Вопрос 27 ТРАНСКРИПЦИЯ ЭУКАРИОТ
В клетках эукариот синтез РНК осуществляют три ядерныхРНК-полимеразы:
a) РНК-полимераза I транскрибирует гены рРНК - 18S, 28Sи 5,8S:
b) РНК-полимераза II транскрибирует гены иРНК:
с) РНК-полимераза IIIтранскрибирует гены тРНК, 5SрРНК имяРНК.
РНК-полимеразы эукариот в отличие от РНК-полимераз прокариот не способны самостоятельно инициировать синтез РНК. Толькопри наличии особых белков - факторов транскрипции - они приобретают способность осуществлять данный процесс.
Кроме ядерных РНК-полимераз у эукариот в митохондриях ихлоропластах присутствуют другие РНК-полимеразы.
РНК-полимераза I
РНК-полимераза I эу кариот является большим ферментом, состоящим не менее чем. из 11 субъединиц, и транскрибиру ющим генырРНК. Гены рРНК представлены в геноме клетки большим числомкопий и кодируют три наиболее кру пных рРНК - 18S, 5.8 Sи 28S.
Гены рРНК расположены в виде серии тандемных повторов,отделенных друт от друга спейсером (рис. 4.7). В конце спейсера находится сайт терминации (Т), он же отвечает и за реиннциацию синтеза нового транскрипта. После освобождения транскрипта в сайтетерминации РНК-полимераза I остается связанной с ДНК, и затемпри у частии белкового фактора начинает синтез нового транскрипта.В спейсере имеются энхансеры (40 - 60 п.н.), активирующие транскрипцию в десятки раз. Степень активации пропорциональна числуэнхансеров.
Рибосомные гены транскрибируются в ядрышках ввиде единого 45S-PHKтранскрипта (13000 ну клеотидов). После синтеза 45S-PHK расщепляется с образованием 28S-PHK(окало 5000нуклеотидов), 18S-PHK (около 2000 нуклеотидов) и 5.8S-PHK(около160 нуклеотидов).
Транскрипция генов рРНК соответствует 50 - 70 % от общегообъема клеточной транскрипции.
У человека гаплоидные клетки содержат окало 200 геновpPНK, которые распределены в виде небольших кластеров по пятихромосомам.
5SрРНК кодируется другими генами и транскрибируется РНК-полимеразой III.
РНК-полимераза II
РНК-полимераза II ответственна за синтез иРНК и состоит изболее, чем 10 субъединиц. Тем не менее, она не в состоянии самостоятельно осуществлять транскрипцию. Для ее работы требуетсядополнительно десятки белковых молекул, так называемых факторовтранскрипции.
В узнаваемом РНК-полимеразой II промоторе в пределах 100-200 п.н. перед стартом транскрипции обнаружены каноническиенуклеотидные последовательности: TATA, СААТ, GС -блоки и др.(рис. 4.8). В различных промоторах могут присутствовать разныеблоки, расположенные в различном порядке относительно друг другаи на разных расстояниях от точки начала транскрипции. Неодинаковая структура промоторов обуславливает различия в экспрессии генов.
Точка начала
транскрипции
Рис. 4.8. Условная схема расположения нуклеотидных последовательностей в промоторах для РНК-полимеразы II
Особую роль в регуляции скорости транскрипции играют полинуклеотидные последовательности - энхансеры и сайленсеры. Сэнхансерами взаимодействуют белки-активаторы, которые, контактируя с РНК-полимеразой, активируют ее. в результате транскрипциягенов усиливается . С сайленсерами же взаимодействуютбелки-ингибиторы, оказывающие тормозящие действие на активность РНК-полимеразы и снижающие скорость транскрипции.
Энхансеры могут занимать различное положение относительногена. Чаще они располагаются перед геном за несколько сот и дажеза несколько тысяч п.н. В то же время энхансеры обнаружены в нитронах. Иногда они находятся за геном. Свойствами энхансера могутобладать икодирующие последовательности. В некоторых случаяхинтенсивность транскрипции гена может контролироваться несколькими энхаисерами. Граница энхансера бывает размыта – удалениенуклеотидных последовательностей постепенно снижает его активность. Однако энхансеры могут содержать блоки, мутации в которыхрезко снижают их активность. Энхансеры можно переносить от одного гена к другому.
Энхансеры в зависимости от регуляторного фактора могут вести себя как сайленсеры.
Организация сайленсеров имеют много общего с организациейэнхансеров.
РНК-по.шмераш III
РНК-полимераза III транскрибирует гены 5SрРНК, тРПК и нескольких мяРНК. Эти три класса генов используют свои собственныеклассы промоторов. Промоторы, узнаваемые РНК-полимеразой III,находится внутри генов тРНК и 5SрРНК. В случае генов тРНК промоторы состоят из двух блоков: 1-й блок начинается через 8-30 п.н.после точки начала транскрипции и представлен в усредненном видепоследовательностью TGGCNNAGTGG, 2-й блок находится на расстоянии +51...+72 и его усредненная последовательность -GGTTCGANNCC (N- любой нуклеотид).Что касается генов, кодирующих мяРНК, то их промоторы расположены перед точкой начала транскрипции. У большинства геновэтого класса промоторы состоят из ТАТА-блока с центром в положении -30 и из второго блока с центром в положении -60.