Molekulyar biologiya, biokimya, gen mühəndisliyi və bir sıra digər əlaqəli elmləri öyrənən hər kəs gec-tez sual verir: RNT polimerazanın funksiyası nədir? Bu, hələ də tam tədqiq edilməmiş kifayət qədər mürəkkəb mövzudur, lakin buna baxmayaraq, məlum olanlar məqalə çərçivəsində əhatə olunacaq.
Ümumi məlumat
Eukariotların və prokariotların RNT polimerazının olduğunu xatırlamaq lazımdır. Birincisi daha da üç növə bölünür, hər biri ayrı bir gen qrupunun transkripsiyasından məsuldur. Bu fermentlər sadəlik üçün birinci, ikinci və üçüncü RNT polimerazaları kimi nömrələnir. Strukturu nüvəsiz olan prokaryot transkripsiya zamanı sadələşdirilmiş sxem üzrə fəaliyyət göstərir. Buna görə də, aydınlıq üçün, mümkün qədər çox məlumatı əhatə etmək üçün eukaryotlar nəzərdən keçiriləcək. RNT polimerazaları struktur olaraq bir-birinə bənzəyir. Onların ən azı 10 polipeptid zəncirinin olduğu güman edilir. Eyni zamanda, RNT polimeraza 1 sonradan müxtəlif zülallara çevriləcək genləri sintez edir (transkripsiya edir). İkincisi, sonradan zülallara çevrilən genlərin transkripsiyasıdır. RNT polimeraza 3 müxtəlif aşağı molekulyar ağırlıqlı stabil fermentlərlə təmsil olunur.alfa amatinə həssasdır. Ancaq RNT polimerazanın nə olduğuna qərar verməmişik! Bu, ribonuklein turşusu molekullarının sintezində iştirak edən fermentlərin adıdır. Dar mənada bu, dezoksiribonuklein turşusu şablonu əsasında fəaliyyət göstərən DNT-dən asılı RNT polimerazalarına aiddir. Fermentlər canlı orqanizmlərin uzunmüddətli və uğurlu fəaliyyəti üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. RNT polimerazaları bütün hüceyrələrdə və əksər viruslarda olur.
Xüsusiyyətlərə görə bölmə
Alt vahid tərkibindən asılı olaraq RNT polimerazaları iki qrupa bölünür:
- Birincisi sadə genomlarda az sayda genin transkripsiyasından bəhs edir. Bu vəziyyətdə işləmək üçün kompleks tənzimləyici tədbirlər tələb olunmur. Buna görə də, bu, yalnız bir alt hissədən ibarət olan bütün fermentləri əhatə edir. Buna misal olaraq bakteriofaqların və mitoxondrilərin RNT polimerazını göstərmək olar.
- Bu qrupa kompleks olan eukariotların və bakteriyaların bütün RNT polimerazaları daxildir. Onlar minlərlə müxtəlif geni transkripsiya edə bilən mürəkkəb multi- alt zülal kompleksləridir. Fəaliyyəti zamanı bu genlər zülal amillərindən və nukleotidlərdən gələn çoxlu sayda tənzimləyici siqnallara cavab verir.
Belə struktur-funksional bölgü işlərin real vəziyyətinin çox şərti və güclü sadələşdirilməsidir.
RNT polimeraza mən nə edirəm?
Onlara ilkin formalaşdırmaq funksiyası verilirrRNA gen transkriptləri, yəni ən vacibləridir. Sonuncular 45S-RNT adı altında daha yaxşı tanınır. Onların uzunluğu təxminən 13 min nukleotiddir. Ondan 28S-RNT, 18S-RNT və 5,8S-RNT əmələ gəlir. Onları yaratmaq üçün yalnız bir transkriptordan istifadə edildiyinə görə, bədən molekulların bərabər miqdarda əmələ gələcəyinə "zəmanət" alır. Eyni zamanda, birbaşa RNT yaratmaq üçün yalnız 7 min nukleotid istifadə olunur. Transkriptin qalan hissəsi nüvədə parçalanır. Belə böyük bir qalığa gəldikdə, bunun ribosom formalaşmasının erkən mərhələləri üçün zəruri olduğu barədə bir fikir var. Ali varlıqların hüceyrələrində bu polimerazaların sayı 40 min vahid işarəsi ətrafında dəyişir.
Necə təşkil olunub?
Beləliklə, biz artıq ilk RNT polimerazını (molekulun prokaryotik quruluşunu) yaxşı nəzərdən keçirmişik. Eyni zamanda, böyük subunitlər, eləcə də çoxlu sayda digər yüksək molekulyar ağırlıqlı polipeptidlər yaxşı müəyyən edilmiş funksional və struktur sahələrə malikdir. Genlərin klonlaşdırılması və onların ilkin strukturunun müəyyən edilməsi zamanı elm adamları zəncirlərin təkamül baxımından mühafizəkar hissələrini müəyyən etdilər. Tədqiqatçılar yaxşı ifadədən istifadə edərək, ayrı-ayrı sahələrin funksional əhəmiyyəti haqqında danışmağa imkan verən mutasiya analizini də həyata keçirdilər. Bunun üçün sahəyə yönəldilmiş mutagenezdən istifadə edərək, ayrı-ayrı amin turşuları polipeptid zəncirlərində dəyişdirildi və belə dəyişdirilmiş alt bölmələr bu konstruksiyalarda əldə edilən xüsusiyyətlərin sonrakı təhlili ilə fermentlərin yığılmasında istifadə edildi. Bildirilmişdir ki, onun təşkili sayəsində ilk RNT polimeraza fəaliyyət göstəriralfa-amatinin (solğun batandan əldə edilən yüksək zəhərli maddə) olması heç bir reaksiya vermir.
Əməliyyat
Həm birinci, həm də ikinci RNT polimerazaları iki formada mövcud ola bilər. Onlardan biri xüsusi transkripsiyaya başlamaq üçün hərəkət edə bilər. İkincisi, DNT-dən asılı RNT polimerazdır. Bu əlaqə fəaliyyətin fəaliyyətinin miqyasında özünü göstərir. Mövzu hələ də araşdırılır, lakin onun SL1 və UBF kimi təyin olunan iki transkripsiya faktorundan asılı olduğu artıq məlumdur. Sonuncunun özəlliyi ondan ibarətdir ki, o, birbaşa promotorla bağlana bilir, SL1 isə UBF-nin olmasını tələb edir. Eksperimental olaraq DNT-dən asılı RNT polimerazının transkripsiyada minimal səviyyədə və sonuncunun iştirakı olmadan iştirak edə biləcəyi aşkar edilsə də. Ancaq bu mexanizmin normal işləməsi üçün UBF hələ də lazımdır. Niyə məhz? Hələlik bu davranışın səbəbini müəyyən etmək mümkün olmayıb. Ən məşhur izahatlardan biri UBF-nin böyüdükcə və inkişaf etdikcə bir növ rDNT transkripsiya stimulyatoru kimi çıxış etdiyini göstərir. İstirahət mərhələsi baş verdikdə, minimum tələb olunan fəaliyyət səviyyəsi qorunur. Və onun üçün transkripsiya faktorlarının iştirakı kritik deyil. RNT polimerazı belə işləyir. Bu fermentin funksiyaları bədənimizin kiçik "tikinti bloklarının" çoxalma prosesini dəstəkləməyə imkan verir, bunun sayəsində o, onilliklər ərzində daim yenilənir.
İkinci qrup fermentlər
Onların fəaliyyəti ikinci sinif promotorların multiproteinli başlanğıcdan əvvəl kompleksinin yığılması ilə tənzimlənir. Çox vaxt bu, xüsusi zülallarla - aktivatorlarla işdə ifadə olunur. Məsələn, TVR. Bunlar TFIID-in bir hissəsi olan əlaqəli amillərdir. Onlar p53, NF kappa B və s. üçün hədəflərdir. Tənzimləmə prosesində koaktivator adlanan zülallar da öz təsirini göstərir. Məsələn, GCN5. Bu zülallar niyə lazımdır? Onlar aktivləşdiricilərin və ilkin başlanğıc kompleksinə daxil olan amillərin qarşılıqlı təsirini tənzimləyən adapterlər kimi çıxış edirlər. Transkripsiyanın düzgün baş verməsi üçün zəruri başlanğıc amillərinin olması lazımdır. Onların altı olmasına baxmayaraq, yalnız biri promouterlə birbaşa əlaqə saxlaya bilər. Digər hallarda, əvvəlcədən hazırlanmış ikinci RNT polimeraza kompleksi lazımdır. Üstəlik, bu proseslər zamanı proksimal elementlər yaxınlıqda olur - transkripsiyanın başladığı yerdən cəmi 50-200 cüt. Onların tərkibində aktivator zülalların bağlanmasının göstəricisi var.
Xüsusi Xüsusiyyətlər
Müxtəlif mənşəli fermentlərin subunit strukturu onların transkripsiyada funksional roluna təsir edirmi? Bu suala dəqiq cavab yoxdur, lakin bunun çox güman ki, müsbət olduğuna inanılır. RNT polimeraza bundan necə asılıdır? Sadə bir quruluşa malik fermentlərin funksiyaları məhdud bir sıra genlərin (və ya hətta kiçik hissələrinin) transkripsiyasıdır. Buna misal olaraq Okazaki fraqmentlərinin RNT primerlərinin sintezini göstərmək olar. Bakteriyaların və faqların RNT polimerazının promotor spesifikliyi ondan ibarətdir ki, fermentlər sadə quruluşa malikdir və müxtəlifliyə görə fərqlənmir. Bunu bakteriyalarda DNT replikasiyası prosesində görmək olar. Bunu da nəzərdən keçirmək olar: inkişafı zamanı müxtəlif gen qrupları arasında çoxlu transkripsiya keçidi qeyd olunan bərabər T-faqın genomunun mürəkkəb quruluşu tədqiq edildikdə, kompleks bir ev sahibi RNT polimerazından istifadə edildiyi aşkar edilmişdir. bunun üçün. Yəni belə hallarda sadə ferment induksiya olunmur. Bundan bir sıra nəticələr gəlir:
- Eukaryotik və bakterial RNT polimeraza müxtəlif promotorları tanıya bilməlidir.
- Fermentlərin müxtəlif tənzimləyici zülallara müəyyən cavab verməsi lazımdır.
- RNT polimeraza həmçinin şablon DNT-nin nukleotid ardıcıllığının tanınmasının spesifikliyini dəyişdirə bilməlidir. Bunun üçün müxtəlif protein effektləri istifadə olunur.
Bundan orqanizmin əlavə "tikinti" elementlərinə ehtiyacı yaranır. Transkripsiya kompleksinin zülalları RNT polimerazanın öz funksiyalarını tam yerinə yetirməsinə kömək edir. Bu, ən böyük dərəcədə, genetik məlumatın həyata keçirilməsi üçün geniş proqramın həyata keçirilməsi imkanları olan kompleks bir quruluşun fermentlərinə aiddir. Müxtəlif tapşırıqlar sayəsində biz RNT polimerazalarının strukturunda bir növ iyerarxiyanı müşahidə edə bilərik.
Transkripsiya prosesi necə işləyir?
Ünsiyyət üçün cavabdeh olan gen varmıRNT polimeraza? Birincisi, transkripsiya haqqında: eukariotlarda proses nüvədə baş verir. Prokaryotlarda mikroorqanizmin özündə baş verir. Polimerazın qarşılıqlı təsiri ayrı-ayrı molekulların tamamlayıcı cütləşməsinin əsas struktur prinsipinə əsaslanır. Qarşılıqlı təsir məsələlərinə gəldikdə, deyə bilərik ki, DNT yalnız bir şablon kimi fəaliyyət göstərir və transkripsiya zamanı dəyişmir. DNT ayrılmaz bir ferment olduğundan, bu polimerdən müəyyən bir genin məsul olduğunu dəqiq söyləmək olar, lakin bu, çox uzun olacaq. Unutmaq olmaz ki, DNT-də 3,1 milyard nukleotid qalığı var. Buna görə də hər bir RNT növünün öz DNT-sindən məsul olduğunu söyləmək daha düzgün olardı. Polimeraza reaksiyasının davam etməsi üçün enerji mənbələri və ribonukleozid trifosfat substratları lazımdır. Onların iştirakı ilə ribonukleozid monofosfatlar arasında 3', 5'-fosfodiester bağları əmələ gəlir. RNT molekulu müəyyən DNT ardıcıllıqlarında (promotorlar) sintez olunmağa başlayır. Bu proses bitirmə bölmələrində (xitam vermə) başa çatır. Burada iştirak edən sayt transkripton adlanır. Eukariotlarda, bir qayda olaraq, burada yalnız bir gen var, prokaryotlarda isə kodun bir neçə bölməsi ola bilər. Hər bir transkriptonun qeyri-informativ zonası var. Onların tərkibində əvvəllər qeyd olunan tənzimləyici transkripsiya faktorları ilə qarşılıqlı əlaqədə olan xüsusi nukleotid ardıcıllığı var.
