§ 24. Транскрипция. Созревание РНК
*Созревание РНК. Молекулы РНК, образовавшиеся при транскрипции (первичные транскрипты), далее подвергаются определенным изменениям — так называемому процессингу, т. е. созреванию. В результате процессинга первичные транскрипты становятся зрелыми молекулами РНК, способными выполнять свои функции.
Исключение составляют мРНК прокариот. Сразу же после транскрипции они могут служить матрицами для синтеза белков в рибосомах. Более того, синтез белка с 5'-конца бактериальных мРНК в ряде случаев начинается еще до терминации транскрипции, т. е. до завершения синтеза их 3'-конца. Если участок молекулы ДНК, кодирующий бактериальную мРНК, содержал не один, а несколько генов (что, как уже отмечалось, типично для прокариот), то синтезированная молекула мРНК будет являться матрицей для синтеза нескольких разных белков.
Другие виды РНК прокариот (рРНК, тРНК) и все виды РНК эукариот, образующиеся в ядре клетки, претерпевают ряд последовательных модификаций. Рассмотрим это на примере процессинга мРНК эукариот.
Как вы знаете, для ядерных организмов характерно прерывистое строение генов. В процессе транскрипции РНК-полимераза по принципу комплементарности «переписывает» на молекулу РНК нуклеотидную последовательность как экзонов, так и интронов. Образовавшийся таким образом первичный транскрипт будущей мРНК называют пре-мРНК. Одним из важных этапов ее созревания является сплайсинг (от англ. splice — сращивание) — вырезание участков, соответствующих интронам, и соединение в одну непрерывную последовательность участков, комплементарных экзонам (рис. 24.2). Этот процесс протекает в ядре клетки и катализируется сплайсосомами — особыми комплексами, состоящими из молекул РНК и белков. В результате сплайсинга длина созревающей РНК по сравнению с первичным транскриптом уменьшается.*
*Как правило, копии экзонов соединяются в том же порядке, в котором экзоны располагались в ДНК. Однако существует и так называемый альтернативный сплайсинг, при котором, например, копии некоторых экзонов удаляются вместе с копиями интронов и, следовательно, не входят в состав зрелой мРНК. Установлено, что благодаря альтернативному сплайсингу становится возможным синтез двух или более разных белков с одного и того же гена.*
*Процессинг мРНК эукариот, кроме сплайсинга, включает и другие этапы. Так, к 5'- и 3'-концам молекулы РНК добавляются особые нуклеотидные последовательности. Они не содержат информацию о структуре белка, а выполняют другие функции. Например, 5'-концевая последовательность обеспечивает правильное связывание зрелой мРНК с рибосомой.*
*К 5'-концу пре-мРНК присоединяется так называемый кэп (от англ. сар — шапочка) — один или несколько нуклеотидов, модифицированных особым образом. Кэп необходим для связывания мРНК с рибосомой перед началом синтеза белка. Кроме того, он играет важную роль в защите молекулы от расщепления ферментами нуклеазами.
К 3'-концу созревающей мРНК добавляется последовательность, состоящая из множества (обычно 150—200) адениловых нуклеотидов — так называемый полиадениловый хвост (полиА-конец). Он, так же как и кэп, защищает мРНК от действия нуклеаз. Со временем хвост укорачивается, и когда его длина станет достаточно малой, мРНК будет расщеплена до нуклеотидов. Таким образом, от длины полиаденилового хвоста зависит время «жизни» мРНК.*
*В результате процессинга образуется зрелая матричная РНК. В ядре клетки она взаимодействует со специальными белками и с их помощью через поры в ядерной мембране переносится в цитоплазму.*