Стадии и общий механизм
Транскрипция протекает внутри локально расплетенного участка ДНК. Фермент РНК-полимераза самостоятельно раскручивает спираль перед собой и восстанавливает ее позади. Считывание информации всегда происходит со структурной части гена, при этом матрицей выступает кодагенная цепь.
Весь процесс делится на три базовые стадии:
- Инициация — сборка ферментного комплекса и белковых факторов на регуляторных участках ДНК. Именно здесь осуществляется основной контроль синтеза, определяющий тканеспецифичность и процессы дифференцировки.
- Элонгация — непосредственное удлинение полинуклеотидной цепи строящейся молекулы РНК.
- Терминация — достижение ферментом участка терминации, остановка синтеза и отсоединение комплекса от матрицы ДНК.
Особенности транскрипции у бактерий (прокариот)
Бактерии обходятся всего одной разновидностью РНК-полимеразы (состоит из пяти субъединиц), которая синтезирует все типы РНК: матричные (мРНК), транспортные (тРНК) и рибосомные (рРНК).
Ключевую роль в запуске синтеза играет сигма-фактор. Он помогает ферменту распознать промотор — стартовый участок гена. Промотор прокариот имеет две консервативные последовательности:
- В позиции -35 п.н. (пар нуклеотидов от старта) — место связывания сигма-фактора (последовательность ТТГАЦА).
- В позиции -10 п.н. — домен Прибнова (ТАТААТ). РНК-полимераза связывается с ним, и здесь начинается расплетание нитей. Зона богата парами А=Т, соединенными всего двумя водородными связями, что сильно облегчает разъединение ДНК.
Как только синтез запущен, сигма-фактор отсоединяется. Главная особенность прокариот — процессы не разделены. Трансляция (синтез белка) начинается на 5'-конце новой РНК еще до того, как транскрипция полностью завершится.
Транскрипция у эукариот
У эукариот транскрипция протекает исключительно в клеточном ядре. Единицей считывания выступает транскриптон, состоящий из регуляторной (не транскрибируется) и кодирующей областей.
Для работы требуются специальные белки — факторы транскрипции, а ферментный аппарат представлен тремя крупными ядерными полимеразами (состоят из 8–12 субъединиц и имеют бóльшую массу по сравнению с бактериальными):
- РНК-полимераза I — синтезирует рибосомальные РНК (рРНК).
- РНК-полимераза II — создает информационные (иРНК/мРНК) и малые ядерные РНК (мяРНК).
- РНК-полимераза III — отвечает за транспортные (тРНК), 5S РНК и некоторые виды мяРНК.
(Отдельные полимеразы также существуют в митохондриях и хлоропластах).
Промоторы эукариот включают ТАТА-блок (домен Хогнесса, позиция -25), выполняющий вспомогательную роль, и ЦЦААТ-блок (район -75), критически важный для инициации.
Дополнительно активность РНК-полимеразы II контролируется элементами удаленного контроля: энхансерами (усиливают) и сайленсерами (подавляют). Они служат площадками для посадки регуляторных белков и способны влиять на ген на огромном расстоянии. В отличие от бактерий, первичный эукариотический транскрипт нестабилен и обязательно подвергается модификации (процессингу) перед выходом в цитоплазму.
Чтобы запомнить, какие РНК синтезируют три полимеразы эукариот (I, II, III), используйте аббревиатуру Р-И-Т (РИТм): I — Рибосомальные (рРНК), II — Информационные (иРНК/мРНК), III — Транспортные (тРНК).
Вопросы с занятий и экзамена
Чем отличается транскрипция у прокариот и эукариот?
У прокариот работает одна РНК-полимераза, а транскрипция и синтез белка идут одновременно. У эукариот три типа ядерных полимераз, а процессы разделены: транскрипция идет в ядре, а трансляция — в цитоплазме.
Какую роль играет сигма-фактор?
Это часть прокариотической РНК-полимеразы, необходимая для узнавания промотора (в районе -35 п.н.). После начала синтеза молекулы РНК он отделяется от ферментного комплекса.
Зачем нужны энхансеры и сайленсеры?
Это элементы удаленного контроля у эукариот. Связываясь с регуляторными белками, энхансеры усиливают транскрипцию, а сайленсеры — подавляют её, даже находясь за тысячи пар нуклеотидов от промотора.
Почему ДНК расплетается именно в зоне домена Прибнова?
Этот участок (-10 п.н.) богат парами аденин-тимин (А=Т). Между ними всего две водородные связи (в отличие от трех в парах Г≡Ц), поэтому цепи здесь разъединить гораздо легче.
Что ещё разобрать по теме
- Детальное строение транскриптона эукариот
- Процессинг первичного транскрипта и созревание мРНК
- Функции и классификация факторов транскрипции
- Механизмы тканеспецифичной регуляции генов
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Транскрипция» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Молекулярная генетика»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.