Транскрипция (биология): различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
BsivkoBot (обсуждение | вклад) |
Raymon090 (обсуждение | вклад) Нет описания правки Метки: через визуальный редактор с мобильного устройства из мобильной версии через расширенный мобильный режим |
||
Строка 1: | Строка 1: | ||
{{другие значения|Транскрипция}} |
{{другие значения|Транскрипция}} |
||
[[Файл:Label_RNA_pol_II.png|thumb|280px|Транскрипция [[ДНК]] с образованием [[РНК]] с помощью [[фермент]]а [[РНК-полимераза II|РНК полимеразы II]].]] |
[[Файл:Label_RNA_pol_II.png|thumb|280px|Транскрипция [[ДНК]] с образованием [[РНК]] с помощью [[фермент]]а [[РНК-полимераза II|РНК полимеразы II]].]] |
||
[[Файл:Genetic code.svg|thumb|280px|right|alt=Поток генетической информации.|Сначала ген из 4-символьного алфавита [[ДНК]] (A,T,G,C) переписывается с помощью процесса '''транскрипции''' в 4-символьный алфавит [[РНК]] (A,U,G,C), а из РНК могут быть переведены с помощью процесса [[Трансляция (биология)|трансляции]] в [[кодон|20-символьный алфавит]] аминокислот синтезируемого [[ |
[[Файл:Genetic code.svg|thumb|280px|right|alt=Поток генетической информации.|Сначала ген из 4-символьного алфавита [[Дезоксирибонуклеиновая кислота|ДНК]] (A,T,G,C) переписывается с помощью процесса '''транскрипции''' в 4-символьный алфавит [[Рибонуклеиновая кислота|РНК]] (A,U,G,C), а из РНК могут быть переведены с помощью процесса [[Трансляция (биология)|трансляции]] в [[кодон|20-символьный алфавит]] аминокислот синтезируемого [[Белки|белка]].]] |
||
[[Файл:Transcription process.png|thumb|280px| Общая для про- и эукариот схема стадий транскрипции. Серым обозначен участок ДНК с синим промотором, зелёным — нарождающаяся РНК.]] |
[[Файл:Transcription process.png|thumb|280px| Общая для про- и эукариот схема стадий транскрипции. Серым обозначен участок ДНК с синим промотором, зелёным — нарождающаяся РНК.]] |
||
[[Файл:Transcription label en.jpg|thumb|280px|Транскрипция (фотография под [[ |
[[Файл:Transcription label en.jpg|thumb|280px|Транскрипция (фотография под [[Просвечивающий электронный микроскоп|трансмиссионным электронным микроскопом]]). ''Begin'' — начало транскрипции, ''End'' — конец транскрипции, ''DNA'' — [[Дезоксирибонуклеиновая кислота|ДНК]]]] |
||
[[Файл:MRNA-ru.svg|thumb|280px|Схема процесса транскрипции.]] |
[[Файл:MRNA-ru.svg|thumb|280px|Схема процесса транскрипции.]] |
||
'''Транскри́пция''' (от {{lang-lat|[[wikt:transcriptio#Латинский|transcriptio]]}} «переписывание») — происходящий во всех живых клетках процесс синтеза [[ |
'''Транскри́пция''' (от {{lang-lat|[[wikt:transcriptio#Латинский|transcriptio]]}} «переписывание») — происходящий во всех живых клетках процесс синтеза [[Матричная РНК|РНК]] с использованием [[Дезоксирибонуклеиновая кислота|ДНК]] в качестве [[Матрица (издательское дело)|матрицы]]; перенос [[Генетическая информация|генетической информации]] с ДНК на РНК. |
||
Транскрипция [[катализатор|катализируется]] [[фермент]]ом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. [[РНК-полимераза]] движется по молекуле ДНК в направлении 3' → 5'<ref |
Транскрипция [[катализатор|катализируется]] [[фермент]]ом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. [[РНК-полимераза]] движется по молекуле ДНК в направлении 3' → 5'<ref>{{Книга|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21054/?depth=2|автор=Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts|заглавие=Molecular Biology of the Cell|год=2002|издание=4th|издательство=Garland Science|isbn=978-0-8153-3218-3, 978-0-8153-4072-0}}</ref>. |
||
Если говорить о транскрипции белок-кодирующих участков, то единицей транскрипции [[бактерии|бактерий]] является [[оперон]] — фрагмент молекулы ДНК, состоящий из промотора (оператора, с которым связывается белок-репрессор), транскрибируемой части (которая может содержать несколько белок-кодирующих последовательностей) и терминатора. У [[эукариоты|эукариот]] транскрибируемая часть обычно содержит одну белок-кодирующую последовательность. |
