Процессинг («созревание») транскрипта р-РНК у прокариот.

У эукариот 18S- и 28S-р-РНК образуются в несколько этапов: из большой 45S-прерибосомной РНК. Процессинг протекает в ядрышке. Сначала происходит метилирование более чем 100 нуклеотидов 45S-предшественника (рис. 19). Затем метилированная 45S-РНК претерпевает ряд ферментативных расщеплений, приводящих в конечном итоге к появлению 18S-, 28S- и 5,8S-р-РНК, характерных для эукариотических рибосом. 5S-р-РНК синтезируется отдельно.

тРНК также образуются из более длинных РНК-предшественников в результате ферментативного удаления лишних нуклеотидов с 5 - и 3 -концов молекулы. В некоторых случаях из одной длинной молекулы-предшественника в результате ферментативного расщепления образуются две и даже большее число разных т-РНК.

В ходе процессинга в предшественниках т-РНК происходят изменения двоякого рода. Во-первых, к некоторым т-РНК присоединяется 3 -концевая тринуклеотидная последовательность -С-С-А (3 ); в других т-РНК этот 3 -концевой тринуклеотид уже содержится в транскрипте. 3 -концевой остаток А представляет собой именно ту часть молекулы т-РНК, с которой ковалентно связывается соответствующая ей аминокислота перед включением в растущую полипептидную цепь на рибосоме. Во-вторых, ряд оснований в т-РНК специфическим образом модифицируется: одни метилируются, другие дезаминируются, третьи восстанавливаются. Модифицированные основания располагаются во всех т-РНК в определенных положениях.

Процессинг предшественников м-РНК у эукариот представляет собой очень сложный процесс. Эукариотические м-РНК, обнаруживаемые в цитоплазме, обладают тремя отличительными структурными свойствами. Первое из них состоит в том, что эукариотические м-РНК явяляются обычно моногеннми молекулами, в то время как многие прокариотические м-РНК – полигенны. Второе характерное свойство большинства эукариотических м-РНК заключается в том, что они содержат на своем 3 -конце «хвост» из 100-200 последовательно присоединенных остатков А – так называемый поли (А) – хвост. Этот хвост синтезируется отдельно из молекул AТP с помощью полиаденилатполимеразы, которая работает в основном также, как РНК-полимераза, и катализирует реакцию:

Полиаденлатполимеразе не нужна матрица, однако необходимо м-РНК в качестве затравки. Третья отличительная особенность большинства эукариотических м-РНК – это наличие в них 5 -концевого «кэпа» (от англ. cap-«шапка»), представляющего собой остаток 7-метил-гуанозина, присоединенный к 5 -концевому остатку м-РНК посредством трифосфатной связи (рис. 20). Функции «кэпа» и поли (А) – хвоста точно неизвестны. «Кэп», возможно, принимает участие в связывании м-РНК с рибосомой, инициируя процесс трансляции. Не исключено также, что «кэп» иполи (А) – хвост предохраняют м-РНК от ферментативного разрушения.

В эукариотическом ядре мРНК должны пройти дальнейшие стадии процессинга, заключающиеся в удалении интронов. В ядре присутствуют РНК особого класса, которая при синтезе белка очень быстро обновляется. Эта РНК носит название гетерогенной ядерной РНК (гяРНК) и состоит из смеси очень длинных молекул РНК-предшественников, состоящих из кодирующих белок участков экзонов и некодирующих участков – интронов. Удаление интронов при процессинге предшественников мРНК протекает следующим образом (рис. 21).

Нуклеотидная последовательность мяРНК (состоящих примерно из 100 нуклеотидов) комплементарна последовательностям на концах каждого из интронов. В результате спаривания оснований, содержащихся в мяРНК, и концах свернутого в петлю интрона, последовательности двух экзонов сближаются таком образом, что становится возможным удаление разделяющего их интрона и ферментативное соединение (сплайсинг) кодирующих фрагментов (экзонов). Таким образом, молекулы мяРНК играют роль временных матриц, удерживающих близко друг от друга концы двух экзонов для того, чтобы сплайсинг произошел в правильном месте.

После того как из РНК удаляются все интроны и завершается процессинг предшественника мРНК, зрелая мРНК покидает ядро. Чтобы сделать это мРНК сначала связывается с двумя специальными белками, которые проводят мРНК в цитоплазму сквозь поры в ядерной оболочке. Эти поры пропускают из ядра, по-видимому, только полностью «созревшие» мРНК. Обрывки РНК, оставшиеся после процессинга, расщепляются нуклеазами. Образовавшиеся при этом нуклеозид-5 -монофосфаты переводятся с помощью АТР в нуклеозид - 5 - трифосфаты и вновь используются для синтеза РНК в ядре.