Bakterial RNT polimerazaları
Bunlarmikroorqanizmlərin bir fermenti mRNT, rRNT və tRNT-nin sintezindən məsuldur. Orta polimeraza molekulunun təxminən 5 alt bölməsi var. Onlardan ikisi fermentin bağlayıcı elementləri kimi çıxış edir. Sintezin başlanmasında başqa bir alt bölmə iştirak edir. DNT ilə qeyri-spesifik bağlanma üçün ferment komponenti də var. Və sonuncu alt bölmə RNT polimerazını işlək formaya gətirməkdə iştirak edir. Qeyd etmək lazımdır ki, ferment molekulları bakteriya sitoplazmasında "sərbəst" üzən deyildir. İstifadə edilmədikdə, RNT polimerazları DNT-nin qeyri-spesifik bölgələrinə bağlanır və aktiv promotorun açılmasını gözləyir. Mövzudan bir qədər uzaqlaşaraq demək lazımdır ki, zülalları və onların ribonuklein turşusu polimerazalarına bakteriyalara təsirini öyrənmək çox rahatdır. Ayrı-ayrı elementləri stimullaşdırmaq və ya sıxışdırmaq üçün onların üzərində təcrübə aparmaq xüsusilə rahatdır. Onların yüksək çoxalma sürəti sayəsində istənilən nəticəni nisbətən tez əldə etmək olar. Təəssüf ki, struktur müxtəlifliyimiz səbəbindən insan tədqiqatları bu qədər sürətlə davam edə bilməz.
RNT polimeraza müxtəlif formalarda necə "kök aldı"?
Bu məqalə məntiqi nəticəyə gəlir. Diqqət eukariotlara yönəldi. Ancaq arxeya və viruslar da var. Ona görə də bu həyat formalarına bir az diqqət yetirmək istərdim. Arxeylərin həyatında RNT polimerazalarının yalnız bir qrupu var. Lakin o, öz xüsusiyyətlərinə görə eukariotların üç assosiasiyasına olduqca oxşardır. Bir çox elm adamı arxeyada müşahidə edə biləcəyimiz şeyin əslində olduğunu irəli sürdüixtisaslaşdırılmış polimerazaların təkamül əcdadı. Virusların quruluşu da maraqlıdır. Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, bütün belə mikroorqanizmlərin öz polimerazası yoxdur. Və olduğu yerdə tək bir alt vahiddir. Viral fermentlərin mürəkkəb RNT konstruksiyalarından çox DNT polimerazalarından əldə edildiyi düşünülür. Baxmayaraq ki, bu mikroorqanizmlər qrupunun müxtəlifliyinə görə, nəzərdən keçirilən bioloji mexanizmin müxtəlif tətbiqləri mövcuddur.
Nəticə
Təəssüf ki, indi bəşəriyyət genomu anlamaq üçün lazım olan bütün lazımi məlumatlara hələ malik deyil. Və nə etmək olardı! Demək olar ki, bütün xəstəliklər əsasən genetik əsasa malikdir - bu, ilk növbədə bizə daim problemlər yaradan viruslara, infeksiyalara və s. Ən mürəkkəb və sağalmaz xəstəliklər də, əslində, birbaşa və ya dolayısı ilə insan genomundan asılıdır. Biz özümüzü dərk etməyi öyrəndikdə və bu bilikləri öz xeyrimizə tətbiq etdikdə, çoxlu sayda problem və xəstəliklər sadəcə olaraq yox olacaq. Çiçək və vəba kimi əvvəllər dəhşətli olan bir çox xəstəliklər artıq keçmişə çevrilib. Oraya getməyə hazırlaşır kabakulak, göy öskürək. Ancaq rahatlamamalıyıq, çünki hələ də cavab verməli olan çoxlu sayda müxtəlif problemlərlə üzləşirik. Və o tapılacaq, çünki hər şey buna doğru gedir.