Если говорить о транскрипции белок-кодирующих участков, то единицей транскрипции [[бактерии|бактерий]] является [[оперон]] — фрагмент молекулы ДНК, состоящий из промотора (оператора, с которым связывается белок-репрессор), транскрибируемой части (которая может содержать несколько белок-кодирующих последовательностей) и терминатора. У [[эукариоты|эукариот]] транскрибируемая часть обычно содержит одну белок-кодирующую последовательность. |
||
Строка 27: | Строка 27: | ||
Инициация транскрипции — процесс связывания [[РНК-полимераза|ДНК-зависимой РНК-полимеразы]] с [[промотор]]ом и образования стабильного комплекса для продолжения транскрипции. |
Инициация транскрипции — процесс связывания [[РНК-полимераза|ДНК-зависимой РНК-полимеразы]] с [[промотор]]ом и образования стабильного комплекса для продолжения транскрипции. |
||
Инициации транскрипции может быть разбита на несколько шагов<ref |
Инициации транскрипции может быть разбита на несколько шагов<ref>{{Книга|ссылка=https://books.google.co.jp/books?id=wygpoIudaSIC|автор=James D. Watson|заглавие=Molecular Biology of the Gene|год=1965|издательство=W. A. Benjamin|страниц=530}}</ref>. |
||
# РНК-полимераза (вместе с факторами инициации транскрипции у эукариот) связывается с [[промотор]]ом с образованием '''закрытого комплекса'''. В такой форме внутри комплекса находится двойная спираль ДНК. |
# РНК-полимераза (вместе с факторами инициации транскрипции у эукариот) связывается с [[промотор]]ом с образованием '''закрытого комплекса'''. В такой форме внутри комплекса находится двойная спираль ДНК. |
||
Строка 39: | Строка 39: | ||
Момент перехода РНК-полимеразы от инициации транскрипции к элонгации точно не определён. Три основных биохимических события характеризуют этот переход в случае РНК-полимеразы [[Кишечная палочка|кишечной палочки]]: отделение сигма-фактора, первая [[транслокация]] молекулы [[фермент]]а вдоль матрицы и сильная стабилизация транскрипционного комплекса, который кроме РНК-полимеразы включает растущую цепь РНК и транскрибируемую ДНК. Эти же явления характерны и для РНК-полимераз эукариот. Переход от инициации к элонгации сопровождается разрывом связей между ферментом, [[промотор]]ом, факторами инициации транскрипции, а в ряде случаев — переходом РНК-полимеразы в состояние компетентности в отношении элонгации (например, [[фосфорилирование]] CTD-[[Домен белка|домена]] у РНК-полимеразы II). Фаза элонгации заканчивается после освобождения растущего транскрипта и [[Диссоциация (химия)|диссоциации]] фермента от матрицы (терминация). |
Момент перехода РНК-полимеразы от инициации транскрипции к элонгации точно не определён. Три основных биохимических события характеризуют этот переход в случае РНК-полимеразы [[Кишечная палочка|кишечной палочки]]: отделение сигма-фактора, первая [[транслокация]] молекулы [[фермент]]а вдоль матрицы и сильная стабилизация транскрипционного комплекса, который кроме РНК-полимеразы включает растущую цепь РНК и транскрибируемую ДНК. Эти же явления характерны и для РНК-полимераз эукариот. Переход от инициации к элонгации сопровождается разрывом связей между ферментом, [[промотор]]ом, факторами инициации транскрипции, а в ряде случаев — переходом РНК-полимеразы в состояние компетентности в отношении элонгации (например, [[фосфорилирование]] CTD-[[Домен белка|домена]] у РНК-полимеразы II). Фаза элонгации заканчивается после освобождения растущего транскрипта и [[Диссоциация (химия)|диссоциации]] фермента от матрицы (терминация). |
||
На стадии элонгации в [[ДНК]] расплетено примерно 18 пар [[ |
