբստրատներ։ Ամբողջ տրանսկրիպցիոն գործընթացն իրականացվում է ակտիվացված նուկլեոտիդների բարձր էներգիայի կապերի էներգիայի շնորհիվ։

ՌՆԹ-ի առաջին նուկլեոտիդը միշտ պուրին է՝ տրիֆոսֆատի տեսքով:
Տառադարձման գործոններ- սպիտակուցներ, որոնք փոխազդում են միմյանց հետ, ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի պոլիմերազի կարգավորող շրջանները՝ ձևավորելով տրանսկրիպցիոն համալիր և կարգավորում տրանսկրիպցիան։ Տրանսկրիպցիոն գործոնների և գենային կարգավորող հաջորդականությունների շնորհիվ հնարավոր է դառնում հատուկ ՌՆԹ սինթեզ։
Տառադարձման սկզբունքները
կոմպլեմենտարություն - mRNA-ն լրացնում է ԴՆԹ-ի կաղապարի շարանը և նման է ԴՆԹ-ի կոդավորման շղթային
հակազուգահեռականություն
միաբևեռություն
առանց այբբենարանի - ՌՆԹ պոլիմերազը չի պահանջում այբբենարան
ասիմետրիա
Տառադարձման փուլերը

1. խթանողի ճանաչում և կապելը- ՌՆԹ պոլիմերազը կապվում է 3' պրոմոտորի TATA տուփին հիմնական տրանսկրիպցիոն գործոնների օգնությամբ, լրացուցիչ գործոնները արգելակում կամ խթանում են կցումը
2. նախաձեռնություն- Pu-ի և առաջին նուկլեոտիդի միջև առաջին ֆոսֆոդիստերային կապի ձևավորում: Երկրորդ ԴՆԹ-ի նուկլեոտիդին լրացնող նուկլեոտիդը ավելացվում է պուրին եռաֆոսֆատին՝ նուկլեոզիդ տրիֆոսֆատից պիրոֆոսֆատի պառակտմամբ՝ ձևավորելով դիեստերային կապ։
3. երկարացում(3'→5') - mRNA հոմոլոգ ոչ կաղապարային (կոդավորող, իմաստային) ԴՆԹ-ին, սինթեզված ԴՆԹ-ի ձևանմուշի վրա; ԴՆԹ-ի երկու շղթաներից որն է լինելու ձևանմուշը, որոշվում է պրոմոութերի ուղղությամբ
4. դադարեցում

Տառադարձման գործարաններ

Կան մի շարք փորձարարական տվյալներ, որոնք ցույց են տալիս, որ տրանսկրիպցիան տեղի է ունենում այսպես կոչված տրանսկրիպցիոն գործարաններում. հսկայական, ըստ որոշ գնահատականների, մինչև 10 ՄԴա կոմպլեքսներ, որոնք պարունակում են մոտ 8 ՌՆԹ պոլիմերազ II և բաղադրիչներ հետագա մշակման և միացման համար, ինչպես նաև ապացուցման համար: նոր սինթեզված արտագրության ընթերցում. Բջջային միջուկում մշտական ​​փոխանակում է լուծվող և ակտիվացված ՌՆԹ պոլիմերազի լողավազանների միջև: Ակտիվ ՌՆԹ պոլիմերազը ներգրավված է նման բարդույթում, որն իր հերթին քրոմատինի խտացում կազմակերպող կառուցվածքային միավոր է։ Վերջին տվյալները. ցույց են տալիս, որ տրանսկրիպցիոն գործարանները գոյություն ունեն տրանսկրիպցիայի բացակայության դեպքում, դրանք ամրագրված են խցում (դեռ պարզ չէ՝ փոխազդում են բջջային մատրիցայի հետ, թե ոչ) և ներկայացնում են անկախ միջուկային ենթաբաժին: Տրանսկրիպցիոն գործարանի սպիտակուցային ֆունկցիոնալ համալիրը մեկուսացնելու փորձերը դեռ հաջողության չեն հանգեցրել նրա հսկայական չափերի և ցածր լուծելիության պատճառով:

Տրանսկրիպցիան էուկարիոտներում

Էուկարիոտիկ ՌՆԹ պոլիմերազներ

Էուկարիոտներն ունեն 3 տեսակի ՌՆԹ պոլիմերազներ (չհաշված միտոքոնդրիալ և քլորոպլաստ).
ՌՆԹ պոլիմերազ I- սինթեզում է ռիբոսոմային ՌՆԹ միջուկներում (18S և 28S rRNA, բացառությամբ 5S-ի);
ՌՆԹ պոլիմերազ II- սինթեզում է mRNA և որոշ sRNA;
ՌՆԹ պոլիմերազ III- սինթեզում է tRNA, sRNA, 5S rRNA:
Էուկարիոտիկ ՌՆԹ պոլիմերազները տարբերվում են՝ ենթամիավորների քանակով՝ 2 մեծ (120-220 կԴա) և մինչև 8 փոքր (10-100 կԴա), Mg և Mn իոնների անհրաժեշտությամբ, զգայունությամբ՝ ամոնիտին- դոդոշի տոքսին - D-ամինաթթուներ պարունակող պեպտիդ. polI - կայուն, polII - արգելակվում է 10-8 մ կոնցենտրացիայի դեպքում, polIII - 10-6 մ ամոնիտինի կոնցենտրացիայի դեպքում: ՌՆԹ I, II, III պոլիմերազները կոդավորված են միջուկում։ Խոշոր ստորաբաժանումները հոմոլոգ են էվբակտերիաների β և β' ենթամիավորներին։

ՌՆԹ պոլիմերազ I

ՌՆԹ պոլիմերազ II

Մարդու PolII-ը պարունակում է ավելի քան 10 ենթամիավորներ, որոնք թույլ են կապվում միմյանց հետ: Դրանցից մի քանիսը պատկանում են հիմնական տրանսկրիպցիոն գործոններին (GTF):
խմորիչ PolII հոլո-ֆերմենտային սպիտակուցներ[Պատրուշեւ, 2000]:
Պոլ II- ՌՆԹ պոլիմերազային ակտիվություն, փոխազդում է բազմաթիվ ընդհանուր և հյուսվածքային տրանսկրիպցիոն գործոնների հետ և մասնակցում է տառադարձման մեկնարկի կետի ընտրությանը:
TFIIB- կապում է Pol II-ը և TBP-ն պրոմոուտերին, մասնակցում է տառադարձման մեկնարկային կետի ընտրությանը
TFIIF- Փոխազդում է Pol II-ի հետ, խթանում է SRB/միջնորդ ենթահամալիրի բաղադրիչ Pol II-ի տրանսկրիպցիոն երկարացումը
TFIIH- ԴՆԹ-ից կախված ATPase ակտիվություն, ԴՆԹ հելիկազի ակտիվություն, ունի CTD kinase ակտիվություն
SRB2, SRB5
փոխազդում TBP-ի հետ, SRB/միջնորդ ենթահամալիրի բաղադրիչներ
GAL11/SPT13- Մասնակցում է մեկնարկային համալիրի ձևավորմանը, խթանում է բազալային և ինդուկտիվ ՌՆԹ սինթեզը,
SRB/միջնորդ ենթահամալիրի բաղադրիչները, որոնք, ենթադրաբար, փոխազդում են տառադարձման ակտիվացնողների հետ
SUG1- SRB/միջնորդ ենթահամալիրի բաղադրիչ, ենթադրաբար փոխազդում է տառադարձման ակտիվացնողների հետ
SRB4, SRB6, SRB7, SRB8, SRB9, SRB10, SRB11- SRB/միջնորդ ենթահամալիրի բաղադրիչները, ենթադրաբար
փոխազդել Pol II-ի CTD տիրույթի հետ

ՌՆԹ պոլիմերազ III

Տառադարձման գործոններ

Նախաձեռնություն

Տառադարձման մեկնարկը տեղի է ունենում ժամը գլխարկի կայքկոդավորում է mRNA-ի առաջին էկզոնի առաջին նուկլեոտիդը:
TATA տուփտեղայնացված 25-30 bp գլխարկի տեղամասի վերևում, կապելով ՌՆԹ պոլիմերազը գլխարկի տեղամասի դիմաց: Խթանիչը մոտավորապես 200 bp է գլխարկի տեղամասից վերև: Ընդլայնիչները սովորաբար ունեն 100–200 bp երկարություն:

Երկարացում

Դադարեցում

Դադարեցում պոլիադենիլացման վայրում:

Գեների նոր սինթեզված ՌՆԹ-ն կապվում է միջուկային սպիտակուցների՝ ինֆորմոմերների հետ, ենթարկվում տարբեր հետտրանսկրիպցիոն մոդիֆիկացիաների և տեղափոխվում միջուկից (տես վերամշակում) հետագա թարգմանության համար (տե՛ս Թարգմանություն ակնարկ)։

Տառադարձումը պրոկարիոտներում

E. coli ՌՆԹ պոլիմերազ

E. coli ՌՆԹ պոլիմերազը տառադարձում է բոլոր բակտերիալ գեներին և բաղկացած է մի քանի ենթամիավորներից՝ α-35kDa, β‘-165kDa, β-155kDa, σ-սովորաբար 70kDa (σ70): ααββ’σ70 բաղադրության ՌՆԹ պոլիմերազը կոչվում է հոլո-ֆերմենտ (Eσ70), կազմը՝ ααββ’-միջուկ ֆերմենտ (E):
σ-ը փոխարինելի յուրահատկության գործոն է, որը տարանջատվում է տառադարձման մեկնարկից հետո: Երկարացումն ու վերջացումն իրականացվում են առանցքային ֆերմենտի միջոցով։ E. coli-ն ունի ~10 տեսակի σ ենթամիավորներ: Ջերմային շոկի գեների, gln կամ nif օպերոնների տրանսկրիպցիան իրականացվում է σ54-ով որպես Eσ54 հոլո-ֆերմենտի մաս (54 կԴա):
Բոլոր ենթամիավորները բացասական լիցքավորված են՝ σ>α>β>β’ - դասավորված են լիցքի նվազման կարգով: Յուրաքանչյուր ենթամիավոր ունի (+) լիցքավորված տեղամասերի կլաստեր, որոնցով դրանք կապվում են ԴՆԹ-ի հետ: Կլաստերների ամենամեծ թիվը β’-ն է, որը մասնակցում է ֆերմենտի ԴՆԹ-ի կապակցմանը, β-ենթաբաժինը պարունակում է ակտիվ կենտրոններ՝ մեկնարկը և երկարացումը, α-ենթամիավորներն ապահովում են ֆերմենտի ճիշտ փոխազդեցությունը պրոմոտորների հետ: Ռիֆամպիցինը արգելափակում է մեկնարկը, streptolidigin-ը արգելափակում է երկարացումը, ինչը ցույց է տալիս ՌՆԹ պոլիմերազում ակտիվ կենտրոնների տարանջատումը:
ՌՆԹ-պոլի-ի ճանաչումը և կապումը խթանողին իրականացվում է հոլո ֆերմենտի միջոցով
Միաժամանակ բջջում առկա է ՌՆԹ պոլիմերազի մոտ 7000 մոլեկուլ։ Միայն հոլո ֆերմենտն ունի բարձր մերձեցում կոնկրետ նուկլեոտիդային հաջորդականության նկատմամբ. պրոմոտորը նրա մերձեցումը այլ պատահական ԴՆԹ-ի հաջորդականությունների նկատմամբ կրճատվում է 10000 անգամ: Հիմնական ֆերմենտը նույն կապն ունի ցանկացած նուկլեոտիդային հաջորդականության նկատմամբ:
Սիգմա գործոնն ինքնին ունի ամենացածր մերձեցումը ԴՆԹ-ի նկատմամբ՝ համեմատած ՌՆԹ պոլիմերազի այլ ենթամիավորների հետ, սակայն այն հոլո ֆերմենտին տալիս է կոնֆորմացիա, որն ավելացրել է կապը խթանողի նկատմամբ:
Ճանաչման և կապելու փուլերը, ինչպես նաև սկզբնավորումն իրականացվում են հոլո ֆերմենտի միջոցով։ Երկարացումն ու վերջացումն իրականացվում են առանցքային ֆերմենտի միջոցով։
Երկու α ենթամիավորներ ՌՆԹ պոլիմերազի շրջանակն են: Մնացած ստորաբաժանումները կցվում են դրանց:
β» ենթամիավորը պատասխանատու է ԴՆԹ-ի հետ ամուր կապվելու համար՝ շնորհիվ դրական լիցքավորված ամինաթթուների կլաստերի:
β ենթամիավորը պարունակում է երկու կատալիտիկ կենտրոն։ Մեկը պատասխանատու է նախաձեռնության համար, իսկ մյուսը պատասխանատու է երկարացման համար: Մի կենտրոնն աշխատում է հոլո-, իսկ մյուսը՝ կորե-ֆերմենտում:

Տառադարձման նախաձեռնում

Ecoli RNA պոլիմերազը ճանաչում է երկու 6H, որոնք առանձնացված են 25H-ով

Տառադարձման երկարացում

Տառադարձման դադարեցում

Տառադարձման կարգավորումը

Յակոբի և Մոնոդի բացասական ինդուկցիայի սխեման

E. coli lac օպերոնը պարունակում է 3 գեն, որոնք պատասխանատու են սպիտակուցների ձևավորման համար, որոնք ներգրավված են լակտոզայի դիսաքարիդը բջիջ տեղափոխելու և դրա քայքայման համար:
Z-β - գալակտոզիդազ(կաթնաշաքարը բաժանում է գլյուկոզայի և գալակտոզայի):
Y-β-գալակտոզիդ պերմեազ(կաթնաշաքարը տեղափոխում է բջջային թաղանթով):
A - թիոգալակտոզիդ տրանսացետիլազ(ացետիլատներ գալակտոզա):
Բջջում լակտոզայի բացակայության դեպքում լակ օպերոնն անջատվում է։ Ակտիվ ռեպրեսորային սպիտակուցը, որը կոդավորված է միացիստրոնիկ օպերոնում (LacI), որը օպերատոր չունի, կապված է լակ օպերոնի օպերատորի հետ։ Քանի որ օպերատորը համընկնում է խթանողի հետ, նույնիսկ ՌՆԹ պոլիմերազի վայրէջքը պրոմոութերի վրա անհնար է:
Հենց որ որոշակի քանակությամբ լակտոզա մտնում է բջիջ, սուբստրատի երկու մոլեկուլ (լակտոզա) փոխազդում են ռեպրեսորային սպիտակուցի հետ, փոխում են նրա կոնֆորմացիան, և այն կորցնում է իր կապը օպերատորի նկատմամբ:
Լակ օպերոնի տրանսկրիպցիան և ստացված mRNA-ի թարգմանությունը սկսվում է անմիջապես. երեք սինթեզված սպիտակուցներ ներգրավված են լակտոզայի օգտագործման մեջ:
Երբ ամբողջ կաթնաշաքարը մշակվում է, լակտոզազուրկ ռեպրեսորի մեկ այլ մասն անջատում է լաք օպերոնը:

Դրական ինդուկցիոն միացում

IN Արա օպերոն E. coli 3 ցիստրոններ, որոնք կոդավորում են ֆերմենտները, որոնք քայքայում են շաքարային արաբինոզը: Սովորաբար օպերոնը փակ է: Ռեպրեսորային սպիտակուցը կապված է օպերատորի հետ:

Երբ արաբինոզը մտնում է բջիջ, այն փոխազդում է ռեպրեսորային սպիտակուցի հետ։ Ռեպրեսորային սպիտակուցը փոխում է կոնֆորմացիան և ռեպրեսորից վերածվում է ակտիվացնողի, որը փոխազդում է պրոմոտորի հետ և հեշտացնում է ՌՆԹ պոլիմերազի միացումը պրոմոտորին։
Կարգավորող այս սխեման կոչվում է դրական ինդուկցիա, քանի որ վերահսկիչ տարրը` ակտիվացնող սպիտակուցը, «միացնում է» օպերոնի աշխատանքը:

Արտագրություն հասկացությանը հանդիպում ենք օտար լեզու ուսումնասիրելիս։ Այն օգնում է մեզ ճիշտ վերաշարադրել և արտասանել անծանոթ բառերը: Ի՞նչ է նշանակում այս տերմինը բնական գիտության մեջ: Կենսաբանության մեջ տրանսկրիպցիան առանցքային գործընթաց է սպիտակուցի կենսասինթեզի ռեակցիաների համակարգում: Հենց դա էլ թույլ է տալիս բջիջին ապահովել իրեն պեպտիդներով, որոնք նրանում կկատարեն շինարարական, պաշտպանիչ, ազդանշանային, տրանսպորտային և այլ գործառույթներ։ Միայն ԴՆԹ-ի տեղանքից տեղեկատվության վերագրումը տեղեկատվական ռիբոնուկլեինաթթվի մոլեկուլի վրա գործարկում է բջջի սպիտակուցների սինթեզման ապարատը, որն ապահովում է կենսաքիմիական թարգմանության ռեակցիաներ:

Այս հոդվածում մենք կանդրադառնանք տրանսկրիպցիայի և սպիտակուցների սինթեզի փուլերին, որոնք տեղի են ունենում տարբեր օրգանիզմներում, ինչպես նաև կորոշենք այդ գործընթացների նշանակությունը մոլեկուլային կենսաբանության մեջ: Բացի այդ, մենք կտանք սահմանում, թե ինչ է տրանսկրիպցիան: Կենսաբանության մեջ մեզ հետաքրքրող գործընթացների մասին գիտելիքներ կարելի է ստանալ այնպիսի բաժիններից, ինչպիսիք են բջջաբանությունը, մոլեկուլային կենսաբանությունը և կենսաքիմիան:

Մատրիցային սինթեզի ռեակցիաների առանձնահատկությունները

Նրանց համար, ովքեր ծանոթ են ընդհանուր քիմիայի դասընթացում ուսումնասիրված քիմիական ռեակցիաների հիմնական տեսակներին, մատրիցային սինթեզի գործընթացները բոլորովին նոր կլինեն։ Պատճառն այստեղ հետևյալն է. կենդանի օրգանիզմներում տեղի ունեցող նման ռեակցիաները ապահովում են մայր մոլեկուլների պատճենումը հատուկ ծածկագրի միջոցով։ Անմիջապես չբացահայտվեց, ավելի լավ է ասել, որ ժառանգական տեղեկատվության պահպանման երկու տարբեր լեզուների գոյության գաղափարն իր ճանապարհը բացեց երկու դարերի ընթացքում. Որպեսզի ավելի լավ պատկերացնենք, թե ինչ է տրանսկրիպցիան և թարգմանությունը կենսաբանության մեջ և ինչու են դրանք վերաբերում մատրիցային սինթեզի ռեակցիաներին, եկեք դիմենք տեխնիկական բառապաշարին՝ անալոգիայի համար:

Ամեն ինչ կարծես տպարանում է

Պատկերացրեք, որ մենք պետք է տպենք, օրինակ, հայտնի թերթի հարյուր հազար օրինակ։ Ամբողջ նյութը, որը մտնում է դրա մեջ, հավաքվում է մայր կրիչի վրա: Այս առաջին օրինաչափությունը կոչվում է մատրիցա: Այնուհետև այն կրկնօրինակվում է տպագրական մեքենաների վրա՝ պատրաստվում են պատճեններ։ Նմանատիպ գործընթացներ տեղի են ունենում կենդանի բջջում, միայն ԴՆԹ-ի և mRNA մոլեկուլները հերթափոխով ծառայում են որպես ձևանմուշներ, իսկ սուրհանդակային ՌՆԹ-ն և սպիտակուցի մոլեկուլները ծառայում են որպես պատճեններ: Դիտարկենք դրանց ավելի մանրամասն և պարզենք, որ կենսաբանության մեջ տրանսկրիպցիան մատրիցային սինթեզի ռեակցիան է, որը տեղի է ունենում բջջի միջուկում։

Գենետիկ կոդը սպիտակուցի կենսասինթեզի գաղտնիքի բանալին է

Ժամանակակից մոլեկուլային կենսաբանության մեջ ոչ ոք այլևս չի վիճում, թե որ նյութն է ժառանգական հատկությունների կրողը և պահում է տվյալներ մարմնի բոլոր սպիտակուցների մասին առանց բացառության։ Իհարկե, դա դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու է։ Այնուամենայնիվ, այն կառուցված է նուկլեոտիդներից, իսկ սպիտակուցները, որոնց բաղադրության մասին տեղեկությունները պահվում են դրանում, ներկայացված են ամինաթթուների մոլեկուլներով, որոնք քիմիական կապ չունեն ԴՆԹ մոնոմերների հետ։ Այսինքն՝ մենք գործ ունենք երկու տարբեր լեզուների հետ։ Դրանցից մեկում բառերը նուկլեոտիդներ են, մյուսում՝ ամինաթթուներ։ Ի՞նչն է հանդես գալու որպես թարգմանիչ, ով կվերակոդավորի արտագրման արդյունքում ստացված տեղեկատվությունը: Մոլեկուլային կենսաբանությունը կարծում է, որ այս դերը խաղում է գենետիկ կոդը:

Բջջային կոդի եզակի հատկություններ

Ահա թե ինչ է ծածկագիրը, որի աղյուսակը ներկայացված է ստորև։ Դրա ստեղծման վրա աշխատել են բջջաբաններ, գենետիկներ և կենսաքիմիկոսներ։ Բացի այդ, ծածկագրից ստացված գիտելիքներն օգտագործվել են ծածկագրի մշակման ժամանակ: Հաշվի առնելով դրա կանոնները՝ հնարավոր է սահմանել սինթեզված սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը, քանի որ կենսաբանության մեջ թարգմանությունը պեպտիդի կառուցվածքի մասին տեղեկատվության փոխակերպման գործընթացն է ՌՆԹ նուկլեոտիդների լեզվից սպիտակուցի ամինաթթուների լեզվով։ մոլեկուլ.

Կենդանի օրգանիզմներում կոդավորման գաղափարն առաջին անգամ հնչեցրել է Գ.Ա.Գամովը: Հետագա գիտական ​​զարգացումները հանգեցրին նրա հիմնական կանոնների ձևակերպմանը: Նախ, պարզվեց, որ 20 ամինաթթուների կառուցվածքը գաղտնագրված է 61 եռյակի մեսենջեր ՌՆԹ-ում, ինչը հանգեցրեց կոդի այլասերվածության գաղափարին: Այնուհետև մենք որոշեցինք ոչ-նես կոդոնների բաղադրությունը, որոնք հանդես են գալիս որպես սպիտակուցի կենսասինթեզի գործընթացի սկիզբ և վերջ: Այնուհետև ի հայտ եկան դրույթներ դրա համակողմանիության և ունիվերսալության մասին՝ ամբողջացնելով գենետիկ կոդի ներդաշնակ տեսությունը։

Որտե՞ղ է կատարվում արտագրումը և թարգմանությունը:

Կենսաբանության մեջ նրա մի քանի բաժիններ, որոնք ուսումնասիրում էին բջջի կառուցվածքը և կենսաքիմիական գործընթացները (ցիտոլոգիա և մոլեկուլային կենսաբանություն) որոշեցին մատրիցային սինթեզի ռեակցիաների տեղայնացումը: Այսպիսով, տրանսկրիպցիան տեղի է ունենում միջուկում՝ ՌՆԹ պոլիմերազ ֆերմենտի մասնակցությամբ։ Իր կարիոպլազմում mRNA մոլեկուլը սինթեզվում է ազատ նուկլեոտիդներից՝ փոխլրացման սկզբունքի համաձայն՝ պատճենելով պեպտիդի կառուցվածքի մասին տեղեկատվությունը մեկ կառուցվածքային գենից։

Այնուհետև այն թողնում է բջջի միջուկը միջուկային ծրարի ծակոտիների միջով և հայտնվում բջջի ցիտոպլազմում։ Այստեղ mRNA-ն պետք է միավորվի մի քանի ռիբոսոմների հետ՝ ձևավորելով պոլիսոմ՝ կառուցվածք, որը պատրաստ է հանդիպելու փոխադրող ռիբոնուկլեինաթթուների մոլեկուլներին: Նրանց խնդիրն է ամինաթթուները հասցնել մատրիցային սինթեզի մեկ այլ ռեակցիայի՝ թարգմանության վայր: Եկեք մանրամասն քննարկենք երկու ռեակցիաների մեխանիզմները:

mRNA մոլեկուլների ձևավորման առանձնահատկությունները

Կենսաբանության մեջ տրանսկրիպցիան պեպտիդի կառուցվածքի մասին տեղեկատվության վերագրանցումն է ԴՆԹ-ի կառուցվածքային գենից ռիբոնուկլեինաթթվի մոլեկուլի վրա, որը կոչվում է տեղեկատվական: Ինչպես արդեն ասացինք, այն առաջանում է բջջի միջուկում։ Նախ՝ ԴՆԹ-ի սահմանափակող ֆերմենտը կոտրում է դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի շղթաները միացնող ջրածնային կապերը, և նրա պարույրը արձակվում է։ ՌՆԹ պոլիմերազ ֆերմենտը միանում է ազատ պոլինուկլեոտիդային տեղամասերին։ Այն ակտիվացնում է պատճենի՝ mRNA մոլեկուլի հավաքումը, որը, բացի տեղեկատվական բաժիններից՝ էկզոններից, պարունակում է նաև դատարկ նուկլեոտիդային հաջորդականություններ՝ ինտրոններ։ Նրանք բալաստ են և պահանջում են հեռացում: Այս գործընթացը մոլեկուլային կենսաբանության մեջ կոչվում է վերամշակում կամ հասունացում: Սա ավարտում է արտագրումը: Կենսաբանությունը դա հակիրճ բացատրում է հետևյալ կերպ՝ միայն կորցնելով ավելորդ մոնոմերները, նուկլեինաթթուն կկարողանա դուրս գալ միջուկից և պատրաստ լինել սպիտակուցի կենսասինթեզի հետագա փուլերին։

