expresia genelor

Această secțiune expresia genelor examinate și reglarea acestuia. Exprimarea genelor (. Figurile 3-13) are loc în mai multe etape: modificarea transcriere protsessingtranslyatsiyaposttranslyatsionnaya. La fiecare dintre aceste etape în macromolecula sub forma unei gene, transcript primar, ARNm, polipeptidă și proteină sunt afectate de diverși factori de reglementare.

Figura 0.3-13 .Etapyekspressiigena [2]. direcția procesului indicat prin săgeți, expresia genelor menționate pași pe stânga; pașii de expresie participanți (ADN transcript, ARNm, polipeptidă, proteină), numerotate cu cifre romane de pe dreapta. porțiunea transcrisă a genei este restricționată în figurile 1 (un situs de inițiere a transcripției) și 2 (locul de terminare a transcrierii) vândute în porțiuni polipeptid genă și ARNm ( „ORF“) - „coadă“ în figurile 3 și 4. Compoziția ARNm poliA- Set

transcriere

Transcrierea - primul pas al informației genetice - duce la apariția ADN-ului pe un șablon al transcriptului primar (ARN) compus dintr-un introni și exoni de secvențe transcrise liniare. ADN-ul servește doar ca o matrice pentru sinteza ARN-ului si nu este schimbat în timpul transcripției. Mecanismul bazat pe transcripție (reacția polimerazei catalizată de ARN polimerazele) este principiul împerecherea bazelor complementare. sinteza ARN începe la anumite secvențe (site-uri) ADN - promotor și terminate în site-urile de terminare.

 transcripțional - regiunea ADN între promotor și situsul de terminare - unitatea de transcripție. Fiecare transcripțional conține secvențe de nucleotide specifice la care factorii de transcriere de reglementare interacționează.

 Faktorytranskriptsii - proteine ​​care interactioneaza cu site-uri de reglementare ADN specifice, inițiind, accelerând, încetinind sau blochează transcripția unei gene specifice.

 ARN polimeraza. Biosintezã ARN efectuat ADN dependente ARN polimeraze: ARN polimeraza I sintetizează o pre-ARNr, ARN polimeraza II - pre-ARNm ARN polimerazei III - pre-ARNt. ARN-polimerazei compus din mai multe CE SE (sigma) îndeplinește o funcție de reglementare, unul dintre factorii de inițiere a transcripției.

 Stadiitranskriptsii. In timpul transcriere aloca 3 etape: inițiere, alungire și de terminare.

 Inițiere. Promotor activează factorul de inițiere - mare de proteine ​​- factor TATA (reacționat cu o secvență specifică de nucleotide promotor - TATAAA [caseta TATA]). Factori de inițiere determină o schimbare în conformația ARN-polimeraza și permite depanare de aproximativ o rotire a helixului ADN-ului, în care matricea este disponibil pentru sinteza lanțurilor de ARN. După sinteza oligonucleotidei de 8-10 resturi de nucleotide, -subunitate a polimerazei ARN este separat de enzima, iar locul ei este luat de unii factori de alungire.

 alungire. Factorii de alungire facilitează lanțurile ADN divergență. Ca să promoveze polimeraza ARN pe matrița de ADN într-o direcție de la 3`- la 5`-end divergență față apare, și în spatele - reducerea dublei helix a ADN-ului.

 Rezilierea. Derularea structurii dublu helix a ADN-ului în situsuri de terminare a transcripției face disponibil pentru factorul de terminare. factor de terminare facilitează separarea transcriptului primar (pre-ARNm), matrița de ADN complementar și ARN polimerazei din matriță ADN. ARN polimeraza poate începe următorul ciclu după aderare transcriere subedinitsy.

transcrieri primare sunt supuse unei serii de modificări covalente (modificarea capetelor și a pre-ARNm despicare), ca rezultat, care este format capabil de a transmite un ARNm matur.

 Modifikatsiya5`-end. ilikepirovanie. Catalizează plafonarea guanylyltransferase, hydrolyzing legăturii energetice în molecula GTP și se atașează la nukleotiddifosfatny reziduuri 5`-al fragmentului ARN sintetizat pentru a forma 5`, 5`-fosfodiester linkage. Modificat 5`-end oferă o inițiere a translației, prelungește durata de viață a ARNm, și îl protejează de acțiunea 5`-exonucleaze în citoplasmă.

 Modifikatsiya3`-end. Poly O polimerază generează o secvență poliA (poliA- „coadă“), constând din resturi de acid adenilic 100-200.

 Îmbinare. Secvențe de nucleotide prezente în ADN-ul, dar care nu sunt încorporate în ARNm, denumit necodificatoare (intron), iar secvențele prezente într-un ARNm - care codifică (exoni). Secvențe intron „cut“ din transcriptul primar și exoni se termină conectate între ele. O astfel de modificare a ARN-ului se numește „despicare“ (de la angl.tosplice - splice). Procesul de introni „tăiere“, are loc cu participarea ribonucleoproteine ​​nucleare mici. Matisirea are loc în nucleu și în citoplasmă se ARNm „matur“. genele umane conțin mai mulți introni decât exoni, deci foarte lung molecula pre-ARNm (aproximativ 5000 de nucleotide) după splicing sunt transformate în molecule scurte de ARNm citoplasmic (de la 500 la 3000 nucleotide).