На стадии элонгации в [[Дезоксирибонуклеиновая кислота|ДНК]] расплетено примерно 18 пар [[Нуклеотиды|нуклеотидов]]. Примерно 12 нуклеотидов матричной нити ДНК образует гибридную спираль с растущим концом цепи РНК. По мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди неё происходит расплетание, а позади — восстановление двойной спирали ДНК. Одновременно освобождается очередное звено растущей цепи РНК из комплекса с матрицей и РНК-полимеразой. Эти перемещения должны сопровождаться относительным вращением РНК-полимеразы и ДНК. Трудно себе представить, как это может происходить в клетке, особенно при транскрипции [[хроматин]]а. Поэтому не исключено, что для предотвращения такого вращения двигающуюся по ДНК РНК-полимеразу сопровождают [[топоизомеразы]]. |
||
Элонгация осуществляется с помощью основных элонгирующих факторов, необходимых, чтобы процесс не останавливался преждевременно<ref>{{ |
Элонгация осуществляется с помощью основных элонгирующих факторов, необходимых, чтобы процесс не останавливался преждевременно<ref>{{Статья|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8990153?dopt=Abstract|автор=D. B. Nikolov, S. K. Burley|заглавие=RNA polymerase II transcription initiation: a structural view|год=1997-01-07|издание=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|том=94|выпуск=1|страницы=15–22|issn=0027-8424|doi=10.1073/pnas.94.1.15}}</ref>. |
||
В последнее время появились данные, показывающие, что регуляторные факторы также могут регулировать элонгацию. РНК-полимераза в процессе элонгации делает паузы на определённых участках [[ген]]а. Особенно четко это видно при низких концентрациях [[Субстрат (биохимия)|субстратов]]. В некоторых участках матрицы длительные задержки в продвижении РНК-полимеразы, т. н. паузы, наблюдаются даже при оптимальных [[концентрация частиц|концентрациях]] субстратов. Продолжительность этих пауз может контролироваться факторами элонгации. |
В последнее время появились данные, показывающие, что регуляторные факторы также могут регулировать элонгацию. РНК-полимераза в процессе элонгации делает паузы на определённых участках [[ген]]а. Особенно четко это видно при низких концентрациях [[Субстрат (биохимия)|субстратов]]. В некоторых участках матрицы длительные задержки в продвижении РНК-полимеразы, т. н. паузы, наблюдаются даже при оптимальных [[концентрация частиц|концентрациях]] субстратов. Продолжительность этих пауз может контролироваться факторами элонгации. |
||
Строка 54: | Строка 54: | ||
== Транскрипционные фабрики == |
== Транскрипционные фабрики == |
||
Существует ряд экспериментальных данных, свидетельствующих о том, что транскрипция осуществляется в так называемых транскрипционных фабриках: огромных, по некоторым оценкам, до 10 [[Мега-|М]][[Дальтон (единица)|Да]] комплексах, которые содержат около 8 [[РНК-полимераза|РНК-полимераз]] II и компоненты последующего [[Процессинг РНК|процессинга]] и [[сплайсинг]]а, а также корректирования новосинтезированного транскрипта<ref> |
Существует ряд экспериментальных данных, свидетельствующих о том, что транскрипция осуществляется в так называемых транскрипционных фабриках: огромных, по некоторым оценкам, до 10 [[Мега-|М]][[Дальтон (единица)|Да]] комплексах, которые содержат около 8 [[РНК-полимераза|РНК-полимераз]] II и компоненты последующего [[Процессинг РНК|процессинга]] и [[сплайсинг]]а, а также корректирования новосинтезированного транскрипта<ref>{{Статья|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10364545?dopt=Abstract|автор=P. R. Cook|заглавие=The organization of replication and transcription|год=1999-06-11|издание=Science (New York, N.Y.)|том=284|выпуск=5421|страницы=1790–1795|issn=0036-8075|doi=10.1126/science.284.5421.1790}}</ref>. В ядре клетки происходит постоянный обмен между пулами растворимой и задействованной РНК-полимеразы. Активная РНК-полимераза задействована в таком комплексе, который в свою очередь является структурной организовывающей компактизацию [[хроматин]]а единицей. Последние данные<ref>{{Статья|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18172162?dopt=Abstract|автор=Jennifer A. Mitchell, Peter Fraser|заглавие=Transcription factories are nuclear subcompartments that remain in the absence of transcription|год=2008-01-01|издание=Genes & Development|том=22|выпуск=1|страницы=20–25|issn=0890-9369|doi=10.1101/gad.454008}}</ref> свидетельствуют о том, что транскрипционные фабрики существуют и в отсутствие транскрипции, они фиксированы в клетке (пока не ясно, взаимодействуют ли они с [[ядерный матрикс|ядерным матриксом]] клетки или нет) и представляют собой независимый ядерный субкомпартмент. Комплекс транскрипционных фабрик, содержащих РНК полимеразу I, II или III, был проанализирован с помощью масс-спектрометрии.