СТРОЕНИЕ И РАБОТА ГЕНА. СОЗРЕВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ РНК

Изучение химической структуры ДНК и ее генетических функций позволило рассматривать гены как участки нуклеиновой кислоты. Сле­довательно, ген - участок ДНК, определяющий синтез белка. Мини­мальные по размеру гены состоят из нескольких десятков нуклеотидов. Гены синтеза больших макромолекул включают несколько сот и даже тысяч нуклеотидов. Гены остаются невидимыми. Наличие генов опре­деляется по наличию признаков.

В 70-е годы было выяснено, что у эукариот ген имеет мозаичное строение. Он состоит из двух видов ДНК интронов (неинформативных участков ДНК) и экзонов (информативных участков ДНК). Одни ученые полагают, что интроновые участки молекулы ДНК несут информацию о генах, которые использовались видом в длительном эволюционном процессе и сейчас, так как они не нужны виду, не читаемые. Другие исследователи считают, что в интроновых участках ДНК находятся гены, которые могут быть востребованы в дальнейшей эволюции вида при смене условий существования. Однако общепринято, что интроны в настоящий период в норме нечитаемые участки и отделяют экзоновые районы друг от друга. Экзонно-интронная ор­ганизация генов у эукариот обуславливает образование первичного транскриптата (преинформационной РНК), т.е. РНК, образовавшуюся в результате транскрипции. Преинформационная РНК, содержащая информативные и не информативные участки должна преобразоваться в зрелую и-РНК путем освобождения от неинформативных участков.

Этапы реализации наследственной информации у эукариот:

1. Транскрипция.

2. Посттранскрипционные процессы (процессинг).

3. Трансляция.

4. Постгрансляционные процессы.

Учитывая особенности строения эукариот (наличие ядерной мем­браны) следует обратить внимание, что процессы транскрипции и трансляции разобщены в пространстве и во времени. Транскрипция и посттранскрипционные процессы происходят в ядре, а трансляция и посттрансляционные процессы идут в цитоплазме.

I. Транскипция

Транскрипция - механизм, с помощью которого информация, за­шифрованная в молекуле ДНК, переписывается на молекулу и-РНК при участии фермента РНК-полимеразы в направлении от 5' к 3' концу. Транскрипция осуществляется в соответствии с основными принципа­ми комплиментарности и антипараллельности. (Антипараллельность цепей ДНК заключается в том, что 5' конец одной цепи соответствует 3' концу другой цепи.) Транскрипция происходит на одной из двух нуклеотидных цепей, она называется кодогенной и начинается с 3' конца.

Транскрипция начинается с участка ДНК, который называется промотор. Он представляет последовательность нуклеотидов в поли-нуклеотидной цепи ДНК, которую узнает РНК-полимераза. Она вза­имодействует с этим участком, затем движется вдоль молекулы ДНК, обеспечивая сборку и-РНК в соответствии с принципами комплимен-тарности и антипараллелыюсти.

Транскрипция заканчивается участком ДНК, который называется терминатор. Он представляет собой последовательность нуклеотидов, являющуюся одним из нонсенс-триплетов.

В результате транскрипции образуется преинформационная РНК:

рис. 1

кодогенная цепь ДНК