4-Мавзу: Транскрипция, трансляция ва оқсил синтези

РНК нинг иккиламчи ва учламчи структуралари
РНК бир занжирли молекуладан иборат, шу сабабли унинг иккиламчи ва учламчи структуралари доимий эмас. РНК нинг ҳамма турлари ДНК нинг бир занжирини нусхаси бўлиб, таркибида палиндромлар сақлаган қисмларидан нусха кўчирилганда РНК молекулаларида шпилкалар ҳосил бўлишига олиб келади.
м-РНК биохимик Г.П.Георгиев томонидан кашф этилган бўлиб, улар ҳужайрада ўтмишдоши – пре-мРНК дан ҳосил бўлади. Пре-мРНК ДНК қисмларининг нусхасига эга бўлганлиги учун унинг иккиламчи структураси шпилкали ва тўғри чизиқли бўлади. Пре-мРНК нинг етилиш жараёнида шпилкалар ферментлар таъсирига учрайди ва мРНК ҳосил бўлади. Нуклеотидлар триплетлари мРНК нинг кодли элементи бўлиб, кодон деб айтилади. Ҳар бир кодон маълум бир аминокислотага мос келади. мРНК нинг иккиламчи структураси эгилган занжир шаклида, учламчи структураси эса катушкага ўралган ипсимон шаклда бўлиб, бунда транспорт оқсили – информофер алоҳида ўрин тутади.


Транскрипция жараёни. Транскрипция деб ДНК молекуласининг битта полинуклеотид занжирида жойлашган битта оперондаги генлар копиясининг иРНК молекуласига кўчириб жойлаштириш жараёнига айтилади. Бу жараён прокариотларда эукариотлардагига нисбатан оддий кечади. Уларда иРНК синтези қуйидаги жараёнлар орқали амалга оширилади:
1) ДНК молекуласи транскрипция қилиниши керак бўлган оперон (ген) жойлашган қисмидаги қўш занжир нуклеотидлари орасидаги водород боғи фермент орқали узилади. Бу жараённи локал ҳолатдаги денатурация дейилади. Бунинг натижасида ДНКнинг ушбу қисми ўзаро ажралади;
2) ДНК битта нуклеотид занжирининг шу жойида жойлашган қисми иРНК нинг синтезланиши учун андозалик функциясини бажаради. РНК-полимераза ферменти орқали кариоплазмадаги эркин ҳолатдаги нуклеотидларни юқорида айтилган ДНК занжири андозасидаги оперон(ген) кодига комплементар ҳолатда ўзаро уланиб, иРНК молекуласи синтезланади. Транскрипция учун зарур бўлган нуклеотидлар ДНК нинг очилиб қолган занжири қисмига кариоплазмада синтезланган кимёвий бирикма рибонуклеозидтрифосфат ҳолатида етказилади. У ерда РНК-полимераза ферменти ёрдами билан унинг дифосфати ажратиб ташланади ва тайёр нуклеотид иРНК синтезига ишлатилади. Дифосфатнинг трифосфатдан ажратилиши натижасида ажралиб чиққан энергия транскрипцияга сарфланади. Прокариотларда синтезланган иРНК молекуласида битта оперон бир нечта структуравий генлар коди жойлашган бўлади.
Молекуляр генетиканинг янги далилларига биноан эукариот организмларда иРНК нинг синтези мураккаб кечади. Уларда транскрипция натижасида прокариотлардаги каби структуравий функционал тайёр иРНК эмас, балки тайёр иРНК функциясини бажара олмайдиган ҳолатдаги хомаки, мураккаб структурага эга бўлган пре- иРНК молекуласи синтезланади. Пре-иРНК структурасидаги генлар коди эукариотлар ДНКсидаги бўлинган генлар кодининг копияси бўлгани учун уларнинг структурасида кодогенга эга нуклеотидлар (экзонлар) ва кодогенсиз нуклеотидлар (интрон)лар коди кетма-кет жойлашган бўлади. Эукариотларда структуравий ва функционал нормал иРНК нинг синтезланишини таъмин этадиган жараёнида– сплайсинг ва процессинг содир бўлади.
Юқорида баён этилганларни эътиборга олган ҳолда эукариотлардаги иРНК молекуласининг синтези қуйидаги жараёнлар натижасида амалга ошиши билан танишамиз:
ДНК нинг транскрипция қилинадиган қисмидаги қўшалоқ полипептид занжирларни ўзаро боғлаб турган водород боғи олиб ташланади. Бунинг натижасида ДНК полинуклеотид занжирларининг ушбу оперон(ген) жойлашган қисми ёйилиб қўшалоқ занжир бир-биридан ажралади. Транскрипция учун ДНК молекуласининг битта полинуклеотид занжири андозалик функциясини бажаради. Бу жараён РНК-полимераза ферменти орқали амалга оширилади. Транскрипция жараёни натижасида аввало пре-иРНКси синтезланади. Бунинг учун керак бўлган қурилиш блоки вазифасини ҳужайрадаги метаболизм натижасида синтезланган рибонуклеозидтрифосфатлар(rNTP) бажаради. Улар 4 хилда бўладилар: СТР-цитозинли, GTP-гуанинли, UTP-урацилли ва АТР-аденинлиr NTP лар тарзида фаолият кўрсатадилар. rNTP рибонуклеозидларнинг АТФ билан реакцияси натижасида ҳосил бўлади. Рибонуклеозид эса азотли асослардан биттаси билан рибозанинг қўшилиши маҳсули ҳисобланади. Транскрипция учун қурилиш хом ашёси бўлмиш 4 хил rNTPлар ДНКга боғлиқ РНК полимераза ферменти ёрдамида комплементарлик қоидасига
биноан бир-бири билан ДНК нинг эски нуклеотид занжири билан боғланади. Бу жараён ДНК занжирининг 5 1→3 1 йўналишида амалга оширилади. РНК структурасига жойлаштириш жараёнида rNTP-рибонуклеозидтрифосфатдан иккита фосфат ажратиб ташланади. Оқибатда у РНК структурасига цитозин- C, гуанин- G, урацил- U ва аденин- A ли нуклеотидлар ҳолатида жойлашади.
