Процесс транскрипции

Транскрипция и трансляция — средства, которыми клетки считывают и экспрессируют генетические инструкции, записанные в генах. Поскольку с одного и того же гена может быть «изготовлено» множество тождественных копий РНК, а каждая молекула РНК может направлять синтез многочисленных идентичных молекул белка, клетки в случае необходимости могут быстро синтезировать большое количество белка. Но каждый ген может, кроме того, транскрибироваться и транслироваться с различной эффективностью, что позволяет клетке делать огромные количества некоторых белков и ничтожно малые — других.

Первый шаг, предпринимаемый клеткой для считывания необходимой части своих генетических инструкций, состоит в копировании определенного участка нуклеотидной последовательности своей ДНК — гена — в нуклеотидную последовательность РНК. Содержащаяся в РНК информация, хотя и перекопирована в иную химическую форму, по-прежнему записана, по сути, тем же языком, каким она была описана в ДНК, — языком последовательности нуклеотидов. Отсюда и название транскрипция.

Фермент, осуществляющий транскрипцию, называются РНК-полимераза. Подобно ДНК-полимеразе, которая катализирует репликацию ДНК, РНК-полимеразы катализируют образование фосфодиэфирных связей, посредством которых нуклеотиды соединяются друг с другом и образуют линейную цепь. РНК-полимераза движется по ДНК скачкообразно, раскручивая спираль ДНК непосредственно перед активным участком полимеризации, с тем чтобы выставить наружу новую область матричной цепи для комплементарного спаривания оснований. Таким путем наращиваемая цепь РНК продолжается, нуклеотид за нуклеотидом, в направлении 5' ? 3'. Субстратами служат нуклеозидтрифосфаты (при репликации ДНК используются дезоксинуклеозидтрифосфаты); гидролиз высокоэнергетических связей обеспечивает энергию, необходимую для осуществления реакции в прямом направлении. Практически незамедлительное высвобождение цепи РНК с ДНК-матрицы в ходе синтеза означает, что может быть сделано множество копий РНК с одного и того же гена за относительно короткое время, так как синтез следующих молекул РНК начинается прежде, чем первая РНК будет закончена.

На рисунке изображена РНК-полимераза, передвигающаяся по ДНК, раскручивая двойную спираль в своем активном участке. По мере продвижения полимераза добавляет нуклеотиды (представленные как маленькие формочки в виде буквы «T») один за другим к цепи РНК на участке полимеризации, используя оголенную нить ДНК в качестве матрицы. Таким образом, РНК-транскрипт представляет собой комплементарную копию одной из двух цепей ДНК. Короткая область спирали ДНК–РНК (приблизительно девять пар нуклеотидов в длину), поэтому формируется лишь на миг, и «окно» спирали ДНК–РНК потому перемещается по ДНК вместе с полимеразой. Нуклеотиды поступают в активный центр в виде рибонуклеозидтрифосфатов (ATP, UTP, CTP и GTP), и энергия, запасенная в их межфосфатных связях, служит движущей силой реакции полимеризации.

Источник: Б. Альбертс «Молекулярная биология клетки».

Источник: vk.com

Комментарии: