RNK hujayraning molekulyar genetik mexanizmlarining muhim tarkibiy qismidir. Ribonuklein kislotalarning tarkibi uning quruq vaznining bir necha foizini tashkil qiladi va bu miqdorning taxminan 3-5 foizi protein sintezida bevosita ishtirok etuvchi, genomning amalga oshirilishiga hissa qo'shadigan messenjer RNK (mRNK) ga to'g'ri keladi.
mRNK molekulasi gendan o'qilgan oqsilning aminokislotalar ketma-ketligini kodlaydi. Shuning uchun matritsa ribonuklein kislotasi aks holda informatsion (mRNK) deb ataladi.
Umumiy xususiyatlar
Barcha ribonuklein kislotalar singari, messenjer RNK ham bir-biri bilan fosfodiester bog'lari bilan bog'langan ribonukleotidlar (adenin, guanin, sitozin va urasil) zanjiridir. Ko'pincha mRNK faqat birlamchi tuzilishga ega, lekin ba'zi hollarda u ikkilamchi tuzilishga ega.
Hujayrada o'n minglab mRNK turlari mavjud bo'lib, ularning har biri DNKning ma'lum bir joyiga mos keladigan 10-15 molekula bilan ifodalanadi. mRNK bir yoki bir nechtasining tuzilishi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladibakteriyalar) oqsillari. Aminokislotalar ketma-ketligi mRNK molekulasining kodlash hududining tripletlari sifatida taqdim etilgan.
Biologik rol
Messenjer RNKning asosiy vazifasi genetik ma'lumotni DNKdan oqsil sintezi joyiga o'tkazish orqali amalga oshirishdir. Bunday holda, mRNK ikkita vazifani bajaradi:
- transkripsiya jarayonida amalga oshiriladigan genomdan oqsilning birlamchi tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni qayta yozadi;
- aminokislotalar ketma-ketligini aniqlaydigan semantik matritsa sifatida oqsil sintez qiluvchi apparat (ribosomalar) bilan oʻzaro taʼsir qiladi.
Aslida, transkripsiya bu RNK sintezi boʻlib, unda DNK shablon vazifasini bajaradi. Biroq, faqat messenjer RNK holatida bu jarayon gendagi oqsil haqidagi ma'lumotni qayta yozish qiymatiga ega.
Bu genotipdan fenotipga (DNK-RNK-oqsil) yo'l o'tadigan asosiy vositachi mRNKdir.
Hujayradagi mRNKning umri
Messenger RNK hujayrada juda qisqa vaqt yashaydi. Bitta molekulaning mavjudlik davri ikkita parametr bilan tavsiflanadi:
- Funktsional yarimparchalanish davri mRNKning shablon boʻlib xizmat qilish qobiliyati bilan belgilanadi va molekulada sintezlangan oqsil miqdorining kamayishi bilan oʻlchanadi. Prokaryotlarda bu ko'rsatkich taxminan 2 minutni tashkil qiladi. Bu davrda sintezlangan oqsil miqdori ikki barobar kamayadi.
- Kimyoviy yarimparchalanish davri gibridlanishga qodir messenjer RNK molekulalarining qisqarishi bilan aniqlanadi.(to'ldiruvchi birikma) birlamchi strukturaning yaxlitligini tavsiflovchi DNK bilan.
Kimyoviy yarimparchalanish davri odatda funktsional yarimparchalanish davridan uzoqroqdir, chunki molekulaning bir oz boshlangʻich degradatsiyasi (masalan, ribonukleotid zanjirining bir marta uzilishi) hali DNK bilan gibridlanishni oldini olmaydi, lekin oqsilni allaqachon oldini oladi. sintez.
Yarimparchalanish davri statistik tushunchadir, shuning uchun ma'lum bir RNK molekulasining mavjudligi bu qiymatdan sezilarli darajada yuqori yoki past bo'lishi mumkin. Natijada, ba'zi mRNKlar bir necha marta tarjima qilishga vaqt topadi, boshqalari esa bitta protein molekulasi sintezi tugagunga qadar parchalanadi.
Eukaryotik mRNKlar parchalanish nuqtai nazaridan prokaryotiklarga qaraganda ancha barqaror (yarimparchalanish davri taxminan 6 soat). Shu sababli ularni hujayradan buzilmagan holda ajratish ancha oson.
mRNK tuzilishi
Messenjer RNK nukleotidlar ketma-ketligi oqsilning birlamchi tuzilishi kodlangan tarjima qilingan hududlarni va tarkibi prokaryotlar va eukariotlarda farq qiluvchi informatsion bo'lmagan hududlarni o'z ichiga oladi.