<ref>{{Статья|ссылка=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3324775/|автор=Svitlana Melnik, Binwei Deng, Argyris Papantonis, Sabyasachi Baboo, Ian M. Carr|заглавие=The proteomes of transcription factories containing RNA polymerases I, II or III|год=2011-09-25|издание=Nature methods|том=8|выпуск=11|страницы=963–968|issn=1548-7091|doi=10.1038/nmeth.1705}}</ref> |
||
== Обратная транскрипция == |
== Обратная транскрипция == |
||
{{Main|Обратная транскрипция}} |
{{Main|Обратная транскрипция}} |
||
[[Файл:RetroTranscription.jpg|thumb|right|300px|Схема обратной транскрипции]] |
[[Файл:RetroTranscription.jpg|thumb|right|300px|Схема обратной транскрипции]] |
||
Некоторые [[вирусы]] (такие как [[вирус иммунодефицита человека]], вызывающий [[ВИЧ-инфекция|ВИЧ-инфекцию]]), имеют возможность транскрибировать РНК в ДНК. ВИЧ имеет РНК-[[геном]], который встраивается в ДНК. В результате, ДНК вируса может быть объединена с геномом клетки-хозяина. Главный [[Ферменты|фермент]], ответственный за синтез ДНК из РНК, называется [[Обратная транскриптаза|ревертазой]]. Одной из функций ревертазы является создание [[Комплементарная ДНК|комплементарной ДНК]] (кДНК) из вирусного генома. Ассоциированный фермент [[РНКаза H|рибонуклеаза H]] расщепляет РНК, а ревертаза синтезирует кДНК из двойной спирали ДНК. кДНК интегрируется в геном клетки-хозяина с помощью [[Интеграза|интегразы]]. Результатом является синтез вирусных протеинов клеткой-хозяином, которые образуют новые вирусы. В случае с ВИЧ так же программируется [[апоптоз]] (смерть клетки) [[T-лимфоцит|Т-лимфоцитов]].<ref>{{ |
Некоторые [[вирусы]] (такие как [[вирус иммунодефицита человека]], вызывающий [[ВИЧ-инфекция|ВИЧ-инфекцию]]), имеют возможность транскрибировать РНК в ДНК. ВИЧ имеет РНК-[[геном]], который встраивается в ДНК. В результате, ДНК вируса может быть объединена с геномом клетки-хозяина. Главный [[Ферменты|фермент]], ответственный за синтез ДНК из РНК, называется [[Обратная транскриптаза|ревертазой]]. Одной из функций ревертазы является создание [[Комплементарная ДНК|комплементарной ДНК]] (кДНК) из вирусного генома. Ассоциированный фермент [[РНКаза H|рибонуклеаза H]] расщепляет РНК, а ревертаза синтезирует кДНК из двойной спирали ДНК. кДНК интегрируется в геном клетки-хозяина с помощью [[Интеграза|интегразы]]. Результатом является синтез вирусных протеинов клеткой-хозяином, которые образуют новые вирусы. В случае с ВИЧ так же программируется [[апоптоз]] (смерть клетки) [[T-лимфоцит|Т-лимфоцитов]].<ref>{{Статья|ссылка=https://www.dissercat.com/content/nekotorye-osobennosti-mekhanizmov-apoptoza-pri-vich-infektsii|автор=Ирина Николаевна Колесникова|заглавие=Некоторые особенности механизмов апоптоза при ВИЧ-инфекции|год=2000|язык=ru|место=Ростов-на-Дону}}</ref> В иных случаях клетка может остаться распространителем вирусов. |
||
| url = http://www.dissercat.com/content/nekotorye-osobennosti-mekhanizmov-apoptoza-pri-vich-infektsii |
|||
| title = Некоторые особенности механизмов апоптоза при ВИЧ-инфекции |
|||
| author = Колесникова, И. Н. |
|||
| date = 2000 |
|||
| work = Диссертация |
|||
| accessdate = 2011-02-20 |
|||
| archiveurl = http://www.webcitation.org/65XnP3Idu |
|||
| archivedate = 2012-02-18 |
|||
}}</ref> В иных случаях клетка может остаться распространителем вирусов. |
|||
