РНҚ жасушаның молекулалық-генетикалық механизмдерінің маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Рибонуклеин қышқылдарының құрамы оның құрғақ салмағының бірнеше пайызын құрайды және бұл мөлшердің шамамен 3-5% геномның жүзеге асуына ықпал ететін белок синтезіне тікелей қатысатын хабаршы РНҚ-ға (мРНҚ) түседі.
МРНҚ молекуласы геннен оқылатын ақуыздың аминқышқылдарының тізбегін кодтайды. Сондықтан матрицалық рибонуклеин қышқылы басқаша ақпараттық (мРНҚ) деп аталады.
Жалпы сипаттамалар
Барлық рибонуклеин қышқылдары сияқты хабаршы РНҚ бір-бірімен фосфодиэфирлік байланыстар арқылы байланысқан рибонуклеотидтердің (аденин, гуанин, цитозин және урацил) тізбегі болып табылады. Көбінесе мРНҚ тек бастапқы құрылымға ие, бірақ кейбір жағдайларда оның қосалқы құрылымы болады.
Жасушада он мыңдаған мРНҚ түрлері бар, олардың әрқайсысы ДНҚ-ның белгілі бір учаскесіне сәйкес келетін 10-15 молекуламен ұсынылған. мРНҚ бір немесе бірнеше құрылымы туралы ақпаратты қамтидыбактериялар) белоктар. Аминқышқылдарының тізбегі мРНҚ молекуласының кодтау аймағының триплеттері түрінде берілген.
Биологиялық рөл
Мессенджер РНҚ-ның негізгі қызметі – генетикалық ақпаратты ДНҚ-дан ақуыз синтезі өтетін жерге тасымалдау арқылы жүзеге асыру. Бұл жағдайда мРНҚ екі тапсырманы орындайды:
- транскрипция процесінде жүзеге асырылатын геномнан белоктың бастапқы құрылымы туралы ақпаратты қайта жазады;
- аминқышқылдарының ретін анықтайтын семантикалық матрица ретінде ақуызды синтездейтін аппаратпен (рибосомалармен) әрекеттеседі.
Шын мәнінде, транскрипция – РНҚ синтезі, онда ДНҚ шаблон ретінде әрекет етеді. Дегенмен, хабаршы РНҚ жағдайында ғана бұл процестің гендегі ақуыз туралы ақпаратты қайта жазу мәні бар.
Генотиптен фенотипке (ДНҚ-РНҚ-ақуыз) жол өтетін негізгі медиатор болып табылатын мРНҚ.
Жасушадағы мРНҚ өмір сүру ұзақтығы
Мессенджер РНҚ жасушада өте қысқа уақыт өмір сүреді. Бір молекуланың өмір сүру кезеңі екі параметрмен сипатталады:
- Функционалды жартылай ыдырау периоды мРНҚ-ның үлгі ретінде қызмет ету қабілетімен анықталады және бір молекулаға синтезделген ақуыз мөлшерінің азаюымен өлшенеді. Прокариоттарда бұл көрсеткіш шамамен 2 минутты құрайды. Бұл кезеңде синтезделген ақуыздың мөлшері екі есе азаяды.
- Химиялық жартылай ыдырау периоды гибридтенуге қабілетті хабаршы РНҚ молекулаларының азаюымен анықталады.(комплементарлы қосылыс) ДНҚ бар, ол бастапқы құрылымның тұтастығын сипаттайды.
Химиялық жартылай шығарылу кезеңі әдетте функционалдық жартылай шығарылу кезеңінен ұзағырақ, өйткені молекуланың шамалы бастапқы ыдырауы (мысалы, рибонуклеотидтер тізбегінің бір рет үзілуі) ДНҚ-мен будандастыруды әлі болдырмайды, бірақ қазірдің өзінде ақуыздың алдын алады. синтез.
Жартылай ыдырау кезеңі статистикалық түсінік, сондықтан белгілі бір РНҚ молекуласының болуы осы мәннен айтарлықтай жоғары немесе төмен болуы мүмкін. Нәтижесінде кейбір мРНҚ-лардың бірнеше рет трансляциялану уақыты болады, ал басқалары бір ақуыз молекуласының синтезі аяқталмай тұрып бұзылады.
Дградация тұрғысынан эукариоттық мРНҚ прокариоттарға қарағанда әлдеқайда тұрақты (жартылай ыдырау кезеңі шамамен 6 сағат). Осы себепті оларды жасушадан бүтін оқшаулау оңайырақ.
мРНҚ құрылымы
Хабаршы РНҚ-ның нуклеотидтер тізбегі белоктың бастапқы құрылымы кодталған аударылған аймақтарды және құрамы прокариоттар мен эукариоттарда ерекшеленетін ақпараттық емес аймақтарды қамтиды.