Հակադարձ արտագրում վիրուսների մեջ

Ոչ բջջային կյանքի ձևերը զարմանալիորեն տարբերվում են պրոկարիոտ և էուկարիոտ բջիջներից ոչ միայն իրենց արտաքին և ներքին կառուցվածքով, այլև մատրիցային սինթեզի ռեակցիաներով։ Անցյալ դարի յոթանասունականներին գիտությունն ապացուցեց ռետրովիրուսների գոյությունը՝ օրգանիզմներ, որոնց գենոմը բաղկացած է երկու ՌՆԹ շղթայից։ Ֆերմենտի՝ ​​ռեվերսետազի գործողության ներքո, նման վիրուսային մասնիկները պատճենում են ԴՆԹ մոլեկուլները ռիբոնուկլեինաթթվի հատվածներից, որոնք այնուհետև ներմուծվում են հյուրընկալող բջջի կարիոտիպ: Ինչպես տեսնում ենք, ժառանգական տեղեկատվության պատճենումն այս դեպքում ընթանում է հակառակ ուղղությամբ՝ ՌՆԹ-ից ԴՆԹ: Կոդավորման և ընթերցման այս ձևը բնորոշ է, օրինակ, պաթոգեն գործակալներին, որոնք առաջացնում են քաղցկեղի տարբեր տեսակներ։

Ռիբոսոմները և դրանց դերը բջջային նյութափոխանակության մեջ

Պլաստիկ փոխանակման ռեակցիաները, որոնք ներառում են պեպտիդների կենսասինթեզը, տեղի են ունենում բջջի ցիտոպլազմայում: Պատրաստի սպիտակուցի մոլեկուլ ստանալու համար բավական չէ կառուցվածքային գենից պատճենել նուկլեոտիդային հաջորդականությունը և այն տեղափոխել ցիտոպլազմա։ Անհրաժեշտ են նաև կառուցվածքներ, որոնք կկարդան տեղեկատվությունը և կապահովեն ամինաթթուների միացումը մեկ շղթայի մեջ պեպտիդային կապերի միջոցով: Սրանք ռիբոսոմներ են, որոնց կառուցվածքն ու գործառույթները մեծ ուշադրության են արժանանում մոլեկուլային կենսաբանության մեջ: Մենք արդեն պարզել ենք, թե որտեղ է տեղի ունենում տրանսկրիպցիան՝ սա միջուկի կարիոպլազմա է: Թարգմանչական գործընթացների տեղը բջջային ցիտոպլազմն է։ Հենց դրա մեջ են գտնվում էնդոպլազմիկ ցանցի ուղիները, որոնց վրա խմբերով նստած են սպիտակուց սինթեզող օրգանելները՝ ռիբոսոմները։ Սակայն նրանց ներկայությունը դեռ չի ապահովում պլաստիկ ռեակցիաների սկիզբը։ Մեզ անհրաժեշտ են կառուցվածքներ, որոնք պոլիսոմին կհասցնեն սպիտակուցի մոնոմերի մոլեկուլները՝ ամինաթթուները: Դրանք կոչվում են տրանսպորտային ռիբոնուկլեինաթթուներ: Որո՞նք են դրանք և ո՞րն է նրանց դերը հեռարձակման գործում:

Ամինաթթուների փոխադրիչներ

Տրանսֆերային ՌՆԹ-ի փոքր մոլեկուլներն իրենց տարածական կոնֆիգուրացիայի մեջ ունեն նուկլեոտիդների հաջորդականությունից բաղկացած շրջան՝ հակակոդոն: Թարգմանչական գործընթացներ իրականացնելու համար անհրաժեշտ է, որ նախաձեռնողական համալիր առաջանա։ Այն պետք է ներառի մատրիցային եռյակը, ռիբոսոմները և փոխադրող մոլեկուլի լրացուցիչ շրջանը: Հենց նման համալիր է կազմակերպվում, սա ազդանշան է սպիտակուցի պոլիմերի հավաքումը սկսելու համար: Ե՛վ թարգմանությունը, և՛ արտագրումը կենսաբանության մեջ յուրացման գործընթացներ են, որոնք միշտ ներառում են էներգիայի կլանումը: Դրանք իրականացնելու համար բջիջը նախօրոք պատրաստվում է՝ կուտակելով մեծ քանակությամբ ադենոզին տրիֆոսֆորաթթվի մոլեկուլներ։

Այս էներգետիկ նյութի սինթեզը տեղի է ունենում միտոքոնդրիայում՝ առանց բացառության բոլոր էուկարիոտ բջիջների ամենակարևոր օրգանելները: Այն նախորդում է մատրիցային սինթեզի ռեակցիաների առաջացմանը՝ տեղ զբաղեցնելով բջջի կյանքի ցիկլի նախասինթետիկ փուլում և վերարտադրության ռեակցիաներից հետո։ ATP-ի մոլեկուլների քայքայումը ուղեկցում է տրանսկրիպցիոն գործընթացներին և թարգմանչական ռեակցիաներին, այդ գործընթացի ընթացքում արձակված էներգիան բջջն օգտագործում է օրգանական նյութերի կենսասինթեզի բոլոր փուլերում։

Հեռարձակման փուլեր

Պոլիպեպտիդի առաջացմանը տանող ռեակցիաների սկզբում 20 տեսակի սպիտակուցային մոնոմերներ կապվում են տրանսպորտային թթուների որոշ մոլեկուլների հետ։ Զուգահեռաբար, բջջում տեղի է ունենում պոլիսոմների ձևավորում. ռիբոսոմները միանում են մատրիցին սկզբնական կոդոնի տեղում: Սկսվում է կենսասինթեզի սկիզբը, և ռիբոսոմները շարժվում են mRNA եռյակներով։ Նրանց համար հարմար են ամինաթթուներ տեղափոխող մոլեկուլները։ Եթե ​​պոլիսոմի կոդոնը փոխլրացնող է տրանսպորտային թթուների հակակոդոնին, ապա ամինաթթուն մնում է ռիբոսոմում, և ստացված պոլիպեպտիդային կապը կապում է այն այնտեղ արդեն առկա ամինաթթուների հետ։ Հենց որ սպիտակուցը սինթեզող օրգանիլը հասնում է կանգառի եռյակին (սովորաբար UAG, UAA կամ UGA), թարգմանությունը դադարում է։ Արդյունքում, ռիբոսոմը սպիտակուցի մասնիկի հետ միասին առանձնանում է mRNA-ից։

Ինչպե՞ս է պեպտիդը ստանում իր բնիկ ձևը:

Թարգմանության վերջին փուլը առաջնային սպիտակուցային կառուցվածքի երրորդական ձևի անցման գործընթացն է, որն ունի գնդիկի ձև։ Ֆերմենտները հեռացնում են անհարկի ամինաթթուների մնացորդները, ավելացնում են մոնոսաքարիդներ կամ լիպիդներ, ինչպես նաև լրացուցիչ սինթեզում են կարբոքսիլ և ֆոսֆատ խմբեր: Այս ամենը տեղի է ունենում էնդոպլազմիկ ցանցի խոռոչներում, որտեղ պեպտիդը մտնում է կենսասինթեզի ավարտից հետո։ Հաջորդը, բնիկ սպիտակուցի մոլեկուլը անցնում է ալիքների մեջ: Նրանք ներթափանցում են ցիտոպլազմա և օգնում են ապահովել, որ պեպտիդը ներթափանցի ցիտոպլազմայի որոշակի տարածք և այնուհետև օգտագործվի բջջի կարիքների համար:

Այս հոդվածում մենք պարզեցինք, որ կենսաբանության մեջ թարգմանությունը և տրանսկրիպցիան մատրիցային սինթեզի հիմնական ռեակցիաներն են, որոնք ընկած են օրգանիզմի ժառանգական հակումների պահպանման և փոխանցման հիմքում։