Hayotning molekulyar asoslari

RNK matritsasida DNK sintezi

Nuklein kislotalar biokimyosida onkoviruslar tarkibida RNK matritsasida DNK molekulasini biosintezini katalizlovchi qayta transkriptaza yoki revertaza RNKga bog‘liq DNK polimeraza fermentini ochilishi erishilgan yutuqlaridan biri hisoblanadi. Bu ferment prokariot va eukariotlarni ko‘p hujayralari, xususan leykoz hujayralar, proliferatsiyalanuvchi embrional to‘qimalarda topilgan. Onkoviruslar revertazasi Zn2+ ionlarini saqlaydi va Mn+2 hamda Mg+2 kationlari bilan faollanadi. Taxminlar bo‘yicha RNK matritsasida DNK sintez mexanizmi 3 bosqichni o‘z ichiga oladi. Birinchi bosqichda revertaza fermenti virus RNK matritsasida komplementar DNK zanjirini sintezlaydi, natijada gibrid molekula shakllanadi. Ikkinchi bosqichda gibrid molekula kompleksidagi birlamchi virus RNKsi RNKaza fermenti ta’sirida parchalanadi. Nihoyat, uchinchi bosqichda DNK zanjiri matritsasida komplementar yangi DNK zanjirlari sintezlanadi. DNK- polimerazalar ham revertaza faolligiga ega, masalan: E.coli fermenti rRNK matritsasida DNKni sintezlash xususiyatiga o‘xshash.

Qayta transkriptazani ochilishi nafaqat maliginizatsiya jarayonlarini qonuniyatlarini ochishda ahamiyatga ega bo‘lib qolmasdan, balki barcha tirik organizmlar haqidagi fanlar uchun ahamiyatga ega. Negaki RNKdan DNKga biologiyani asosiy qonuniyatiga bo‘ysunmagan holda irsiy axborotlarni o‘tkazish mumkinligini ko‘rsatadi.

RNK biosintezi (transkripsiya)

Transkripsiya - DNKdan RNKga axborot ko‘chirish usuli

Transkripsiya deb DNKda joylashgan genetik axborotni RNKga ko‘chirish va keyinchalik RNKdan ribosomaga o‘tkazish jarayoniga aytiladi. Transkripsiya qilinayotgan DNK bo‘lagi transkripton deb ataladi. Transkriptonlar uzunligi 300 nukleotiddan 108 nukletidgacha bo‘lishi mumkin. Transkriptonning ma’lum qismlari turli funksiyalarni bajaradilar. Bir guruh qismlar axborotli, boshqalari axborot saqlamaydi. Ko‘pchilik struktur genlarda, ayniqsa eukariotlarda, genetik axborot uzlukli yozilgan. Struktur genlardagi axborot tutuvchi qismlar ekzonlar, axborot tutmaydigan qismlar intronlar deb ataladi. Intronlar ekzonlarga nisbatan ko‘pincha uzunroq bo‘ladi va gen ichida intronlarga nukleotid juftliklarni ko‘p qismi to‘g‘ri keladi. Masalan: ovalalbumin genida 7 intron bo‘lib, umuman olganda 7700 juft asoslar saqlaydi, splaysingdan keyin hosil bo‘lgan mRNK da esa faqatgina 1859 asoslar bo‘ladi. Balki, intronlar ekzonlar uchun qo‘shimcha boshqaruvchilik vazifasini o‘tashlari mumkin.

Transkriptonning transkripsiya boshlanadigan qismi promotor deb ataladi. Unga transkripsiyani yengillashtiruvchi oqsillar va RNK- polimeraza birikadi.

Akseptor yoki boshqaruvchi zona bilan transkripsiyaga ta’sir etuvchi turli boshqaruvchilar bog‘lanishi mumkin. Akseptor zonadan keyin intron va ekzonlarni ketma-ketligini saqlagan struktur sistron yoki genlar keladi.

Transkripton oxirida joylashgan nukleotidlar - terminator, transkripsiyaning tamom bo‘lganligi haqida axborot beradi.

Transkripsiya uchun zarur:

1. Transkripsiyaga uchraydigan DNK bo‘lagi.

2. Ribonukleozidtrifosfatlar (ATF, GTF, UTF, STF).

3. DNKga bog‘liq - RNK polimeraza.

Transkripsiya mexanizmi 3 bosqichdan iborat (26-rasm):

1. Initsiatsiya.

2. Elongatsiya.

3. Terminatsiya.

Initsiatsiya promotorga DNK-ga bog‘liq RNK-polimeraza birikishi natijasida sodir bo‘ladi. Eukariotlarda uchta RNK-polimeraza - I, II, III bor. Bu oqsillar bir necha subbirlikdan iborat bo‘lib, bir-biridan transkripsiya spetsifikligi bilan farqlanadi.