Кодтау аймағы бастама кодонынан (AUG) басталып, аяқтау кодондарының (UAG, UGA, UAA) бірімен аяқталады. Жасушаның түріне (ядролық немесе прокариоттық) байланысты хабаршы РНҚ бір немесе бірнеше трансляция аймағын қамтуы мүмкін. Бірінші жағдайда ол моноцистрондық, ал екіншісінде - полицистрондық деп аталады. Соңғысы тек бактериялар мен архейлерге тән.
Прокариоттардағы мРНҚ-ның құрылымы мен қызметінің ерекшеліктері
Прокариоттардағы транскрипция процестеріжәне аудармалар бір мезгілде орын алады, сондықтан хабаршы РНҚ тек бастапқы құрылымға ие. Эукариоттардағы сияқты, ол ақпараттық және кодталмаған аймақтарды қамтитын рибонуклеотидтердің сызықтық тізбегі арқылы берілген.
Бактериялар мен архейлердің мРНҚ-ларының көпшілігі полицистронды (бірнеше кодтау аймақтары бар), бұл оперондық құрылымы бар прокариоттық геномның ұйымдасу ерекшелігіне байланысты. Бұл бірнеше белоктар туралы ақпарат бір ДНҚ транскриптонында кодталғанын білдіреді, ол кейіннен РНҚ-ға беріледі. Хабаршы РНҚ-ның кішкене бөлігі моноцистронды.
Бактериялық мРНҚ-ның трансляцияланбаған аймақтары көрсетілген:
- көшбасшы реті (5`-соңында орналасқан);
- тіркеме (немесе соңы) реті (3`-соңында орналасқан);
- аударылмаған интерцистрондық аймақтар (аралықтар) - полицистрондық РНҚ кодтау аймақтары арасында орналасқан.
Цистронаралық тізбектердің ұзындығы 1-2-ден 30 нуклеотидке дейін болуы мүмкін.
Эукариоттық мРНҚ
Эукариоттық мРНҚ әрқашан моноцистронды және кодталмаған аймақтардың күрделі жиынтығын қамтиды, олар мыналарды қамтиды:
- қалпақ;
- 5`-аударылмаған аймақ (5`NTR);
- 3`-аударылмаған аймақ (3`NTR);
- полиаденил құйрығы.
Эукариоттардағы хабаршы РНҚ-ның жалпыланған құрылымын келесідей көрсетуге боладыкелесі элементтер тізбегі бар схемалар: қалпақ, 5`-UTR, AUG, аударылған аймақ, тоқтату кодоны, 3`UTR, поли-A-tail.
Эукариоттарда транскрипция мен трансляция процестері уақыт бойынша да, кеңістікте де бөлінеді. Хабаршы РНҚ пісіп-жетілу кезінде қалпақ пен полиаденил құйрықты алады, оны өңдеу деп атайды, содан кейін ядродан рибосомалар шоғырланған цитоплазмаға тасымалданады. Өңдеу сонымен қатар эукариоттық геномнан РНҚ-ға тасымалданатын интрондарды кесіп тастайды.
Рибонуклеин қышқылдары қай жерде синтезделеді
РНҚ-ның барлық түрлері ДНҚ негізіндегі арнайы ферменттермен (РНҚ-полимеразалар) синтезделеді. Тиісінше, прокариоттық және эукариоттық жасушаларда бұл процестің локализациясы әртүрлі.
Эукариоттарда транскрипция ядроның ішінде жүзеге асады, онда ДНҚ хроматин түрінде шоғырланған. Бұл ретте алдымен пре-мРНҚ синтезделеді, ол бірқатар өзгерістерге ұшырап, содан кейін ғана цитоплазмаға тасымалданады.
Прокариоттарда рибонуклеин қышқылдарының синтезделетін орны цитоплазманың нуклеоидпен шектесетін аймағы болып табылады. РНҚ синтездейтін ферменттер бактериялық хроматиннің деспирализацияланған ілмектерімен әрекеттеседі.
Транскрипция механизмі
Хабарлы РНҚ синтезі нуклеин қышқылдарының комплементарлылық принципіне негізделген және рибонуклеозидтрифосфаттар арасындағы фосфодиэфирлік байланыстың жабылуын катализдейтін РНҚ-полимеразалар арқылы жүзеге асады.
Прокариоттарда мРНҚ басқа түрлер сияқты бірдей фермент арқылы синтезделеді.рибонуклеотидтер, ал эукариоттарда РНҚ-полимераза II арқылы.
Транскрипция 3 кезеңді қамтиды: бастау, ұзарту және аяқтау. Бірінші кезеңде полимераза промоторға, кодтау тізбегінің алдында тұратын арнайы учаскеге бекітіледі. Элонгация сатысында фермент шаблон ДНҚ тізбегімен комплементарлы әрекеттесетін тізбекке нуклеотидтерді қосу арқылы РНҚ тізбегін құрады.
