РНК клетканын молекулярдык генетикалык механизмдеринин маанилүү компоненти болуп саналат. Рибонуклеин кислоталарынын курамы анын кургак салмагынын бир нече пайызын түзөт жана бул сумманын болжол менен 3-5% протеин синтезине түздөн-түз катышып, геномду ишке ашырууга салым кошкон кабарчы РНКга (mRNA) туура келет.
mRNA молекуласы генден окулган белоктун аминокислота ырааттуулугун коддойт. Ошондуктан, матрицалык рибонуклеиндик кислота башкача түрдө маалыматтык (мРНК) деп аталат.
Жалпы мүнөздөмөлөр
Бардык рибонуклеиндик кислоталар сыяктуу эле, кабарчы РНК да фосфодиэстер байланыштары аркылуу бири-бири менен байланышкан рибонуклеотиддердин (аденин, гуанин, цитозин жана урацил) чынжырчасы. Көбүнчө мРНКнын негизги структурасы гана болот, бирок кээ бир учурларда ал экинчилик структурага ээ.
Клеткада он миңдеген мРНК түрлөрү бар, алардын ар бири ДНКдагы белгилүү бир жерге туура келген 10-15 молекула менен көрсөтүлгөн. mRNA бир же бир нече түзүлүшү жөнүндө маалыматтарды камтыйтбактериялар) белоктор. Амино-кислота ырааттуулугу мРНК молекуласынын коддоочу аймагынын триплеттери катары берилген.
Биологиялык ролу
Кабарчы РНКнын негизги функциясы – генетикалык маалыматты ДНКдан протеин синтези болгон жерге өткөрүү аркылуу ишке ашыруу. Бул учурда мРНК эки милдетти аткарат:
- транскрипция процессинде ишке ашырылуучу геномдон протеиндин алгачкы түзүлүшү жөнүндө маалыматты кайра жазат;
- белок синтездөөчү аппарат (рибосомалар) менен аминокислота ырааттуулугун аныктоочу семантикалык матрица катары өз ара аракеттенет.
Чынында, транскрипция – бул РНКнын синтези, анда ДНК шаблон катары иштейт. Бирок, кабарчы РНКда гана бул процесс гендеги протеин тууралуу маалыматты кайра жазуу маанисине ээ.
Бул мРНК генотиптен фенотипке (ДНК-РНК-белок) өтүүчү негизги медиатор.
Клеткадагы мРНКнын жашоо мөөнөтү
Кабарчы РНК клеткада өтө кыска убакыт жашайт. Бир молекуланын болуу мезгили эки параметр менен мүнөздөлөт:
- Функционалдык жарым ажыроо мезгили мРНКнын шаблон катары кызмат кылуу жөндөмдүүлүгү менен аныкталат жана бир молекулада синтезделген белоктун санынын азайышы менен өлчөнөт. Прокариоттордо бул көрсөткүч болжол менен 2 мүнөттү түзөт. Бул мезгилде синтезделген белоктун көлөмү эки эсеге азаят.
- Химиялык жарым ажыроо мезгили гибриддештирүүгө жөндөмдүү кабарчы РНК молекулаларынын кыскарышы менен аныкталат(комплементардык кошулма) ДНК менен, ал баштапкы түзүлүштүн бүтүндүгүн мүнөздөйт.
Химиялык жарым ажыроо мезгили, адатта, функционалдык жарым ажыроо мезгилинен узунураак, анткени молекуланын бир аз баштапкы бузулушу (мисалы, рибонуклеотиддик чынжырдын бир эле үзүлүшү) ДНК менен гибриддештирүүнүн алдын ала албайт, бирок белоктун алдын алат. синтез.
Жарым ажыроо мезгили статистикалык түшүнүк, ошондуктан белгилүү бир РНК молекуласынын бар болушу бул мааниден кыйла жогору же төмөн болушу мүмкүн. Натыйжада, кээ бир мРНКлар бир нече жолу которулганга убакыт бар, ал эми башкалары бир белок молекуласынын синтези аяктаганга чейин бузулат.
Дградация жагынан эукариоттук мРНКлар прокариоттуктарга караганда алда канча туруктуу (жарым ажыроо мезгили 6 саатка жакын). Ушул себептен улам, аларды клеткадан бүтүн бойдон бөлүп алуу оңой.
mRNA түзүлүшү
Кабарчы РНКнын нуклеотиддик ырааттуулугу прокариоттор менен эукариоттордун курамында айырмаланган белоктун негизги түзүмү коддолгон которулган аймактарды жана маалыматтык эмес аймактарды камтыйт.