Некоторые клетки эукариот содержат [[Ферменты|фермент]] [[теломераза|теломеразу]], также проявляющую активность обратной транскрипции. С её помощью синтезируются повторяющиеся последовательности в ДНК. Теломераза часто активируются в раковых клетках для бесконечной дупликации генома без потери кодирующей протеины последовательности ДНК. Некоторые РНК-содержащие вирусы животных при помощи РНК-зависимой ДНК-полимеразы способны синтезировать ДНК, комплементарную по отношению к вирусной РНК. Она встраивается в геном эукариотической клетки, где может многие поколения оставаться в скрытом состоянии. При определённых условиях (например, воздействии канцерогенов) вирусные гены могут активироваться, и здоровые клетки превратятся в раковые. |
Некоторые клетки эукариот содержат [[Ферменты|фермент]] [[теломераза|теломеразу]], также проявляющую активность обратной транскрипции. С её помощью синтезируются повторяющиеся последовательности в ДНК. Теломераза часто активируются в раковых клетках для бесконечной дупликации генома без потери кодирующей протеины последовательности ДНК. Некоторые РНК-содержащие вирусы животных при помощи РНК-зависимой ДНК-полимеразы способны синтезировать ДНК, комплементарную по отношению к вирусной РНК. Она встраивается в геном эукариотической клетки, где может многие поколения оставаться в скрытом состоянии. При определённых условиях (например, воздействии канцерогенов) вирусные гены могут активироваться, и здоровые клетки превратятся в раковые. |
Версия от 21:49, 31 марта 2020
Транскри́пция (от лат. transcriptio «переписывание») — происходящий во всех живых клетках процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы; перенос генетической информации с ДНК на РНК.
Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. РНК-полимераза движется по молекуле ДНК в направлении 3' → 5'[1].
Если говорить о транскрипции белок-кодирующих участков, то единицей транскрипции бактерий является оперон — фрагмент молекулы ДНК, состоящий из промотора (оператора, с которым связывается белок-репрессор), транскрибируемой части (которая может содержать несколько белок-кодирующих последовательностей) и терминатора. У эукариот транскрибируемая часть обычно содержит одну белок-кодирующую последовательность.
Цепочка ДНК, которая служит шаблоном для достраивания РНК, называют некодирующей или матричной. Последовательность полученная в результате такого синтеза РНК будет идентична последовательности кодирующей цепочки ДНК (исключая замену тимина ДНК на урацил РНК) согласно принципу комплементарности.
Транскрипция про- и эукариот
В бактериях транскрипцию катализирует единственная РНК-полимераза. Она состоит из основной части из пяти субъединиц (α2ββ'ω) и σ-субъединицы (сигма-фактор), которая определяет связывание с промотором и является единственным фактором инициации транскрипции. У Escherichia coli, например, самая распространенная форма сигма-фактора — σ70.
Клетки эукариот содержат как минимум 3 РНК-полимеразы, а растения — 5, которые для инициации и элонгации требуют набора факторов. РНК-полимераза II — основной фермент эукариотических клеток, катализирующий транскрипцию белок-кодирующих мРНК (и некоторых других РНК).
В бактериях, мРНК после транскрипции никак не модифицируется, и непосредственно во время транскрипции может происходить трансляция. В эукариотических клетках мРНК модифицируется в ядре — на неё навешивается 5'-кэп и синтезируется 3'-полиА-хвост, происходит сплайсинг. Затем мРНК может попасть в цитоплазму, где будет происходит трансляция.
Процесс транскрипции
Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации.
Инициация
Инициация транскрипции — процесс связывания ДНК-зависимой РНК-полимеразы с промотором и образования стабильного комплекса для продолжения транскрипции.
Инициации транскрипции может быть разбита на несколько шагов[2].
- РНК-полимераза (вместе с факторами инициации транскрипции у эукариот) связывается с промотором с образованием закрытого комплекса. В такой форме внутри комплекса находится двойная спираль ДНК.
- Преобразование в открытый комплекс. Спираль ДНК на расстоянии около 13 пар нуклеотидов от точки старта транскрипции плавится, то есть цепи ДНК отделяются друг от друга. Участок разделённых спиралей ДНК называется транскрипционным пузырем.
- Разделение цепей открывает доступ к некодирующей цепочке ДНК. Первые два рибонуклеотида выравниваются с шаблонной ДНК и соединяются. Далее удлинение РНК происходит при присоединении рибонуклеотидов к 3'-концу цепочки. Соединение первых 10 нуклеотидов — неэффективный процесс, поэтому транскрипция на этой стадии часто обрывается, короткий транскрипт высвобождается и синтез начинается снова. Такая пробуксовка полимеразы называется абортивной транскрипцией.
- Как только полимеразно-промоторный комплекс образует транскрипт длиннее 10 нуклеотидов, он становится достаточно стабильным, чтобы продолжать транскрипцию и переходит в стадию элонгации. Также это называется избеганием промотора.
Инициации транскрипции — сложный процесс, зависящий от последовательности ДНК вблизи транскрибируемой последовательности (а у эукариот также и от более далеких участков генома — энхансеров и сайленсеров) и от наличия или отсутствия различных белковых факторов.
Элонгация
Момент перехода РНК-полимеразы от инициации транскрипции к элонгации точно не определён. Три основных биохимических события характеризуют этот переход в случае РНК-полимеразы кишечной палочки: отделение сигма-фактора, первая транслокация молекулы фермента вдоль матрицы и сильная стабилизация транскрипционного комплекса, который кроме РНК-полимеразы включает растущую цепь РНК и транскрибируемую ДНК. Эти же явления характерны и для РНК-полимераз эукариот. Переход от инициации к элонгации сопровождается разрывом связей между ферментом, промотором, факторами инициации транскрипции, а в ряде случаев — переходом РНК-полимеразы в состояние компетентности в отношении элонгации (например, фосфорилирование CTD-домена у РНК-полимеразы II). Фаза элонгации заканчивается после освобождения растущего транскрипта и диссоциации фермента от матрицы (терминация).
На стадии элонгации в ДНК расплетено примерно 18 пар нуклеотидов. Примерно 12 нуклеотидов матричной нити ДНК образует гибридную спираль с растущим концом цепи РНК. По мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди неё происходит расплетание, а позади — восстановление двойной спирали ДНК. Одновременно освобождается очередное звено растущей цепи РНК из комплекса с матрицей и РНК-полимеразой. Эти перемещения должны сопровождаться относительным вращением РНК-полимеразы и ДНК. Трудно себе представить, как это может происходить в клетке, особенно при транскрипции хроматина. Поэтому не исключено, что для предотвращения такого вращения двигающуюся по ДНК РНК-полимеразу сопровождают топоизомеразы.
Элонгация осуществляется с помощью основных элонгирующих факторов, необходимых, чтобы процесс не останавливался преждевременно[3].
В последнее время появились данные, показывающие, что регуляторные факторы также могут регулировать элонгацию. РНК-полимераза в процессе элонгации делает паузы на определённых участках гена. Особенно четко это видно при низких концентрациях субстратов. В некоторых участках матрицы длительные задержки в продвижении РНК-полимеразы, т. н. паузы, наблюдаются даже при оптимальных концентрациях субстратов. Продолжительность этих пауз может контролироваться факторами элонгации.
Терминация
У бактерий есть два механизма терминации транскрипции:
- ро-зависимый механизм, при котором белок Rho ([ро]) дестабилизирует водородные связи между матрицей ДНК и мРНК, высвобождая молекулу РНК.
- ро-независимый, при котором транскрипция останавливается, когда только что синтезированная молекула РНК формирует стебель-петлю, за которой расположено несколько урацилов (…УУУУ), что приводит к отсоединению молекулы РНК от матрицы ДНК.
Терминация транскрипции у эукариот менее изучена. Она завершается разрезанием РНК, после чего к её 3' концу фермент добавляет несколько аденинов (…АААА), от числа которых зависит стабильность данного транскрипта[4].
