Транскрипция ДНК и ее закономерности

Под транскрипцией понимают синтез молекул РНК. Биосинтез молекул РНК происходит в результате комплементарного копирования (переписывания нформации конкретного участка ДНК – матрицы, в качестве которой используется (+) цепь (кодирующая цепь). Биосинтез РНК катализирует РНК-полимераза. Синтезированная РНК является точной копией (транскриптом) гена.

В результате транскрипции образуются рибосомальные р-РНК, матричные м-РНК (информационные), транспортные т-РНК. Каждая из синтезированных РНК играет строго определенную роль на втором этапе реализации генетической информации – трансляции.

Рибосомальные РНК в виде комплекса с рибосомальными белками участвуют в формировании рибосом, а также принимают участие в связывании м-РНК (отвечают малые субъединицы), т-РНК, нагруженных аминокислотами (отвечает большая субъединица), и образовании пептидных связей между остатками аминокислот. Матричные РНК переносят генетическую информацию из клеточного ядра в цитоплазму, где объединяясь с рибосомами, образуют полисому (полирибосому), служат матрицей для синтеза белковых цепей в рибосомах. Транспортные РНК участвуют в процессе трансляции в качестве промежуточного связующего звена между нуклеиновыми кислотами и белками.

Для того, чтобы хранящаяся в ДНК информация могла быть использована, ее необходимо переписать (транскрибировать) в последовательность нуклеотидов м-РНК. Как отмечалось выше, м-РНК играют роль химических посредников, кодируемых генами, так как в клетках эукариот белки синтезируются в цитоплазме (на рибосомах), а не в ядре. Экспериментально доказано, что в качестве матрицы (копирующей цепи) в процессе транскрипции используется не вся (+) цепь ДНК, а ее участки (гены или группы генов). Процесс транскрипции протекает избирательно и направляется особыми регуляторными последовательностями нуклеотидов ДНК-матрицы, указывающих начало и конец участков ДНК, подлежащих транскрипции (инициирующие и терминирующие последовательности).

Опыты по гибридизации показали, что м-РНК прокариот комплементарна кодирующей ее ДНК-матрице, а эксперименты с использованием радиоактивных меток свидетельствуют о том, что РНК-полимераза связывается с 3′-концом транскрибируемого участка (+) цепи ДНК и движется по ней в направлении 3 → 5, осуществляя синтез цепи РНК в направлении 5 → 3, т.е. синтезированная молекула РНК будет антипараллельна ДНК-матрице. Поток информации в клетке прокариот в процессе транскрипции гена можно отразить следующей схемой:

участок (–) цепи ДНК (некодирующая цепь)	3′ . . . АТАТГЦЦТГ . . . 5′
участок (+) цепи ДНК (кодирующая цепь)	5′ . . . ТАТАЦГГАЦ . . . 3′	начало транскрипции
м-РНК	3′ . . . АУАУГЦЦУЦ . . . 5′

Молекулы м-РНК у прокариот транслируются еще до того, как заканчивается их синтез. У эукариот продуктом транскрипции гена является гетероядерная РНК (гя-РНК) – предшественник зрелой м-РНК. Первичный транскрипт (гя-РНК) превращается в функционально активную молекулу м-РНК в результате процессинга, или созревания (см. учебник). При этом транскрипт укорачивается.

Процессинг РНК, который локализован в ядре, играет ключевую роль в регуляции транспорта м-РНК из ядра в цитозоль, где локализован биосинтез белка. Каждому работающему гену или группе генов соответствует своя молекула м-РНК.