Коддоо аймагы баштоо кодонунан (AUG) башталып, токтотуу кодондорунун бири менен аяктайт (UAG, UGA, UAA). Клетканын түрүнө жараша (ядролук же прокариоттук), кабарчы РНК бир же бир нече которуу аймактарын камтышы мүмкүн. Биринчи учурда, ал monocistronic деп аталат, ал эми экинчиси - polycistronic. Акыркысы бактериялар жана археялар үчүн гана мүнөздүү.
Прокариоттордогу мРНКнын структурасынын жана иштешинин өзгөчөлүктөрү
Прокариоттордогу транскрипция процесстерижана котормолор бир убакта ишке ашат, ошондуктан кабарчы РНКнын негизги түзүлүшү гана бар. Эукариоттордогудай эле, ал маалыматтык жана коддолбогон аймактарды камтыган рибонуклеотиддердин сызыктуу ырааттуулугу менен көрсөтүлөт.
Бактериялардын жана археялардын көпчүлүк мРНКлары полицистрондук (бир нече коддоочу аймактарды камтыйт), бул оперондук түзүлүшкө ээ болгон прокариоттук геномдун түзүлүшүнүн өзгөчөлүгү менен шартталган. Бул бир нече белоктор жөнүндө маалымат бир ДНК транскриптонунда коддолуп, кийин РНКга өткөрүлүп берилет дегенди билдирет. Кабарчы РНКнын кичинекей бөлүгү моноцистрондуу.
Бактериялык мРНКнын которулбаган аймактары төмөнкү менен көрсөтүлгөн:
- лидер ырааттуулугу (5`-аягында жайгашкан);
- трейлер (же аягы) ырааттуулугу (3`-аягында жайгашкан);
- которулбаган интерцистрондук аймактар (бостуктар) - полицистрондук РНКнын коддоочу аймактарынын ортосунда жайгашкан.
Интерцистрондук катарлардын узундугу 1-2ден 30 нуклеотидге чейин болушу мүмкүн.
Эукариоттук мРНК
Эукариоттук мРНК ар дайым моноцистрондуу жана коддолбогон аймактардын татаал топтомун камтыйт, алар төмөнкүлөрдү камтыйт:
- капка;
- 5`-которулбаган аймак (5`NTR);
- 3`-которулбаган аймак (3`NTR);
- полиаденил куйругу.
Эукариоттордогу кабарчы РНКнын жалпыланган түзүлүшүн төмөнкүчө чагылдырууга болотэлементтердин төмөнкү ырааттуулугу бар схемалар: капкак, 5`-UTR, AUG, которулган аймак, токтотуу кодону, 3`UTR, поли-А-куйругу.
Эукариоттордо транскрипция жана которуу процесстери убакыт жана мейкиндик боюнча да бөлүнөт. Кабарчы РНК жетилүү учурунда капкак жана полиаденил куйругун алат, ал процесс деп аталат, андан кийин ядродон рибосомалар топтолгон цитоплазмага ташылат. Кайра иштетүү эукариоттук геномдон РНКга өткөн интрондорду да жок кылат.
Рибонуклеиндик кислоталар кайда синтезделет
РНКнын бардык түрлөрү ДНКнын негизинде атайын ферменттер (РНК полимеразалар) тарабынан синтезделет. Демек, прокариоттук жана эукариоттук клеткаларда бул процесстин локализациясы ар башка.
Эукариоттордо транскрипция ядронун ичинде ишке ашат, анда ДНК хроматин түрүндө топтолгон. Ошол эле учурда, адегенде пре-мРНК синтезделет, ал бир катар модификацияларга дуушар болот жана андан кийин гана цитоплазмага ташылат.
Прокариоттордо рибонуклеиндик кислоталар синтезделуучу жер цитоплазманын нуклеоид менен чектешкен аймагы болуп саналат. РНКны синтездөөчү ферменттер бактериялык хроматиндин деспирализацияланган илмектери менен өз ара аракеттенет.
Транскрипция механизми
Кабарчы РНКнын синтези нуклеиндик кислоталардын комплементарлык принцибине негизделген жана рибонуклеозид трифосфаттарынын ортосундагы фосфодиэфирдик байланыштын жабылышын катализдөөчү РНК-полимеразалар тарабынан ишке ашырылат.
Прокариоттордо мРНК башка түрлөр сыяктуу эле фермент тарабынан синтезделет.рибонуклеотиддер жана эукариоттордо РНК-полимераза II.
Транскрипция 3 этапты камтыйт: баштоо, узартуу жана токтотуу. Биринчи этапта полимераз промоутерге, коддоо ырааттуулугунан мурун турган адистештирилген жерге жабышат. Элонгация стадиясында фермент калыбы ДНК чынжыр менен толуктап аракеттенген чынжырга нуклеотиддерди кошуп, РНК чынжырын түзөт.