RNK-polimeraza I 5,8; 18; 28 S rRNK genlarining transkripsiyasiga

RNK-polimeraza II - mRNK,

RNK-polimeraza III -tRNK va 5S rRNK o‘tmishdoshlarining sinteziga javobgar.

RNK-polimeraza doimo polinukleotid zanjirni 51^31 yo‘nalishida uzaytiradi, shuning uchun 51 - oxir har doim trifosfat (f-f-f), 31 oxir erkin -OH saqlaydi. Barcha RNK zanjirlari sintezi yoki fffAdan, yoki fffGdan boshlanadi.

Elongatsiya RNK polimerazaning qolip DNK yuzasida siljishi natijasida vujudga keladi. Har bir keyingi nukleotid DNK qolipdagi komplementar asos bilan bog‘lanadi. RNK-polimeraza uni uzayotgan RNK zanjiri bilan fosfodiefir bog‘i yordamida bog‘laydi. Elongatsiya tezligi 1 sekundda 40-50 nukleotidni tashkil etadi.

Terminatsiya RNK polimeraza DNKdagi stop-signallar hisoblangan nukleotid ketma-ketliklariga yetgandan keyin sodir bo‘ladi. Transkriptonda shunday stop-signallar bo‘lib poli(A) ketma-ketliklar hisoblanadi. Maxsus terminatsiya faktori - Q faktor topilgan, u oqsil bo‘lib transkripsiyani uzadi.

Sintezlangan RNK DNKdan ajraladi va u DNK transkriptonining to‘liq nusxasidir. Demak, yangi sintezlangan RNKda axborot saqlovchi va axborot saqlamaydigan qismlar mavjud. Shuning uchun birlamchi transkript RNKning o‘tmishdoshi deb ataladi.Transkripsiyadan keyingi davrda RNK yetiladi.

Oqsil biosintezi (translyatsiya)

Irsiy axborotlarni o‘tkazish mexanizmi, yoki genlar ekspresiyasiga, translyatsiya jarayoni bevosita aloqador bo‘lib, bunda «nuklein kislotalarning to‘rt harfli tili, oqsilni yigirma harfli nutqiga» aylanadi. Boshqacha qilib aytganda, translyatsiya davrida ribosomalarda oqsil sintezlanadi. Bu jarayonda mRNKda nukleotidlarni ketma-ket joylashishini oqsilni birlamchi qurilishini, ya’ni sintezlangan oqsil molekulasida alohida aminokislotalarni ketma-ket tartib bilan joylashishini belgilaydi.

Oqsil sintezining bosqichlari

Translyatsiyadan keyingi o‘zgarishlar

Oqsil sintezi besh bosqichda boradi:

1. Aminokislotalarning faollashuvi.

2. Initsiatsiya - sintezning boshlanishi.

3. Elongatsiya - polipeptid zanjirning uzayishi.

4. Terminatsiya - polipeptid zanjir sintezining tugallanishi.

5. O‘z-o‘zidan o‘ralish va protsessing.

1. Sitoplazmada har bir 20 ta aminokislota o‘zining spetsifik tRNKsi bilan kovalent bog‘lar yordamida birikib, aminoatsil-tRNK hosil qiladi. Bunda ATF energiyasi sarflanadi va magniy ionlari ishtirok etadi. Reaksiya har bir aminokislota va ma’lum tRNK uchun spetsifik bo‘lgan aminoatsil-tRNK- sintetaza fermenti yordamida tezlashtiriladi.

2. Polipeptid zanjir initsiatsiyasi.

Ma’lum polipeptid haqida axborot tutuvchi mRNK ribosomaning kichik subbirligi bilan birikadi, keyin esa ma’lum tRNKga birikkan initsiatsiyani boshlovchi aminokislota bilan bog‘lanadi. Natijada initsiatsiya kompleksi hosil bo‘ladi. Initsiatsiya qiluvchi aminokislotani olib keluvchi tRNK mRNK tarkibidagi polipeptid zanjirining boshlanishi haqida xabar beruvchi maxsus triplet yoki kodon bilan komplementarlik prinsipi asosida bog‘lanadi.

3. Elongatsiya.

Bu bosqichda aminokislotalarning ketma-ket kovalent bog‘lanishi orqali polipeptid zanjirning uzayishi sodir bo‘ladi.

4. Terminatsiya va polipeptid zanjirning ajralishi mRNKdagi terminator kodonlar polipeptid zanjir sintezining tamom bo‘lganligi haqida xabar beradi va polipeptid maxsus R1, R2, R3 «»rilizing» faktorlar ta’sirida ribosomadan ajraladi. UAA, UAG, UGA tripletlari terminator kodonlari rolini o‘ynaydi.

5. Polipeptid zanjirning o‘ralishi va protsessing.