РНК-полимераза прокариотларда, масалан, Esherichia coli, бактериясида фақат бир хилда бўлади. Эукариотларда эса уч хилда бўлади. РНК-полимераза транскрипция жараёнининг кечишини таъмин этувчи қуйидаги вазифаларни бажаради: а) ДНК нинг транскрипция бошланиши керак бўлган жойини аниқлайди; б) ДНК нинг андоза занжирини топади; в) ДНКнинг транскрипция бўладиган жойидаги қўшалоқ занжирини боғлаб турган водород боғини олиб ташлаб, уларни бир-биридан ажратиб айрим ҳолдаги занжирларга айлантиради; г) rNTP ларнинг олдин фосфатини ажратиб ташлаб уларни комплементар қоидасига биноан бир-бири билан ва ДНК– андоза полинуклеотид занжирига улайди. Бошланишда ген тўлалигича пре-иРНК молекуласига кўчириб олинади. Пре-иРНК сплайсинг таъсиридан(интронларни кесиш ва экзонларни улаш) ўтказилади. Натижада олинган иРНК молекуласи эндиликда оқсилни узлуксиз кодловчи нуклеотидларнинг кетма-кетлик тартибига эга бўлади. Ўз навбатида бу молекула аминокислоталар кетма-кетлигини белгилайди. Шуни қайд этиш керакки, кўп ҳолларда интронларнинг барча йиғиндиси геннинг каттагина қисмини (ген узунлигини80 дан 95 фоизгача) ташкил этади.
Транскрипция орқали даставвал пре-иРНК синтезланади. Уни дастлабки транскрипт деб ҳам юритилади. У тайёр иРНК молекуласига нисбатан жуда узун бўлади. Чунки унинг структурасида генетик ахборотга эга бўлган нуклеотидлар (экзонлар) тартибидан ташқари кўп миқдорда унга эга бўлмаганлари (интронлар) ҳам мавжуд. Пре-иРНК оқсилни синтез қилиш функциясини ҳали бажара олмайди. Пре-иРНК даги экзонларнинг интронлардан ажратиб олиб ўзаро уланиб- тайёр иРНКга айланиш жараёни процессинг деб аталган қатор жараёнлар мажмуаси орқали амалга ошади. Улар асосан қуйидагилардан иборат:
1) Интронларнинг сплайсинги. Сплайсинг жараёнида пре-иРНК-молекуласидаги интронлар рибоза ферменти ёрдамида кесиб олиб ташланади, экзонлар эса пре-иРНК да жойлашган тартибда бир-бири билан уланиб, ген яхлит ҳолга келади. Баъзан битта пре-иРНК да жойлашган экзонлар альтернатив(бошқача) вариантда ихчам ҳолатда тахланиши мумкин. Бундай вазиятда битта пре-иРНК дан ҳар хил оқсил синтезловчи турли иРНК лар ҳосил бўлиши мумкин. Сплайсингнинг бу хилини альтернатив сплайсинг деб аталади. Бошқача қилиб айтганда, пре-иРНК даги экзонларнинг одатдаги тартибда ва ўзгарган тартибда уланиши натижасида ҳар хил оқсил синтезланиши мумкин. Одатдаги иРНК да фақат генетик ахборотга эга бўлган нуклеотидлар тартиби жойлашган бўлади.
Эукариот организмлар ҳужайрасининг ядросида синтезланган пре-иРНК рибонуклеопротеидлар тарзида цитоплазмага ўтади. Цитоплазмада сплайсинг- процессинг жараёнлари натижасида пре-иРНК тайёр ва актив ҳолатдаги иРНК га айланади. и- РНК ҳужайрадаги барча РНК ларнинг фақат5% ни, тРНК эса10% ва рРНК 85 фоизни ташкил этади. Улардаги рРНК лар уч хил бўлади:
рРНК1, рРНК2 ва sРНК. Улар пре-рРНК дан ҳосил бўладилар ва рибосоманинг катта ва кичик суббирликларига жойлашади.
Шундай қилиб, транскрипция ва процессинг натижасида синтезланган иРНК, тРНК ва рРНК лар фаол, яъни оқсилни синтезлаш функциясини бажаришга тайёр ҳолатда бўлади.
Транскрипция ва процессинг натижасида рибонуклеин кислота (иРНК, тРНК ва рРНК) лар биосинтез қилиниши организмлар генетик ахбороти реализациясининг биринчи муҳим босқич ҳисобланади.