Матрична РНК: будова і основна функція
Опубликованно 01.08.2018 10:46
РНК — найважливіший компонент молекулярно-генетичних механізмів клітини. Зміст рибонуклеїнових кислот становить кілька відсотків її сухої маси, і близько 3-5 % від цієї кількості припадає на матричну РНК (мРНК), яка безпосередньо бере участь у білковому синтезі, сприяючи реалізації геному.
В молекулі мРНК закодована зчитана з гена амінокислотна послідовність білка. Тому матрична рибонуклеїнова кислота інакше називається інформаційною (иРНК).
Загальна характеристика
Як і всі рибонуклеїнових кислоти, матрична РНК являє собою ланцюг рибонуклеотидов (аденін, гуанін, цитозин і урацил), з'єднаних один з одним фосфодиэфирными зв'язками. Найчастіше мРНК має лише первинну структуру, але в деяких випадках — вторинну.
У клітині присутні десятки тисяч видів иРНК, кожен з яких представлений 10-15 молекулами, відповідають конкретній ділянці ДНК. У иРНК записана інформація про структуру одного чи декількох (у бактерій) білків. Амінокислотна послідовність представлена у вигляді триплетів кодує ділянки молекули мРНК. Біологічна роль
Основна функція матричної РНК полягає в реалізації генетичної інформації шляхом її передачі від ДНК до місця синтезу білка. При цьому иРНК виконує два завдання: переписує інформацію про первинну структуру білка з генома, що здійснюється в процесі транскрипції; взаємодіє з белковосинтезирующим апаратом (рибосомами) як смислової матриці, що визначає послідовність амінокислот.
Власне, транскрипція являє собою синтез РНК, у якому ДНК виступає в якості матриці. Однак тільки у випадку інформаційної РНК цей процес має значення переписування з гена інформації про білку.
Саме иРНК є головним посередником, за допомогою якого здійснюється шлях від генотипу до фенотипу (ДНК-РНК-білок).
Час існування мРНК в клітці
Матрична РНК живе в клітці дуже недовго. Період існування однієї молекули характеризується двома параметрами: Функціональне час напівжиття визначається здатністю мРНК служити в якості матриці і вимірюється по зменшенню кількості білка, синтезованого з однієї молекули. У прокаріотів цей показник становить приблизно 2 хвилини. За цей період кількість синтезованого білка зменшується в два рази. Хімічне час напівжиття визначається зменшенням інформаційних молекул РНК, здатних до гібридизації (комплементарному з'єднанню) з ДНК, що характеризує цілісність первинної структури.
Хімічне час напівжиття зазвичай довші функціонального, оскільки незначна початкова деградація молекули (наприклад, одиничний розрив у рибонуклеотидной ланцюга) ще не перешкоджає гібридизації з ДНК, але вже перешкоджає білкового синтезу.
Час напівжиття є статистичним поняттям, тому існування конкретної молекули РНК може виявитися значно вище або нижче цього значення. В результаті деякі мРНК встигають транслюватися кілька разів, а інші деградують раніше, ніж закінчиться синтез однієї білкової молекули.
У плані деградації эукариотические иРНК набагато стабільніше прокариотических (період напівжиття становить близько 6 годин). З цієї причини їх набагато легше виділяти з клітини у непошкодженому вигляді. Структура мРНК
У нуклеотидну послідовність матричної РНК входять транслюються області, в якій закодована первинна структура білка, і неінформативні ділянки, склад яких у прокаріотів та еукаріотів відрізняється.
Кодує область починається з ініціюючого кодона (AUG) і закінчується одним із терминирующих (UAG, UGA, UAA). Залежно від типу клітини (ядерна або прокариотическая) матрична РНК може містити один або кілька транслюють ділянок. У першому випадку вона називається моноцистронной, а в другому - полицистронной. Остання характерна тільки для бактерій і архей. Особливості будови та функціонування мРНК у прокаріотів
У прокаріотів процеси транскрипції і трансляції відбуваються одночасно, тому матрична РНК має лише первинну структуру. Так само як і у еукаріотів, вона представлена лінійною послідовністю рибонуклеотидов, яка містить інформаційні та некодирующие ділянки.
Більшість мРНК бактерій і архей полицистронны (містять кілька кодують областей), що зумовлено особливістю організації прокариотического геному, який має оперонную структуру. Це означає, що в одному транскриптоне ДНК закодована інформація про декількох білках, яка згодом переноситься на РНК. Невелика частина інформаційної РНК є моноцистронной.
Нетранслируемые області бактеріальної мРНК представлені: лідерної послідовності (розташована на 5`-кінці); трейлерной (або кінцевий) послідовністю (знаходиться на 3`-кінці); нетранслируемыми межцистронными областями (спейсерами)- знаходяться між кодирующими ділянками полицистронной РНК.
Довжина межцистронных послідовностей може складатися від 1-2 до 30 нуклеотидів.
Эукариотическая мРНК
Эукариотическая мРНК завжди моноцистронна і містить більш складний набір некодирующих областей, які включають: кеп; 5`-нетранслируемую область (5'НТО); 3`-нетранслируемую область (3'НТО); полиадениловый хвіст.
Узагальнену структуру матричної РНК у еукаріотів можна представити у вигляді схеми з такою послідовністю елементів: кеп, 5`-НТО, AUG, що транслюється область, стоп-кодон, 3'НТО, полі-А-хвіст.
У еукаріотів процеси транскрипції і трансляції роз'єднані і в часі і в просторі. Кеп і полиадениловый хвіст матрична РНК набуває під час дозрівання, яке називається процесингом, а потім транспортується з ядра в цитоплазму, де зосереджені рибосоми. В ході процесингу також вирізаються интроны, які переносяться на РНК з еукаріотичного геному. Де синтезуються рибонуклеїнових кислоти
Всі види РНК синтезуються спеціальними ферментами (РНК-полимеразами) на основі ДНК. Відповідно, локалізація цього процесу в прокариотической і эукариотической клітинах відрізняється.
У еукаріотів транскрипція здійснюється всередині ядра, в якому зосереджена ДНК у вигляді хроматину. При цьому спочатку синтезується пре-мРНК, яка зазнає ряд модифікацій і тільки після цього транспортується в цитоплазму.
У прокаріотів місцем, де синтезуються рибонуклеїнових кислоти, служить область цитоплазми, що межує з нуклеоидом. РНК-синтезують ферменти, що взаємодіють з деспирализованными петлями бактеріального хроматину. Механізм транскрипції
Синтез матричної РНК заснований на принципі компліментарності нуклеїнових кислот і здійснюється РНК-полимеразами, які каталізують замикання фосфодиэфирной зв'язку між рибонуклеозидтрифосфатами.
У прокаріотів мРНК синтезується тим же ферментом, що й інші види рибонуклеотидов, а в еукаріотів — РНК-полімеразою II.
Транскрипція включає 3 стадії: ініціацію, элонгацию і терминацию. На пером етапі полімераза приєднується до промотору — спеціалізованій дільниці, предваряющему кодує послідовність. На стадії елонгації фермент нарощує ланцюг РНК, приєднуючи до ланцюга нуклеотиди, комплементарно взаємодіють з матричної ланцюгом ДНК. Автор: Лідія Шерстова 23 Липня 2018
Категория: Студентам