Транскрипция и трансляция

Транскрипция и трансляция

«Мост» между геном (кодонами) и белком обеспечивается РНК. Точнее, информация, закодированная в последовательности азотистых оснований ДНК, вначале переносится от ДНК к матричной РНК (мРНК). Этот этап переноса ин-формации носит название транскрипции и происходит у прокариотов в нуклео-иде, а у эукарио-тов — в ядре. Что же касается перевода информации с мРНК в белки, то этот этап декодирования получил название трансляции.
Транскрипция — первый этап в передаче генетической информации, сущность которого заключается в синтезе мРНК, т. е. в«перепи-сывании» гене-тической информации в молекулы мРНК (рис. 136). Транскрипция начинается с фиксированного пункта и заканчивается также в фиксированном пункте. Ос-новными структурами, которые участвуют в транскрипции, являются ДНК-матрица (цепь ДНК), РНК-полимераза и хромосомные белки (гистоновые и не-ги-стоновые).
Молекулы мРНК составляют около 3% общей клеточной РНК. Они очень нестабильны. Период их полужизни очень краток. У прокариотов он составляет 2—10 минут, у млекопитающих и человека — около 12-16 часов, у некоторых других эукариотов — даже несколько недель. У прокариотов молекулы мРНК являются непосредственными продуктами транскрипции. Напротив, у эукарио-тов они являются продуктами процессинга первичных РНК-транскриптов (см. ниже).
Синтез молекул мРНК происходит в ядре клетки и очень сходен с репли-кацией ДНК. Отличие заключается лишь в том, что в качестве матрицы (шаб-лона) для копирования цепи мРНК используется лишь одна цепь ДНК. При этом копирование мРНК может начаться с любого пункта одиночной цепи ДНК, к которому прикрепляется РНК-полимераза и который называют промо-тором. Однако возможны случаи, когда два даже соседних гена могут транс-крибироваться с разных цепей. Таким образом, для транскрипции может быть использована любая из двух цепей ДНК (рис. 137), но в любом случае одна из цепей транскрибируется одними РНК-по-лимеразами, другая — другими РНК-полимеразами, причем выбор цепи ДНК для транскрипции определяется про-моторной последовательностью, которая задает направление движения РНК-полиме-разы.
Поскольку обе цепи ДНК имеют противоположную полярность, а цепи РНК растут лишь в направлении от 5′-конца к 3′-концу, то транскрипции на каждой из цепей ДНК проходят в противоположных направлениях. Выбор цепи ДНК для транскрипции определяется содержанием последовательностей на ее про-мо-торных участках (местах присоединения РНК-полимеразы). Цепь, которая содержит те же последовательности, что и мРНК, называют кодирующей, а цепь, обеспечивающую синтез мРНК (на основе комплементарного спарива-ния) — антикодирующей. Из-за считывания кода с мРНК для его записи ис-пользуют основания не А, Г, Т, Ц, а А, Г, У, Ц. Далее, мРНК не остается ком-плементарно связанной с ДНК-шаблоном, т. к. она освобождается от ДНК, ко-торая затем восстанавливает свою двойную структуру. Наконец, молекулы мРНК значительно короче цепи шаблона ДНК. В одной эукаритической клетке количество молекул мРНК доходит до 10 000 и более.
Наиболее обильными РНК в клетках всех видов являются молекулы рибосом-ной РНК (рРНК), которые выполняют роль структурных компонентов рибосом. У эукариот синтез рРНК контролируется огромным количеством генов (сотни-тысячи копий) и происходит в ядрышке. В клетках человека гены для рРНК ло-кализованы на 13, 14, 15, 21 и 22 парах хромосом.
В меньших количествах в клетках обнаруживаются молекулы транспортных РНК (тРНК), которые участвуют в декодировании информации (трансляции).