Транскрипционные фабрики
Существует ряд экспериментальных данных, свидетельствующих о том, что транскрипция осуществляется в так называемых транскрипционных фабриках: огромных, по некоторым оценкам, до 10 МДа комплексах, которые содержат около 8 РНК-полимераз II и компоненты последующего процессинга и сплайсинга, а также корректирования новосинтезированного транскрипта[5]. В ядре клетки происходит постоянный обмен между пулами растворимой и задействованной РНК-полимеразы. Активная РНК-полимераза задействована в таком комплексе, который в свою очередь является структурной организовывающей компактизацию хроматина единицей. Последние данные[6] свидетельствуют о том, что транскрипционные фабрики существуют и в отсутствие транскрипции, они фиксированы в клетке (пока не ясно, взаимодействуют ли они с ядерным матриксом клетки или нет) и представляют собой независимый ядерный субкомпартмент. Комплекс транскрипционных фабрик, содержащих РНК полимеразу I, II или III, был проанализирован с помощью масс-спектрометрии.[7]
Обратная транскрипция
Некоторые вирусы (такие как вирус иммунодефицита человека, вызывающий ВИЧ-инфекцию), имеют возможность транскрибировать РНК в ДНК. ВИЧ имеет РНК-геном, который встраивается в ДНК. В результате, ДНК вируса может быть объединена с геномом клетки-хозяина. Главный фермент, ответственный за синтез ДНК из РНК, называется ревертазой. Одной из функций ревертазы является создание комплементарной ДНК (кДНК) из вирусного генома. Ассоциированный фермент рибонуклеаза H расщепляет РНК, а ревертаза синтезирует кДНК из двойной спирали ДНК. кДНК интегрируется в геном клетки-хозяина с помощью интегразы. Результатом является синтез вирусных протеинов клеткой-хозяином, которые образуют новые вирусы. В случае с ВИЧ так же программируется апоптоз (смерть клетки) Т-лимфоцитов.[8] В иных случаях клетка может остаться распространителем вирусов.
Некоторые клетки эукариот содержат фермент теломеразу, также проявляющую активность обратной транскрипции. С её помощью синтезируются повторяющиеся последовательности в ДНК. Теломераза часто активируются в раковых клетках для бесконечной дупликации генома без потери кодирующей протеины последовательности ДНК. Некоторые РНК-содержащие вирусы животных при помощи РНК-зависимой ДНК-полимеразы способны синтезировать ДНК, комплементарную по отношению к вирусной РНК. Она встраивается в геном эукариотической клетки, где может многие поколения оставаться в скрытом состоянии. При определённых условиях (например, воздействии канцерогенов) вирусные гены могут активироваться, и здоровые клетки превратятся в раковые.
Примечания
- ↑ Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts. Molecular Biology of the Cell. — 4th. — Garland Science, 2002. — ISBN 978-0-8153-3218-3, 978-0-8153-4072-0.
- ↑ James D. Watson. Molecular Biology of the Gene. — W. A. Benjamin, 1965. — 530 с.
- ↑ D. B. Nikolov, S. K. Burley. RNA polymerase II transcription initiation: a structural view // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 1997-01-07. — Т. 94, вып. 1. — С. 15–22. — ISSN 0027-8424. — doi:10.1073/pnas.94.1.15.
- ↑ Lewin, Benjamin (2007). Genes IX. Sudbury, MA: Jones and Bartlett Publishers. ISBN 0-7637-4063-2
- ↑ P. R. Cook. The organization of replication and transcription // Science (New York, N.Y.). — 1999-06-11. — Т. 284, вып. 5421. — С. 1790–1795. — ISSN 0036-8075. — doi:10.1126/science.284.5421.1790.
- ↑ Jennifer A. Mitchell, Peter Fraser. Transcription factories are nuclear subcompartments that remain in the absence of transcription // Genes & Development. — 2008-01-01. — Т. 22, вып. 1. — С. 20–25. — ISSN 0890-9369. — doi:10.1101/gad.454008.
- ↑ Svitlana Melnik, Binwei Deng, Argyris Papantonis, Sabyasachi Baboo, Ian M. Carr. The proteomes of transcription factories containing RNA polymerases I, II or III // Nature methods. — 2011-09-25. — Т. 8, вып. 11. — С. 963–968. — ISSN 1548-7091. — doi:10.1038/nmeth.1705.
- ↑ Ирина Николаевна Колесникова. Некоторые особенности механизмов апоптоза при ВИЧ-инфекции . — Ростов-на-Дону, 2000.