Kodlash hududi boshlash kodoni (AUG) bilan boshlanadi va tugatish kodonlaridan biri (UAG, UGA, UAA) bilan tugaydi. Hujayra turiga (yadro yoki prokaryotik) qarab, messenjer RNK bir yoki bir nechta tarjima mintaqalarini o'z ichiga olishi mumkin. Birinchi holda, u monotsistronik, ikkinchisida esa - polikistronik deb ataladi. Ikkinchisi faqat bakteriyalar va arxeyalarga xosdir.
Prokariotlarda mRNKning tuzilishi va faoliyatining xususiyatlari
Prokariotlarda transkripsiya jarayonlariva tarjimalar bir vaqtda sodir bo'ladi, shuning uchun xabarchi RNK faqat birlamchi tuzilishga ega. Xuddi eukariotlarda bo'lgani kabi, u ribonukleotidlarning chiziqli ketma-ketligi bilan ifodalanadi, unda axborot va kodlanmagan hududlar mavjud.
Bakteriyalar va arxeyalarning aksariyat mRNKlari polikistronikdir (bir nechta kodlash hududlarini o'z ichiga oladi), bu operon tuzilishga ega bo'lgan prokaryotik genomning tashkil etilishining o'ziga xosligi bilan bog'liq. Bu shuni anglatadiki, bir nechta oqsillar haqidagi ma'lumotlar bir DNK transkriptonida kodlangan va keyinchalik RNKga o'tkaziladi. Messenjer RNKning kichik qismi monosistronikdir.
Bakterial mRNKning tarjima qilinmagan hududlari quyidagilar bilan ifodalanadi:
- etakchi ketma-ketligi (5` oxirida joylashgan);
- treyler (yoki oxiri) ketma-ketligi (3`-uchida joylashgan);
- tarjima qilinmagan intersistronik mintaqalar (boʻshliqlar) - polikistronik RNK kodlash hududlari orasida joylashgan.
Intertsistronik ketma-ketliklarning uzunligi 1-2 dan 30 nukleotidgacha boʻlishi mumkin.
Eukaryotik mRNK
Eukaryotik mRNK har doim monosistronik bo'lib, kodlanmagan hududlarning murakkab to'plamini o'z ichiga oladi:
- kepka;
- 5`-tarjima qilinmagan hudud (5`NTR);
- 3`-tarjima qilinmagan hudud (3`NTR);
- poliadenil dumi.
Eukariotlarda messenjer RNKning umumlashgan tuzilishi quyidagicha ifodalanishi mumkin.quyidagi elementlar ketma-ketligiga ega sxemalar: qalpoqcha, 5`-UTR, AUG, tarjima qilingan hudud, stop kodoni, 3`UTR, poly-A-tail.
Eukariotlarda transkripsiya va tarjima jarayonlari vaqt va makon boʻyicha bir-biridan ajralib turadi. Xabarchi RNK kamolotga etish jarayonida qopqoq va poliadenil dumga ega bo'ladi, bu ishlov berish deb ataladi va keyin yadrodan ribosomalar to'plangan sitoplazmaga ko'chiriladi. Qayta ishlash, shuningdek, eukaryotik genomdan RNKga o'tadigan intronlarni ham yo'q qiladi.
Ribonuklein kislotalar qayerda sintezlanadi
Barcha turdagi RNKlar DNKga asoslangan maxsus fermentlar (RNK polimerazalar) tomonidan sintezlanadi. Shunga ko'ra, prokaryotik va eukaryotik hujayralarda bu jarayonning lokalizatsiyasi har xil.
Eukariotlarda transkripsiya yadro ichida amalga oshiriladi, bunda DNK xromatin shaklida jamlangan. Shu bilan birga, birinchi navbatda pre-mRNK sintezlanadi, u bir qator modifikatsiyalardan o'tadi va shundan keyingina sitoplazmaga ko'chiriladi.
Prokariotlarda ribonuklein kislotalar sintez qilinadigan joy sitoplazmaning nukleoid bilan chegaradosh hududidir. RNK sintez qiluvchi fermentlar bakterial xromatinning despirallashgan halqalari bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Transkripsiya mexanizmi
Messenjer RNK sintezi nuklein kislotalarning komplementarligi printsipiga asoslanadi va ribonukleozid trifosfatlar orasidagi fosfodiester bog'lanishini yopilishini katalizlovchi RNK polimerazalari tomonidan amalga oshiriladi.
Prokariotlarda mRNK boshqa turlar kabi bir xil ferment tomonidan sintezlanadi.ribonukleotidlar va eukariotlarda RNK polimeraza II.
Trankripsiya 3 bosqichni o'z ichiga oladi: boshlash, cho'zilish va tugatish. Birinchi bosqichda polimeraza kodlash ketma-ketligidan oldingi ixtisoslashgan joy bo'lgan promouterga biriktiriladi. Cho'zilish bosqichida ferment zanjirga nukleotidlarni qo'shish orqali RNK zanjirini hosil qiladi, ular DNK shablon zanjiri bilan to'ldiruvchi o'zaro ta'sir qiladi.
