ДӘРІС № 5. НУКЛЕИН ҚЫШҚЫЛДАРЫН ТАЛДАУ ЖӘНЕ СИНТЕЗДЕУ ӘДІСТЕРІ.

Нуклеин қышқылдары полимер болып табылады. Сондықтан олардың синтезі мононуклеотиттердің полимеризация реакцияларының тізбегін көрсетеді. Бұл реакциялар жүзінде полинуклеотидті тізбектің біртіндеп ұзаруы жүреді

Синтез үшін субстрат ретінде энергия көзі де болатын трифосфат формасындағы мононуклеотидтер алынады. Синтез барысында пирофосфат (ФФ) бөлініп, энергия бөлінуі жүреді. Жалпы процесс төмендегідей сипатта болады:

3’,5’-фосфодиэфирлі байланыс түзіледі. Пирофосфатаза көмегімен пирофосфат (ФФ) бөлінеді.

Синтез үшін субстрат ретінде трифосфатты формадағы мононуклеотидтер қолданылады, сонымен қатар оларды энергия көзір ретінде пайдаланады. Синтез кезінде ФФ бөлінеді де энергияның босансуы жүреді:

Нуклеин қышқылдарының синтезі үшін ферменттер мен субстраттардан басқа міндетті түрде субстрат-мононуклеотидтердің қосылу ретін анқтайтын матрица қажет.

РНКсинтезінің ферменттері– РНК-полимеразалар, ДНК үшін - ДНК-полимеразалар. Полимеразалар синтетаза классына жатады. Олардың биосинтезі субстрат-нуклеин қышқылы көмегімен бақыланады.

Әрекет ту механизмдерінің ортақ болуына қарамастан РНК-полимераза мен ДНК-полимераза арасында маңызды айырмашылықтар болады:

ДНК полимеразасинтез бастай алмайды, ол тек полинуклеотидті фрагментті ұзартады. Синтез бастамасы үшін праймерлерді синтездейтін праймаза деп аталатын ерекше РНК-полимераза қажет. ДНК-полимеразалы реакциялар барлық матрица бойы жүреді: ДНК-ң комплементарлы молекуласы түзіледі. РНК-полимеразалар ДНК жіптірінің тек белгілі аймақтарында (транскрипцияның басын көрсететін промотордан соңын көрсететін терминаторға дейінгі аймақта) әсер етеді.

Түзілетін ДНК молекуласы дайын өнім болып, ал РНК-полимеразасы әрекетінің өнімі тек бастапқы транскрипт (жетілген РНК-ң жоғарғы молекулалы негізін салушы) болып саналады. Оның синтезінен кейін РНК-ң посттранскримционды модификациясының реакцияларының тұтас сериясы жүреді. Ол ферменттердің үш тобы арқылы жүзеге асады:

Спецификалы эндонуклеазалар. Олардың әсері бастапқы транскрипт фрагментациясына әкеледі. 3’,5’-фосфодиэфирлі байланыс түзетін, фрагменттерді байланыстыратын фермент – лигаза.

Спецификалық эндонуклеаз және лигаз әрекетін «сплайсинг» терминімен анықтайды.

Осы әрекетке әрбір молекулаға и-РНК «кэп»-фрагмент – 3-метил ГТФ қосатын фермент іске кіріседі. Сонымен қатар АТФ к 3'-жасуша аяғына қосылатын полиаденилатполимеразаферменті де бар.

РНК құрамындағы азотты негіздердің өзгеруін қамтамасыз ететін ферменттер (метилированиеаденин, гуанин, урацилдің дигидроурацилға дейін қалыпқа келуі, азотты негіздердің дезаминирленуі). Өнімдерді осындай әдістермен модифицирлеу минорлы азотты негіз ретінде танымал. Олар РНК – ны нуклеаз әдісінен қорғау және РНК – ның жоғары структураларын формалау үшін де қолданылады. Минорлы азотты негіздер комплементарлы бу түзбейді, сол себепті де тізбек түзіледі.

Адам ағзасында келесідей полимеразалар кездеседі:

ДНК-ПОЛИМЕРАЗАЛАР:

- альфа-ДНК-полимеразалары негізгі тізбек синтезіне жауапты;

- бета-ДНК-полимеразалары ДНК – ның зақымданған жерлерін қалпына келтіреді;

- гамма-ДНК полимеразалары - митохондриалды ферменттер, митохондрия құрамында болады және митохондриалы ДНК репликациясын қалыптастырады.

РНК-ПОЛИМЕРАЗАЛАР:

I - тасымалдаушы РНК (т-РНК) синтезіне қатысады. Тасымалдаушы РНК синтезінің әрбір соңғы минутында тізбекті 3 мононуклеотидтер қосылады: ЦМФ-ЦМФ-АМФ (ЦЦА). Бұл тізбек аминқышқылдардың т-РНК - ға қосылуына қажет.

II - (и-РНК, м-РНК) Ақпараттық (матрицалық) РНК (и-РНК, м-РНК) синтезіне қатысады;

III - РНК – ның басқа түрлерінің синтезіне қатысады.

РНК-полимеразалар-IIингибиторы ретінде пептид L-амонитинқолданылады.Amonyta улы саңырауқұлақтарында кездеседі (бледная поганка).

ДНК синтезі репликация деп аталады. Полинуклеотидті ДНК тізбектерінен синтезделетін фосфодиэфирлі байланыс бағыты (5'--->3') синтезінің бағытына сәйкес келеді. Сондықтан ол бірден тұтастай және үздіксіз синтезделеді. Ал басқасында (3'--->5') –ке сәйкес келмейді. Сондықтан ол бөлшектеліп синтезделеді. Бұл бөліктер " Оказаки фрагменттері " деп аталады. ДНК-полимеразалар Оказакиdenovo фрагментін (жаңадан (с нуля)) синтездей алмайды. Сондықтан әрбір фрагмент синтезі үшін праймер қажет болады. Праймер дегеніміз РНК тізбегінің кесіндісі (кусочек). Праймерлер синтезін арнайы фермент праймазалар синтездейді. РНК синтезі ДНК молекуласының белгілі бір аймағында жүзеге асады және транскрипция деп аталады. ДНК тізбектерінде арнайы аймақтар болады. Транскрипция кезінде РНК-ң жоғарымолекулалы негізін салушы болып саналатын бастапқы (первичный) транскрипт түзіледі. Сосын дәл осы ядро жасушасында сплайсинг жүреді. Сплайсинг дегеніміз РНК-ң постсинтетикалық модификациясы. Бұл процессті бастапқы транскрипттен интрондарды қиып алатын эндонуклеаза ферменттері катализдейді. Қалған экзондар РНК-лигазамен байланысады (сшиваются). Ары қарай РНК-ң 5'-соңына 7-метил-ГТФ (КЭП-фрагмент) қосылады. Бұл роцесс "кэпирование"деп аталады. 3'-соңына полиаденилді"қосымша"("хвост")(полиАМФ)қосылып реакцияны катализдейді.

Азотты негіздерді метилирлеу рибосомалы РНК-ң (р-РНК) посттранскрипционды модификациясының ерекшелігі юолып саналады.