Pentru sinteza lanțului polipeptidic din următoarele componente principale sunt necesare: aminoacizi, ARNt (aproximativ 50 diferite ARNt) ARNm, ribozomi, surse de energie (ATP și GTP), factori de inițiere proteine, elongație și încetarea traducerii. Procesul de traducere este schematic afișat în Fig. 3-14.

Figura 0.3-14 .TranslyatsiyamRNK [9]. A ribozomului (80S) compus dintr-o mare (de jos) și mici (pe partea de sus) CE. CE mare (60S) cuprinde 5S, 28S si 5,8S ARN si 50 de proteine, mici CE (40S) 18S ARN si include mai mult de 30 de proteine ​​(S - constanta de sedimentare). Ribozom are trei legare ARN site-uri diferite - una la două ARNm și ARNt. situs de legare la peptidil-ARNt deține molecula ARNt este ancorat la capătul lanțului polipeptidic în creștere; site-ul adiacent aminoacil-ARNt de legare (acceptor) înregistrările doar primite de ribozom ARNt molecula cu un aminoacid. ARNt numite „molecule adaptor“ ca acceptor de capătul unui anumit aminoacid este atașat și cu ajutorul anticodon ei recunosc codon specific pe mARN. Cu alte cuvinte, adaptarea structurii ARNt diferite si aranjament compus din ARN și proteine ​​macromoleculelor monomeri ARN (nucleotide) si proteine ​​(aminoacizi). ribozomi CE au funcții diferite: atașează CE mici ARNm și decodifică informația folosind ARNt, majoritatea CoE este responsabil pentru formarea legăturilor peptidice.

 Geneticheskiykod. informații de difuzare înregistrate în mARN (secvență de nucleotide), în secvența de aminoacizi a polipeptidei necesită prezența codului genetic, adică, Regulile sub care structura primară de acid nucleic (intercalat patru nucleotide) în ADN și ARNm determină structura primară a proteinei (secvența specifică de aminoacizi din catena polipeptidică). Cu alte cuvinte, un fel de „alfabet“.

 Codonii. Litera „Alfabetul“ sunt codoni -tripletynukleotidov. care codifică un aminoacid particular. Se pare că numărul total de secvențe de codificare a trei dintre cele patru nucleotide (codon) este 64 (4 3 = 64), adică mai mult de trei ori mai mare decât numărul minim de codon 20 aminoacizi necesari pentru codificare.

 Svoystvageneticheskogokoda. Pentru codul genetic se caracterizează prin specificitate și vyrozhdonnost (redundanță).

 specificitate. Fiecare codon corespunde numai un aminoacid specific. Astfel, codon codifică GGU arginină codon AUA - metionină, codonul CCA - prolină (U - uracil, C - citozina, A - Adenin, G - guanina).

 Vyrozhdonnost - includerea în lanțul polipeptidic al aceluiași aminoacid este codificat de mai multe codoni. Astfel, codifică tripleți arginină 6 (CGU, CGC, CGA, CGG, AGA si AGG), prolină - 4 (CCU, CCC, CCA, CCG), dar metionină - un singur triplet AUA.

 Sintezpolipeptidnoytsepi derivată din N- până la C-terminal la citirea din codul genetic la 5`- 3`-end a ARNm. După eliberarea 5`-end a ARNm în acest scop se poate alătura un nou ribozom, care începe să crească chiar și un singur lanț de polipeptidă. De obicei, același ARNm care implică simultan o mulțime de ribozomi (poliribozomilor sau polizomilor).

 Etapytranslyatsii - inițiere, alungire și de terminare.

 Inițiere. În această etapă de inițiere a translației factorilor implicați FEI (din angl.eukaryoticinitiationfactors). După formarea unui complex format din ARNt, ARNm, ribozomi și de inițiere a translației factori (vezi. Fig. 3-14), CE 40S ribozomi slide-a lungul părții necodate a ARNm până acum, până când ajunge la codonul start august ( «3" în figură) apoi se oprește CE și comunică cu alți factori de inițiere.

 alungire. Ribozom folosind aminoacil-ARNt secvențial „citește“ codonilor mARN după codonul start în direcția de la 5` la 3`-end, în creștere în lanț polipeptidic datorită adăugării secvențială de aminoacizi.

 terminarea translației are loc la atingerea unuia dintre codonul stop (UAG, UAA sau UGA cifric „4“ în figură), pentru care nu ARNt corespunzător. În loc de ARNt la ribozom se alăture 2 factori de terminare. Unul catalizează scindarea hidrolitică a peptidei sintetizate din ARNt și celălalt cauzează disocierea ribozomului prin CE.