Созревание (сплайсинг и процессинг) РНК

Рис. 38

Любая молекула РНК до выхода из ядра наружу проходит сплайсинг, то есть специальные белки вырезают из нее ненужные участки (рис. 38). Это означает, что участок ДНК, с которого " считана" молекула РНК, содержал " бессмысленные" участки - интроны. " Осмысленные" участки ДНК, копии которых не вырезаются при сплайсинге РНК, называются экзонами. Про функции интронов еще далеко не все известно. Попробуйте предложить собственные идеи по этому поводу и обсудить их с Вашим учителем.

Многие типы РНК проходят еще и процессинг. Например, на 5'-конец иРНК " навешивается" кэп, а на 3'-конец - полимер, состоящий из приблизительно 200 остатков нуклеотида аденина(его обычно кратко называют «поли-А»).

Дальнейшая судьба новых молекул РНК может быть различной (см. рис. 33 и 39).

Новая молекула иРНК выходит из ядра в цитоплазму, там на нее оседают субъединицы рибосом и начинают синтез молекул закодированных в ней белков. Обычно в цитоплазме имеется небольшое количество пищеварительных ферментов - гидролаз, разрушающих молекулы РНК (рибонуклеаз). Они свободно перемещаются по цитоплазме, и каждая молекула иРНК рано или поздно встречается с таким ферментом, " разрезающим" ее на отдельные нуклеотиды, начиная с 3’-конца. Пока «поли-А» длинная (от 200 до примерно 70 остатков аденина), такая нуклеаза всего лишь отщепляет от неё 1-2 аденина. Когда же наконец длина «поли-А» уменьшается до 70 адениновых остатков, очередная нуклеаза расщепляет её полностью. На этом деятельность этой молекулы иРНК заканчивается, и синтез на ней белков прекращается.

ДНК любой клетки имеет специальные участки, на которых точно так же синтезируются новые молекулы транспортных и рибосомальных РНК.

Рис. 39

Синтез рибосомальных РНК в ядре - первая стадия сборки целых субъединиц рибосом. В место, где это происходит (ядрышко), из цитоплазмы " приплывают" синтезированные там специальные ядерные " белки сопровождения", и налипают на молекулы рРНК, постепенно образуя будущие большие и малые субъединицы рибосом. В ядерной поре будущая субъединица проходит " переодевание": ядерные белки отделяются и уплывают вглубь ядра, так что в цитоплазму из ядерной поры выглядывают " голые" молекулы рРНК, и на них сразу же налипают " настоящие" рибосомальные белки (рис. 39).

Удвоение молекул ДНК (репликация)

Рис. 40

В репликации (слово " реплика" означает " отпечаток, копия") участвуют 5 различных белков (рис. 40). Все вместе они образуют так называемую репликативную вилку. Репликативная вилка постепенно ползет вдоль молекулы ДНК, оставляя позади две новые молекулы ДНК. Первой движется хеликаза. Она разъединяет две нуклеотидные цепочки ДНК. На образовавшиеся одноцепочечные участки немедленно налипают стабилизирующие белки. Стабилизирующие белки не дают двум комплементарным друг другу цепочкам ДНК вновь соединиться позади хеликазы. Следом за хеликазой по одной из цепей (она называется лидирующая цепь) ползет ДНК-полимераза в направлении к 5'-концу. Она синтезирует новую цепочку нуклеотидов ДНК, комплементарную лидирующей цепи, присоединяя нуклеотиды ДНК к 3'-концу. По второй цепи ДНК (отстающая цепь) ДНК-полимераза ползет в противоположном направлении (тоже в направлении к 5'-концу). Но при этом получается, что отстающая цепь изготавливается " по кусочкам": ДНК-полимераза всякий раз ползет от хеликазы назад, к началу предыдущего кусочка, и отделяется от ДНК, оставив " дырку" (всего одну разомкнутую связь между соседними нуклеотидами) между концом только что изготовленного кусочка и началом предыдущего. Эту недостающую связь образует специальный белок ДНК-лигаза.